Summary

Een Conflict-Model van beloning-seeking gedrag in mannelijke ratten

Published: February 20, 2019
doi:

Summary

Dit conflict model wordt gebruikt voor het meten van de bijzondere waardevermindering van remmende controle na blootstelling aan verslavende drugs, of andere factoren die invloed kunnen hebben op de remmende controle. Een seksuele stimulans en aversieve obstakel gelijktijdig worden gepresenteerd, dus mannelijke ratten te veroveren van de belemmering voor het benaderen van de seksuele beloning.

Abstract

Dit protocol beschrijft een roman conflict taak als een model van remmende controle bij ratten. In dit model, worden een natuurlijke belonen stimulus (seksuele prikkel) dat de beloning van een hoge waarde vertegenwoordigt, en de aversieve stimuli (pins), gelijktijdig gepresenteerd. De mannelijke ratten moeten klimmen of springen over het obstakel vol spelden te benaderen en onderzoeken van de seksuele partner. Indien het dier bij hun naderende gedrag ongeacht de aversieve stimuli aanhoudt, is het beschouwd als een maladaptieve of risicovolle beloning-seeking gedrag. De taak van het conflict staat de evaluatie van het tekort in remmende controle als gevolg van blootstelling aan misbruikte drug, zoals morfine of een stressvolle gebeurtenis.

Het belangrijkste voordeel van dit model is dat het een eenvoudige en snelle manier om te ontdekken van het tekort in remmende controle na blootstelling aan opiaten drugs of andere stressvolle gebeurtenissen. Naast opiaten, zou dit gedrags model ook zinvol zijn om de tekorten van de remmende controle geïnduceerd door andere verslavende drugs snel te ontdekken. De beperking is echter dat de mannelijke ratten prestaties uitoefening effecten gelden kan met herhaalde testen onder de taak van dit conflict. In de toekomst, kunnen we hopen dat de personen met het dwangmatig fenotype van beloning-seeking gedrag na blootstelling aan opiaten worden geïdentificeerd op basis van het wijzigen van het model van dit conflict.

Introduction

Drugsverslaving is een chronische hersenen ziekte die wordt gekenmerkt door impulsief en compulsief drug op zoek naar en het nemen van1. Deze zeer belangrijke eigenschappen van verslaving hebben beide zijn hypothetische als gevolg van het verminderde vermogen van remmende controle2,3, dat wil zeggen, niet in de remming van de directe uitoefening van belonen prikkels en dus ontwikkelen maladaptieve patronen van gedrag4.

De go/no-go-gaan en stop signaal taak zijn de prototypische taken gebruikt voor het meten van het vermogen van2,5van de remming van de reactie. Deze twee experimentele paradigma’s beoordelen iemands vermogen om te onderdrukken van acties die niet gepast zijn, door contrasterende zeldzaam remmende reacties tegen een impliciete ga basislijn6,7. De respons inhibitie weergegeven in deze taken heeft aangetoond dat in8,9van de gebruikers van de cocaïne, opiaten verslaafden10en nicotine gebruikers11worden geschaad. Een ander twee taken — omkering leren en meerdere keuze seriële reactietijd taken — bieden ook metingen van respons inhibitie/remmende controle12,,13. De meeste van deze paradigma’s uitgevoerd bij knaagdieren niet alleen echter langdurige opleiding zodat onderwerpen de eisen van de reactie vertegenwoordigd door verschillende signalen kunnen onderscheiden, maar ook de individuele verschillen in snelheid leren en leren effecten kan de resultaten van daaropvolgende remmende test11verstoren.

In deze paper presenteren we een nieuw conflict taak die kan worden gebruikt voor het meten van de bijzondere waardevermindering van remmende controle na blootstelling aan verslavende drugs. In deze taak worden een natuurlijke lonende stimulans (seksuele prikkel), die een hoge waarde beloning14 vertegenwoordigt, en de aversieve stimuli (pins) die mannelijke ratten hebben te veroveren, gelijktijdig gepresenteerd. De mannelijke ratten moeten klimmen of springen over het obstakel vol spelden te benaderen en onderzoeken van de seksuele partner. Indien het dier bij het naderende gedrag ongeacht de aversieve stimuli aanhoudt, is het beschouwd als een maladaptieve of risicovolle beloning-seeking gedrag. Een van de beweegredenen voor de oprichting van deze taak is dat het is conceptueel eenvoudig en niet zware eisen aan uitvoerende processen stellen doet zoals andere taken doen. Vergeleken met andere taken die respons inhibitie meten, de taak van dit conflict is gebaseerd op het natuurlijke gedrag en de ratten met normale seksuele functie en seksuele ervaring kan rechtstreeks, zonder een leerproces worden getest. Een andere reden is dat een tegenstrijdigheid tussen het naderen van de beloning en het vermijden van de aversieve prikkels (of het risico wordt geprikt) daarbij een betere geldigheid, wellicht zoals het bootst wat er gebeurt in verslaafden die zich vaak in de vergelijkbare plaatsen conflict maar aanhoudend voeren drug beloning ongeacht het risico van negatieve gevolgen in het echte leven15.

Toepassing van dit conflict-model is dus een snelle en gevoelige manier om te ontdekken van het tekort in remmende controle na blootstelling aan verslavende drugs, of andere factoren die invloed kunnen hebben op de mogelijkheid van remmende controle, zoals stress. Het biedt ook een roman gedrags strategie voor onderzoek naar neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan de tekorten in remmende controle. Bovendien kunnen alternatieve wijzigingen op deze taak worden toegevoegd. Bijvoorbeeld, kan de kosten/batenverhouding wijzigen door vervanging van de seksuele prikkel met de sociale stimulans onthullen meer gedrags betekenissen.

Protocol

Deze studie is goedgekeurd door de International Review Board (IRB) van het Institute of Psychology, Chinese Academie van Wetenschappen, en alle experimenten zijn uitgevoerd in overeenstemming met de nationale instituten van gezondheid (U.S.A) gids voor zorg en gebruik van proefdieren ( 2011). 1. materialen en Setup voor het Conflict-Model Huis vier ratten per kooi (50 cm lang x 22.5 cm breed x 30 cm hoog) in de kolonie kamers met gecontroleerde temperatuur (22-25 ° C) en een omgeke…

Representative Results

Om te onderzoeken of dit conflict model maladaptieve/riskant beloning-seeking gedrag veroorzaakt door opiaten onthullen kan, de beloning-seeking gedrag weergegeven door de zout – en morfine-voorbehandeld groepen werden vergeleken door t-tests na op korte termijn (Wd7) en op lange termijn (Wd17) terugtrekking uit morfine respectievelijk (Figuur 2). Uit de resultaten blijkt dat op zowel dag 7 en dag 17 van intrekking, de morfine-voorbehandeld ratten bleek aanzi…

Discussion

De tekorten van de remmende controle veroorzaakt door drugs misbruik18 spelen een sleutelrol bij het bevorderen van compulsief drug gedrag zoeken/nemen en19,20terugvallen. Het model van de conflicten die hier gepresenteerd biedt een nieuwe benadering van de veranderingen in de remmende controle van de personen blootgesteld aan verslavende drugs.

Er zijn verschillende kritische stappen in het protocol. Allereerst…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit document werd gesteund door CAS sleutel laboratorium of Mental Health, Instituut voor Psychologie (KLMH2016K01) en evaluatie en interventies Technology Research voor Post-traumatic Stress patiënten populatie (JCYJ20170413170301569)

Materials

Acetic acid Beijing Tongguangjingxi Chemical company CN No.81601 CH3COOH
Benzypenicillin sodium for Injection Huabei Pharmaceutical F7072109 C16H17N2NaO4S
Cotton swabs Wan Xin, Shandong, China 8 cm
β-estradiol benzoate  SIGMA-ALDRICH E8515-200MG estradiol benzoate 
Gauze Wan Xin, Shandong, China 21s × 21s 110×100
Hemostatic forceps Beijing Zhong Sheng Wanda Biotechnology Co.,Ltd.
Morphine hydrochloride Qinghai Pharmaceutical Co. Ltd 20100105 Morphine hydrochloride
Ophthalmic scissors Beijing Zhong Sheng Wanda Biotechnology Co.,Ltd.
Pentobarbital Sodium Sigma C11H17O3N2Na
Precision animal shocker Coulbourn
Progesterone SIGMA-ALDRICH V900699-5G progesterone
Sesama oil Fengyi trading company ltd. Sesama oil
Sodium chloride injection HuaLu Pharmaceutical H17092107 NaCl
Scalpels Gillette 96797241
Surgical blades Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co.,Ltd
Suture needles Han Qin, Shanghai, China Δ1/2 6×14
Silk sutures Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co.,Ltd
Sprague-Dawley rats Vital River Animal Center, Beijing, China Sprague-Dawley animal strain
Syringe WeiGao Group Medical Polymer Co.Ltd 1ml, 2ml
Tweezers Beijing Zhong Sheng Wanda Biotechnology Co.,Ltd.

References

  1. Everitt, B. J., Robbins, T. W. Drug Addiction: Updating Actions to Habits to Compulsions Ten Years On. Annual Review of Psychology. 67, 23-50 (2016).
  2. Bari, A., Robbins, T. W. Inhibition and impulsivity: Behavioral and neural basis of response control. Progress in Neurobiology. 108, 44-79 (2013).
  3. Dalley, J. W., Everitt, B. J., Robbins, T. W. Impulsivity, compulsivity, and top-down cognitive control. Neuron. 69 (4), 680-694 (2011).
  4. Peter, W., Kalivas, N. D. V. The Neural Basis of Addiction: A Pathology of Motivation and Choice. American Journal of Psychiatry. 162, 1403-1413 (2005).
  5. Morein-Zamir, S., Robbins, T. W. Fronto-striatal circuits in response-inhibition: Relevance to addiction. Brain Research. 1628, 117-129 (2015).
  6. Garavan, H. Dissociable Executive Functions in the Dynamic Control of Behavior: Inhibition, Error Detection, and Correction. Neuroimage. 17 (4), 1820-1829 (2002).
  7. Garavan, H., Ross, T. J., Kaufman, J., Stein, E. A. A midline dissociation between error-processing and response-conflict monitoring. Neuroimage. 20 (2), 1132-1139 (2003).
  8. Connolly, C. G., Foxe, J. J., Nierenberg, J., Shpaner, M., Garavan, H. The neurobiology of cognitive control in successful cocaine abstinence. Drug and Alcohol Dependence. (1-2), 45-53 (2012).
  9. Kaufman, J. N., Ross, T. J., Stein, E. A., Garavan, H. Cingulate hypoactivity in cocaine users during a GO-NOGO task as revealed by event-related functional magnetic resonance imaging. The Journal of Neuroscience. 23 (21), 7839-7843 (2003).
  10. Forman, S. D., et al. Brain activity of opiate addicts predicts subsequent treatment retention. Annual Meeting of the American-College-of-Neuropsychopharmacology. , (2004).
  11. Kolokotroni, K. Z., Rodgers, R. J., Harrison, A. A. Acute nicotine increases both impulsive choice and behavioural disinhibition in rats. Psychopharmacology. 217, 455-473 (2011).
  12. Belin-Rauscent, A., et al. From impulses to maladaptive actions: the insula is a neurobiological gate for the development of compulsive behavior. Molecular Psychiatry. 21 (4), 491-499 (2016).
  13. Groman, S. M., et al. Dysregulation of D(2)-mediated dopamine transmission in monkeys after chronic escalating methamphetamine exposure. Journal of Neuroscience. 32 (17), 5843-5852 (2012).
  14. Bai, Y., Li, Y., Lv, Y., Liu, Z., Zheng, X. Complex motivated behaviors for natural rewards following a binge-like regimen of morphine administration: mixed phenotypes of anhedonia and craving after short-term withdrawal. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, 23 (2014).
  15. Vandaele, Y., Janak, P. H. Defining the place of habit in substance use disorders. Progress in Neuropsychopharmacology & Biological Psychiatry. 87 (Pt A), 22-32 (2018).
  16. Li, Y., et al. The consummatory and motivational behaviors for natural rewards following long-term withdrawal from morphine: no anhedonia but persistent maladaptive behaviors for high-value rewards. Psychopharmacology (Berl). 234 (8), 1277-1292 (2017).
  17. Bai, Y., Belin, D., Zheng, X., Liu, Z., Zhang, Y. Acute stress worsens the deficits in appetitive behaviors for social and sexual stimuli displayed by rats after long-term withdrawal from morphine. Psychopharmacology. 234, 1693-1702 (2017).
  18. Schoenbaum, G., Saddoris, M. P., Ramus, S. J., Shaham, Y., Setlow, B. Cocaine- experienced rats exhibit learning deficits in a task sensitive to orbitofrontal cortex lesions. European Journal of Neuroscience. 19 (7), 1997-2002 (2004).
  19. Belin, D., Belin-Rauscent, A., Murray, J. E., Everitt, B. J. Addiction: failure of control over maladaptive incentive habits. Current Opinion in Neurobiology. 23 (4), 564-572 (2013).
  20. Everitt, B. J. Neural and psychological mechanisms underlying compulsive drug seeking habits and drug memories–indications for novel treatments of addiction. European Journal of Neuroscience. 40 (1), 2163-2182 (2014).
  21. Dai, F., et al. Dynamic Development of Organs and Serum Sex Hormone Levels in Normal Pre-pubertal Female Sprague-Dawley Rats. Chinese Journal of Comparative Medicine. 19 (07), 33-37 (2009).
  22. Orsini, C. A., Trotta, R. T., Bizon, J. L., Setlow, B. Dissociable roles for the basolateral amygdala and orbitofrontal cortex in decision-making under risk of punishment. Journal of Neuroscience. 35 (4), 1368-1379 (2015).
  23. Shimp, K. G., Mitchell, M. R., Beas, B. S., Bizon, J. L., Setlow, B. Affective and cognitive mechanisms of risky decision making. Neurobiology of Learning and Memory. , 60-70 (2015).
  24. Di Ciano, P., Le Foll, B. Evaluating the Impact of Naltrexone on the Rat Gambling Task to Test Its Predictive Validity for Gambling Disorder. PLoS One. 11 (5), e0155604 (2016).
  25. Ravel, N., et al. Elucidating Poor Decision-Making in a Rat Gambling Task. PLoS One. 8 (12), e82052 (2013).
  26. Charles, A., Pradhan, A. A. Delta-opioid receptors as targets for migraine therapy. Current Opinion in Neurology. 29 (3), 314-319 (2016).
  27. Lu, Z., et al. Truncated mu-Opioid Receptors with 6 Transmembrane Domains Are Essential for Opioid Analgesia. Anesthesia & Analgesia. 126 (3), 1050-1057 (2018).
  28. Sinha, R., Shaham, Y., Heilig, M. Translational and reverse translational research on the role of stress in drug craving and relapse. Psychopharmacology (Berl). 218 (1), 69-82 (2011).
  29. Wilson, C. A., Schade, R., Terry, A. V. Variable prenatal stress results in impairments of sustained attention and inhibitory response control in a 5-choice serial reaction time task in rats. Neuroscience. 218, 126-137 (2012).
check_url/59141?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Jiang, S., Zhang, Y., Zheng, X., Luo, H., Liu, Z., Bai, Y. A Conflict Model of Reward-seeking Behavior in Male Rats. J. Vis. Exp. (144), e59141, doi:10.3791/59141 (2019).

View Video