Een procedure om de capaciteit van een alcohol geassocieerde context milieustudie leiden tot de verlenging van alcohol-zoekend gedrag bij ratten beschreven.
Milieu-contexten waarin drugs worden geconsumeerd kan leiden tot verlangen, een subjectieve Pavlov-geconditioneerde respons die drug-seeking gedrag en snelle terugval in abstinente drugsgebruikers kunnen vergemakkelijken. We hebben een procedure om de gedrags-en neurale processen die de invloed van context op alcohol-zoekend gedrag bij ratten bemiddelen studeren ontwikkeld. Na acclimatisatie aan de smaak en de farmacologische effecten van 15% ethanol in de kooi, mannelijke Long-Evans ratten ontvangt Pavlov discriminatie training (PDT) in conditioning kamers. In elk dagelijks (ma-vr) PDT sessie, 16 trials elk van twee verschillende 10 sec auditieve geconditioneerde stimuli optreden. Tijdens een stimulus, CS + 0,2 ml van 15% ethanol wordt gegeven in een fluïdumpoort voor oraal gebruik. De tweede stimulus, het CS-, wordt niet gekoppeld aan ethanol. Over sessies, vermeldingen in de vloeistof-poort tijdens de CS + toename, terwijl de toevoegingen tijdens het CS te stabiliseren op een lager niveau, dat aangeeft dat een PREDIctive associatie tussen de CS + en ethanol wordt verkregen. Bij PDT elke kamer is voorzien van een specifieke configuratie van visuele, olfactorische en tactiele contextuele stimuli. Na PDT wordt extinctie training uitgevoerd in dezelfde kamer die nu is voorzien van een andere configuratie van contextuele stimuli. De CS + en CS worden gepresenteerd als voorheen, maar ethanol wordt ingehouden, dat een geleidelijke daling in de haven inzendingen tijdens de CS + veroorzaakt. Bij test worden de ratten weer in de PDT context geplaatst en tezamen met de CS + en CS als voorheen, maar zonder ethanol. Deze manipulatie veroorzaakt een sterke en selectieve toename van het aantal inschrijvingen poort tijdens de alcohol voorspellende CS +, zonder verandering te reageren tijdens het CS. Dit effect, aangeduid als context geïnduceerde verlenging illustreert de sterke capaciteit contexten van alcohol consumptie-alcohol zoekgedrag in reactie op Pavlov alcohol signalen stimuleren.
Resterende sober is een grote uitdaging voor personen die lijden aan alcoholmisbruik stoornissen. De onthouding is een tijd van kwetsbaarheid voor de gedrags-, psychologische en fysiologische effecten van prikkels uit de omgeving die routinematig gebruik van alcohol te begeleiden, dat kan, door middel van Pavlov-conditionering, raken in verband met dronkenschap 1,2. Blootstelling aan alcohol voorspellende signalen kunnen geconditioneerde responsen zoals alcohol verlangen, die alcohol op zoek naar gedrag dat terugval 3,4 vergemakkelijken kunnen bevorderen uitlokken.
De stereotiepe sequenties van gedrag dat leidt tot alcoholgebruik kan leiden tot bepaalde vormen van stimuli om routinematig direct voor de farmacologische effecten van alcoholgebruik worden ervaren. Bijvoorbeeld, het zicht, de geur en de smaak van alcohol zijn sensorische eigenschappen van alcohol die betrouwbaar voorafgaan intoxicatie. Naast dergelijke signalen, die worden aangeduid als "afzonderlijke" of "proximal 'signalen, milieu-contexten waarin geneesmiddelen regelmatig worden gebruikt, kunnen ook provoceren verlangen 5,6. Blootstelling aan fysieke locaties waar drugs zijn eerder gebruikt kan daarom een kritische trigger voor terugval 7.
Diermodellen zijn ontwikkeld om de neurale mechanismen die het effect van geneesmiddel geassocieerde contexten on drug-zoekend gedrag 8-13 mediëren bestuderen. De hier beschreven procedure maakt voor het onderzoek naar hoe contexten geassocieerd met alcoholgebruik alcohol-zoekend gedrag die wordt opgewekt door een discrete, alcohol voorspellende Pavlov-cue kan moduleren.
Pavlov training discriminatie wordt uitgevoerd in een specifieke milieu-context, waar ratten worden getraind om gedragsmatig onderscheid te maken tussen twee auditieve geconditioneerde stimuli, een CS +, dat is gekoppeld aan alcohol, en een CS-dat is het niet. Uitsterven sessies worden vervolgens uitgevoerd in een andere context, waarbij het reageren op het CS+ Neemt af als gevolg van alcohol wordt ingehouden. Vervolgens reexposure om de alcohol geassocieerd, Pavlov training context brengt een selectieve verhoging van de alcohol-zoekend gedrag uitgelokt door de CS +, met geen verandering in te spelen op de CS. Dit resultaat, dat we consequent zijn gerepliceerd 9,14-16, breidt bevindingen uit instrumentale conditionering procedures waarin drugs contexten zijn gevonden om de vernieuwing van operante respons, geassocieerd met de drug delivery 10,13 stimuleren.
De resultaten van deze procedure blijkt dat discrete prikkels uit de omgeving die routinematig begeleiden alcohol levering de capaciteit om aan alcohol zoekgedrag rijden kan verwerven. Ze tonen ook aan dat contextuele stimuli geassocieerd met voorafgaande beschikbaarheid of afwezigheid van alcohol kan begeleiden geconditioneerd gedragsmatige reacties op discrete alcohol-voorspellende cues.
Kritische stappen in het protocol
Contexten in de huidige taak op te nemen prikkels die van buiten de rat zijn. Echter, de interoceptive toestand van de rat bij-test ook een 'context' die van invloed kunnen de vernieuwing 20 vormen. Het is daarom belangrijk om ratten te wennen aan de procedures, kan plaatsvinden voordat de vernieuwing testen en veranderen hun interoceptief staat, zoals intracraniële microinfusions of systemische injecties. Bovendien, gewenning aan microinfusions of systemische injecties moeten voorafgaand aan zowel uitsterven en PDT s worden uitgevoerdessions, dergelijke procedures moet worden voorkomen geassocieerd met een bepaalde fase van het experiment.
Temporele parameters, zoals CS duur, CS-Amerikaanse interval en interval tussen (ITI), zijn reeds lang bekend om invloed geconditioneerd reageren in een verscheidenheid van conditionering paradigma's 21-26. Evenzo kan temporele parameters van de observatie van de vernieuwing effect in onze procedure beïnvloeden. Elke set van andere dan de in het protocol vermelde parameters moeten experimenteel worden gevalideerd in pilots alvorens tot hen in dienst in grotere onderzoeken.
Modificaties en het oplossen van problemen
Eerder onderzoek heeft aangetoond dat de hoeveelheid ethanol die ratten consumeren in de kooi kan variëren als functie van de zijde van die ratten worden aangeschaft 17,27. Leverancier is dus een belangrijke overweging voor deze fase van de studie. Ook moet de keuze van stam rat medezorgvuldig nsidered, want er zijn tal van meldingen van stam verschillen in ethanol verbruik 28-31.
Eerder werk in een aversieve conditionering paradigma heeft aangetoond dat de ontwikkelingsleeftijd van ratten beïnvloedt de waarneming van de vernieuwing van een Pavlov geconditioneerde angstreactie 32. Het ontbreken van een renewal in zeer jonge ratten (jonger dan postnatale dag 20) is voorgesteld als gevolg van verminderde codering van contextuele informatie 33. De ontwikkelingsleeftijd van ratten wordt in de onderhavige procedure dient rekening te worden gehouden.
Vernieuwing van Pavlov geconditioneerde alcohol-seeking gedrag is waargenomen bij 10% 9,16, 15% 14, of 20% 15 ethanol oplossingen werden gebruikt tijdens de kooi ethanol toegang en PDT fasen van het experiment. Onderzoekers kunnen een van deze concentraties van ethanol te gebruiken voor de vaststelling van deze procedure in hun laboratoies.
Tijdens de overname van Pavlov training discriminatie is het belangrijk om vloeistofpoorten controleren na elke sessie om ervoor te zorgen dat alle ethanol die werd afgeleverd is verbruikt. Het verlaten ratten in de conditionering kamers nog 10 – 15 min na elke sessie echter al in PDT worden gedaan consumptie van ethanol die niet werd verbruikt tijdens de sessie stimuleren. Het aantal ratten verlaten verbruikte ethanol in de havens moeten afnemen naarmate PDT vordert. Als tegen het einde van PDT ratten zijn ofwel (a) het niet nuttigen van alle ethanol en / of (b) die niet op de CS + dan deze onderwerpen moet worden geschrapt uit de studie. De meeste ratten betrouwbaar meer reageren op de CS + dan de CS. Echter, sommige ratten reageren op een hoog niveau aan beide signalen, waardoor niet zichtbaar bewijs van discriminatie. Ratten die show hoog te reageren op zowel de CS + en CS tijdens PDT worden niet geschrapt uit het onderzoek. Onze ervaring is dat deze onderwerpen tonen opmerkelijke discriminatietijdens de eerste sessie extinctie bij afwezigheid van ethanol, wat suggereert dat de hoge reactie op het CS tijdens PDT worden door de aanwezigheid van ethanol in de vloeistofpoort. Deze onderwerpen ook de neiging om robuuste verlenging effecten gebleken.
Beperkingen van de procedure
Omdat de verlenging wordt uitgevoerd in afwezigheid van ethanol, geconditioneerde poort data opgewekt door de CS + geleidelijk afnemen in de testsessie. Daarom is het totale bedrag van het gedrag wordt gegenereerd op test, waartegen experimenteel geïnduceerde veranderingen kunnen worden beoordeeld, is vrij laag. Omdat in deze taak reageren meestal hoger bij aanvang tegen het einde van de testsessie, is het belangrijk om het effect van experimentele manipulaties op geconditioneerde reageren op een trial-by-proef te onderzoeken.
Vermeldingen in de vloeistof reservoir vormen de belangrijkste afhankelijke maatregel in deze taak. Er kan echter een verkeerde poort ingang regi zijnfeerd als een dier dicht genoeg om de vloeistof houder op de infraroodstraal over de opening van de vloeistofpoort met snorharen breken. Terwijl occasionele, foutieve reacties zijn duidelijk als een dramatische toename van de totale haven invoeringen opzichte gedrag aan van voorafgaande sessies. Video-opnamen van de dieren zou de opsporing van mogelijke foutieve reacties te vergemakkelijken, en zorgen voor een meer verfijnde analyse van het gedrag vertoond wordt door de ratten gedurende training en testen.
Betekenis van de techniek met betrekking tot de bestaande / alternatieve methoden
Context-geïnduceerde vernieuwing van drug-zoekend gedrag is grotendeels onderzocht met behulp van een instrumentele conditionering taak waarin de primaire afhankelijke variabele is een operante respons, zoals een hefboom drukt 8,34 of neus porren 12. In de huidige procedure, de drug die reactie is 'geconditioneerd aanpak' van de vloeistof-poort die wordt opgewekt door de presentaties vande CS +. Dit antwoord is waarschijnlijk verworven door Pavlov leren, dat is het leerproces dat de vorming van associaties tussen prikkels uit de omgeving en de farmacologische effecten van drugs van misbruik bij de mens bemiddelt.
Toekomstige toepassingen
Deze taak kan worden gebruikt in combinatie met neurofarmacologie, optogenetics en neurochemistry naar de neurale mechanismen die betrokken zijn bij-context geïnduceerde vernieuwing van Pavlov-airconditioning-alcohol zoekgedrag 16 bestuderen. Daarnaast kunnen gedrags-en neurale mechanismen die de acquisitie en extinctie van Pavlov-geconditioneerde alcohol-seeking gedrag te reguleren worden onderzocht. Ten slotte kan deze taak worden gebruikt om manipulaties van uitsterven die vernieuwing zou kunnen voorkomen, een belangrijke richting voor translationeel onderzoek gericht op het verminderen van de gevolgen van drugsgebruik geassocieerd milieu-contexten op reactiviteit van drugs voorspellende signalen na cue exposure-therapie in menselijke addi verkennencts.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by the National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (RO1 AA014925 awarded to Dr. Patricia H. Janak at University of California, San Francisco, CA, USA), Fonds de recherche du Quebec – Santé (NC) and the Natural Sciences and Engineering Research Council (NC, 387224-2010). The open-access publication of this article was made possible by sponsorship from Med Associates Inc.
Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Heavy-duty utility cart | Rubbermaid | #4520-88 | Used to transport rats in their home cage from the colony room to the behavior room or other facilities |
Rats, Long-Evans | Harlan | – | Rats weighed 220-240g on arrival |
Ohaus scale | Fisher | #S402421 | For weighing rats; tare the bottom of a plastic container first, then put the rat in it to weigh it |
Beta-chips, aspen | Harlan | #7090A | Bedding for home cage |
Nylabone | Bio-Serv | #K3580 | Enrichment provided in the home cage |
Autoclavable rodent chow | Agribrands, Charles River | #5075 | For feeding rats |
Wire bar cage lid | Ancare | #R20SS2B | Custom made with two slots for bottles |
Cage bottom | Ancare | #R20PC | To house rats |
Stoppers | Ancare | #8.5 | Rubber stoppers to occlude opening in water bottles & graduated cylinders; goes with ball point sipper tubes |
Ball point tubes, 1.5" length | Ancare | #TD-99 | Inserted in stoppers, enables rats to drink from water bottles and graduated cylinders |
Water bottles | Ancare | #FSPC8HT | 473 ml (16 oz) capacity, needs to be occluded with stopper |
Graduated cylinders, 100ml | Fisher | #0300741 | To contain ethanol during alcohol exposure in the home cage; spouted end needs to be cut off to enable occlusion with stoppers |
Mettler scale | Mettler Toledo | #MS6001S | For weighing water bottles and ethanol cylinders |
Polyethylene tubing, 1/32" inner diameter, 1/32" wall thickness, 3/32" outside diameter | Fisher | #14-169-1A | To connect 20 ml ethanol syringe to fluid port |
Needle, 18g, 1.5" length | Fisher | #B305199 | To connect polyethylene tubing to ethanol syringes; needs to be filed |
Syringes, 20ml, Luer-Lok non-sterile | Fisher | #1482316J | To contain ethanol on the fluid pumps; needs to be connected to the polyethylene tubing by a 18g 1 1/2 needle |
Syringes, 60ml, Luer-Lok non-sterile | Fisher | #14-820-11 | To flush polyethylene tubing after PDT sessions |
Single speed syringe pump, 3.33 rpm | Med Associates Inc. | #ENV-018MD | To hold 20 ml ethanol syringes and deliver ethanol |
Fluid port | Med Associates Inc. | #ENV-254-CB | To enable ethanol delivery during PDT sessions; connected to ethanol syringes with polyethylene tubing |
Port entry infrared detector | Med Associates Inc. | #ENV-215M | Fixed on both sides of fluid port; need 2 per fluid port |
Houselight, 28V, 100mA | Med Associates Inc. | #ENV-135M | Provides general lighting in conditioning chamber |
Clicker module | Med Associates Inc. | #ENV-225SM | Auditory stimulus for conditioning chamber |
White noise generator with speaker | Med Associates Inc. | #PHM-100 | Auditory stimulus for conditioning chamber |
Bar floor | Med Associates Inc. | #ENV-009A-GF | To go with modular test chamber |
Bench coat, absorbant | VWR | #89126-790 | Absorbant paper to put in metal tray, needs to be cut to fit the metal tray |
Polycarbonate sheet, 1/8" thick, 12-5/8"x10" | Johnston Plastics | #30102515 | To make smooth transparent floor insert used for context 1. Needs to be cut in 11.5"x12.25" pieces |
Aluminium sheet perforated, 0.063"thick, 48"x96", 0.250" holes x 0.375" centers | Anica Steel | – | To make perforated floor insert used for context 2. Needs to be cut in 11.5"x12.25" pieces |
Black cardboard, 0.053" thick, 28"x44" | Omer DeSerres | #P1909 | To construct panels covering the ceiling, door and back wall of the conditioning chamber in context 1. Needs to be cut to size. Each chamber needs three panels measuring approximately 11.5"x13.25". The panels can be joined by the narrower side using duct tape. |
All-purpose strength duct tape, 1.88"x45yd. | Duck Tape | – | Adhesive material to connect the black cardboard panels used to cover the back wall, ceiling and door in context 1. |
Modular test chamber | Med Associates Inc. | #ENV-009A | Conditioning chamber |
Sound attenuating cubicles | Med Associates Inc. | #ENV-200R3AM | Comes with installed 28V DC fan (#ENV-025F) |
Petri dish | Fisher | #08748B | Bottom only, to contain the sprayed solution that provides the odor stimulus; needs to be centered in the metal tray in conditioning chambers |
PCI interface package | Med Associates Inc. | #DIG-700P2-R2 | Connects tabletop interface cabinet to computer; includes 1 interface card, 1 Decode card, 1 ribbon cable and 1 28V DC power cable |
Large tabletop cabinet and power supply | Med Associates Inc. | #SG-6510D | Used to contain the 12 cards included in the SmartCrtrl 8 Input, 16 Output package |
SmartCtrl 8 Input, 16 Output package | Med Associates Inc. | #DIG-716P2 | Used to connect and control the devices in the conditioning chamber. The package includes all the cables, the interface module and the connection panel. |
Med PC IV software | Med Associates Inc. | #SOF-735 | Software to run programs. Needs to be installed on the computer. |
Monitor LG, 19" LCD | Concordia computer store | #W1942TQ-BF | Computer monitor; to go with computer running Med PC IV |
HP Z200 tower workstation | Concordia computer store | #BZ788US#ABA | Computer on which Med PC IV is run |
Benzaldehyde, ≥99% | Les produits chimiques OMEGA Chemical Company Inc. | #B37-50 | Dilute in tap water for almond context odor |
Lemon oil, cold pressed, California | Sigma Aldrich | #W262528-1KG-K | Dilute in tap water for lemon context odor |
Ethyl alcohol, 95% | Commercial Alcohols | – | Dilute in tap water to desired concentration |