Summary

En konflikt modell av belöning-söker beteende hos hanråttor

Published: February 20, 2019
doi:

Summary

Denna konflikt modell används för att mäta nedskrivning av hämmande kontroll efter exponering för beroendeframkallande droger eller andra faktorer som kan påverka hämmande kontroll. En sexuell stimulans och ett aversivt hinder presenteras samtidigt, alltså hanråttor har att erövra det hindret för att närma sig den sexuella belöningen.

Abstract

Protokolls beskriver en roman konflikten aktivitet som en modell av hämmande kontroll hos råttor. I denna modell presenteras en naturlig givande stimulus (sexuell stimulans) som representerar ett högt värde belöning, och de aversiva stimuli (stift), samtidigt. De manliga råttorna har att klättra eller hoppa över hindret full av pins att närma sig och undersöka den sexuella partnern. Om djuret kvarstår i sitt annalkande beteende oavsett de aversiva stimuli, anses det som ett maladaptivt eller riskabla belöning-söker beteende. Konflikten uppgiften möjliggör utvärdering av underskott i hämmande kontroll som härrör från exponering för misshandlade läkemedel, såsom morfin, eller en stressande händelse.

Den största fördelen med denna modell är att det ger ett enkelt och snabbt sätt att upptäcka underskottet i hämmande kontroll efter exponering för opiater droger eller andra stressande händelser. Förutom opiater, skulle denna beteendevetenskaplig modell också vara användbara för att snabbt upptäcka de hämmande kontroll underskotten inducerad av andra beroendeframkallande droger. Begränsning är dock att manliga råttornas prestanda kan bli föremål utövar effekter med upprepade tester under denna konflikt uppgift. I framtiden, kan man hoppas att individer med tvångsmässigt fenotypen av belöning-söker beteende efter exponering för opiater identifieras baserat på modifiera denna konflikt modell.

Introduction

Narkotikaberoende är en kronisk hjärnsjukdom som kännetecknas av impulsiva och tvångsmässig drog söker och tar1. Dessa viktiga funktioner av missbruk har båda varit hypotetiska resultat från hämmande kontroll2,3, nedsatt förmåga dvs misslyckas i att hämma omedelbar strävan efter belönande stimuli och därigenom utveckla maladaptiva mönster av beteende4.

Den go/no-Avbryt aktivitet och stopp-signal är de prototypiska uppgifter som används för att mäta förmågan hos svar hämning2,5. Dessa två experimentella paradigm bedöma förmåga att undertrycka åtgärder som är olämpliga, genom kontrasterande sällan hämmande svaren mot en implicit gå originalplan6,7. Svar hämning visas i dessa uppgifter har visat sig vara nedsatt i kokain användare8,9, opiatmissbrukare10och nikotin användare11. En annan två uppgifter – återföring lärande och flera val seriell reaktionstid uppgifter — ger också mätningar av svar hämning/hämmande kontroll12,13. Men kräver de flesta av dessa paradigm som utförs hos gnagare inte bara långsiktig utbildning så att ämnen kan skilja svar kraven representeras av olika signaler, men de individuella skillnaderna i lärande hastighet och lärande effekter kan också störa resultaten av efterföljande hämmande test11.

I detta papper presentera vi en ny konflikt uppgift som kan användas för att mäta nedskrivning av hämmande kontroll efter exponering för beroendeframkallande droger. I den här uppgiften presenteras samtidigt en naturlig givande stimulus (sexuell stimulans) som representerar ett högt värde belöning14, och de aversiva stimuli (stift) som manliga råttor har att erövra. De manliga råttorna har att klättra eller hoppa över hindret full av pins att närma sig och undersöka den sexuella partnern. Om djuret kvarstår i sitt annalkande beteende oavsett de aversiva stimuli, anses det som ett maladaptivt eller riskabla belöning-söker beteende. En av motiveringar för att fastställa denna uppgift är att det är begreppsmässigt enkel och förlägger inte tunga krav på verkställande processer liksom andra uppgifter. Jämfört med andra uppgifter som mäter svar hämning, denna konflikt uppgift är baserad på naturliga beteende och råttor med normal sexuell funktion och sexuella erfarenheter kan testas direkt utan en lärandeprocess. En annan motivering är att en konflikt som presenteras i denna uppgift mellan närmar sig belöningen och undvika de aversiva stimuli (eller risken för att bli spetsade) kan ha en bättre giltighet, eftersom det härmar vad som sker i missbrukare som ofta placerar sig i liknande konflikt men envist fortsätta drog belöning oavsett risken för negativa följder i verkliga livet15.

Tillämpningen av denna konflikt modell därför en snabb och känsligt sätt att upptäcka underskottet i hämmande kontroll efter exponering för beroendeframkallande droger eller andra faktorer som kan påverka förmågan hos hämmande kontroll, såsom stress. Det ger också en roman beteendemässiga strategi för utredning av neurala mekanismerna bakom underskott i hämmande kontroll. Alternativa modifikationer kan dessutom läggas till denna uppgift. Till exempel kan att ändra kostnads/nytto förhållandet genom att ersätta den sexuella stimulansen med social stimulans avslöja mer beteendevetenskaplig signifikans.

Protocol

Studien är godkänd av det internationella granskning Board (IRB) av Institute of Psychology, kinesiska vetenskapsakademin, och alla experiment utförs i enlighet med den nationella institut för hälsa (U.S.A) guiden för skötsel och användning av försöksdjur ( 2011). 1. material och Setup för konflikt modell Hus fyra råttor per bur (50 cm lång x 22,5 cm brett x 30 cm hög) i kolonin rum med kontrollerad temperatur (22 – 25 ° C) och en omvänd 12 h/12 h ljus/mörk cykel (…

Representative Results

För att undersöka om denna konflikt modell kan avslöja maladaptiva/riskabelt belöning-söker beteende orsakade av opiater, den belöning som söker beteende visas av saltlösning – och morfin-förbehandlats grupper jämfördes av t-tester efter kortsiktiga (Wd7) och långsiktiga (Wd17) tillbakadragande från morfin respektive (figur 2). Resultaten visar att både dag 7 och dag 17 av tillbakadragande, morfin-förbehandlats råttor visade betydligt mer anna…

Discussion

Hämmande kontroll underskotten orsakade av narkotika missbruk18 spela en nyckelroll i främjandet av tvångsmässig drog söker/ta beteenden och återfall19,20. Konflikten modellen presenteras här ger en ny metod för att utforska förändringarna hämmande kontroll över de individer som exponerats för beroendeframkallande droger.

Det finns flera kritiska steg i protokollet. Först av allt, måste ämnena (h…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Detta papper stöddes av CAS Key Laboratory of Mental Health, Institutet för psykologi (KLMH2016K01) och utvärdering och interventionsforskning teknik för posttraumatiskt Stress patienter befolkningen (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