JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Here, we present a protocol to elicit Pavlovian conditioned approach behavior in rats. This procedure can be used to measure individual differences in the tendency to approach and attribute incentive salience to reward-related cues and investigate addiction vulnerability.

Abstract

العظة المقترنة محتملة مع غير مشروطة، منبهات مجزية يمكن الحصول على خصائص مجزية أنفسهم من خلال عملية تعرف باسم إسناد بروز حافز، أو التحول من المحفزات محايدة إلى جاذبية "أراد" المحفزات قادرة على تحفيز السلوك. نهج مشروط بافلوف (PCA) يتطور بعد العرض مستقلة استجابة لمنبه مكيفة (CS؛ على سبيل المثال، رافعة) الذي يتوقع تسليم حافزا غير المشروطة (الولايات المتحدة، على سبيل المثال، وهو الغذاء بيليه)، ويمكن استخدامها لقياس بروز حافز خلال التدريب، ثلاثة أنماط. ردود مكيفة (CRS) يمكن أن تتطور: تتبع توقع السلوك (CS-موجهة CR)، تتبع الهدف السلوك (الولايات المتحدة وجهت CR)، واستجابة المتوسطة (كلا CRS) سجل-بتتبع السمة بروز حوافز لمكافأة-ذات الصلة العظة وأكثر عرضة لإعادة الناجم عن جديلة من المخدرات تسعى فضلا عن غيرها من السلوكيات المرتبطة إدمان، مما يجعل PCA وعاءالإجراء قيمة entially لدراسة الضعف الإدمان. هنا، نحن تصف المواد والأساليب المستخدمة لانتزاع السلوك PCA من الفئران وكذلك تحليل وتفسير السلوك PCA في التجارب الفردية.

Introduction

الانتقال من تعاطي المخدرات إلى الإدمان ينطوي على التفاعلات المعقدة بين بافلوف وفعال 1،2 التعلم. أثناء تعاطي المخدرات والسعي المخدرات والسلوكيات، وتعلمت الإجراءات والنتائج من خلال عمليات مفيدة. ومع ذلك، وتعلمت العلاقات بين المنبهات (مثل الإشارات المتعلقة بالمخدرات) والمكافآت أيضا من خلال عمليات بافلوف. العظة بافلوف تكتسب القيمة التنبؤية، ولكنها يمكن أيضا الحصول على حوافز قيمة تحفيزية 3، حيث أنها تصبح جذابة، مرغوب فيه، وقادرة على تعزيز والحفاظ على السلوك مكافأة التماس 4.

العديد من الإجراءات التحقيق مكافأة التعلم في الحيوانات، ومع ذلك، لا تسمح الحل من التنبؤية مقابل حافز التعلم لتحفيز الجماهير. في إجراءات المخدرات الإدارة الذاتية، على سبيل المثال، عادة ما تستخدم على حد سواء الطارئة مفيدة وبافلوف، مثل أن الفئران تتعلم لتنفيذ إجراء (على سبيل المثال، الأنف pokiنانوغرام، وما إلى ذلك) من أجل الحصول على هذه النتيجة (أي عن طريق الحقن الوريدي ضخ المخدرات) الملحة رافعة. يقترن نتائج مجزية أيضا مع المثيرات بافلوف (على سبيل المثال، والإضاءة من ميناء الأنف كزة، عرض ضوء جديلة، صوت مضخة التسريب، شعور داخلي الاستقبال التسليم السائل إلى مجرى الدم، وما إلى ذلك). غالبا ما يكون غير واضح في هذه الإجراءات سواء العظة تدعم الإجراءات الموجهة الهدف ببساطة بسبب العلاقة التنبؤية مع مكافأة، أو ما إذا كانت العظة اكتسبت خصائص تحفيزية حافز من تلقاء نفسها.

من أجل عزل تجريبيا الحافز قيمة تحفيزية من القيمة التنبؤية من المحفزات بافلوف، يستخدم مختبرنا إجراء بافلوف نهج مشروط (PCA) من أجل تحديد الفئران التي تنسب بروز حافز لالمتعلقة مكافأة-العظة. خلال دورة تدريبية، حافزا مكيفة (CS؛ على سبيل المثال، وسيلة للضغط) استجابة بشكل مستقل يتنبأ delivريها من المثير غير الشرطي (الولايات المتحدة، على سبيل المثال، بيليه الغذاء). على مدار دورات تدريبية متعددة، ثلاث الظواهر تطوير سجل تتبع (موجهة CS-استجابة مشروطة [CR])، (وجهت الولايات المتحدة-CR) تتبع الهدف، واستجابة المتوسطة (كلا CRS). لهدف بتتبع (جي تي)، ويستخدم في CS باعتباره مؤشرا للتسليم مكافأة. ومع ذلك، لتسجيل الدخول بتتبع (المنبوذة)، وعزا CS مع بروز حافز، تصبح جذابة ومرغوب فيه. في هذا الاستعراض، ونحن الخطوط العريضة المعدات، والإعداد، ومعالجة البيانات اللازمة لتنفيذ إجراء PCA. وبالإضافة إلى ذلك، ونحن نقدم نتائج ممثل التدريب PCA، الخطوط العريضة الاعتبارات التجريبية الهامة، ومناقشة الأداة المساعدة المفترضة للإجراءات محكمة التحكيم الدائمة في التحقيق الإدمان والاضطرابات العصبية والنفسية الأخرى.

Protocol

وقد تمت الموافقة على جميع الإجراءات من قبل لجنة الجامعة على استخدام ورعاية الحيوانات (UCUCA، جامعة ميشيغان، آن أربور، MI).

1. المعدات والبرمجيات

  1. الحصول على الدوائر والأجهزة استثابي التجارية. انظر المواد الجدول.
  2. تدريب السلوك في الفئران غرف تكييف هواء فعال (العرض 24.1 سم × 20.5 سم عمق س 29.2 سم الارتفاع)، وتقع في خزائن-تخفيف الصوت مع مراوح التهوية لتوفير الضوضاء المحيطة.
  3. تجهيز كل غرفة مع مجلة بيليه (وعاء)، وتقع في وسط الجدار الأمامي 21.6 سم واسعة من غرفة استثابي 3 سم فوق الأرض شبكة الفولاذ المقاوم للصدأ. تأكد من أن مجلة بيليه يحتوي على جهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء التي هي قادرة على الكشف عن إدخالات توجه إلى الجهاز.
  4. ربط مجلة بيليه إلى موزع بيليه، والتي توفر الغذاء الكريات بطعم الموز (45 ملغ).
  5. بطريقة متوازنة مضادة، وموقف واحد قابل للسحب جنيهالنسخة (CS) حوالي 2.5 سم على جانبي الوعاء بيليه (إلى اليسار أو اليمين) 3 سم فوق الأرض شبكة الفولاذ المقاوم للصدأ.
  6. تأكد من أن ذراع تحتوي على ضوء LED جديلة داخلها لجعل ذراع طويلة أكثر وضوحا بصريا.
  7. في حالة استخدام رافعة قابل للسحب، معايرة رافعة من خلال وضع 10 غرام وزن المعايرة على رأس رافعة، ثم ضبط المسمار معايرة (الموجود على الجزء العلوي من الجهاز) مع وجع عرافة الجوز حتى الوزن في حد ذاته غير قادرة على خفض رافعة.
  8. تجهيز البيت الأحمر للضوء في الجزء العلوي من الغرفة على الجدار المقابل للوعاء المجلة.
    ملاحظة: يتم استخدام ضوء البيت الأحمر لزيادة conspicuousness رافعة مضيئة.

2. التدريب PCA

  1. منزل زوج من الذكور البالغين فئران سبراغ داولي (250-300 ز) لدى وصوله وتركهم دون عائق لمدة يومين على الأقل في المبنى السكني، الذي يحتفظ على 12 ساعة دورة الضوء / الظلام.
  2. التعامل بلطف عصامالفئران الفصل لا يقل عن 1 دقيقة يوميا لمدة يومين من أجل تأقلم الفئران إلى الاتصال البشري. توفير الفئران libitum الإعلانية الحصول على الغذاء والمياه في المبنى السكني.
  3. تعرف على الفئران مع الغذاء الكريات بطعم الموز عن طريق وضع الغذاء الكريات في أقفاص وطنهم (حوالي 15 الكريات لكل فأر) لمدة يومين، بدءا قبل ثلاثة أيام من التدريب محكمة التحكيم الدائمة.
    ملاحظة: في حالة الفئران، يضم الزوج، فمن المفيد تقسيم الكريات بالتساوي على الجانبين من قفص المنزل.
  4. برنامج قبل التدرب
    ملاحظة: يتم تنفيذ جميع من برمجة لدينا باستخدام MEDState الترقيم (لميد شركاه، والبرمجيات)، والدليل على شبكة الإنترنت (mednr.com/pdf/doc003_MedPCProgramr.pdf). مكتوبة البرامج وثائق غير منسق النص (على سبيل المثال، ASCII أو النص DOS) باستخدام MedState الترقيم، حفظها مع التمديد السليم (أي [اسم] .mpc)، ثم ترجمتها باستخدام برنامج MED-PC، عبر الرابع. وتقدم كل من هذه الخطوات بمزيد من التفصيل في الموالي المذكورgramming دليل.
    1. إنشاء برنامج قبل التدرب من شأنها أن توفر خمسين الكريات الغذائية على وقت متغير (VT) جدول 30 ثانية 5 دقائق بعد بداية البرنامج (أي، يتم تسليم واحدة بيليه الغذاء في المتوسط ​​كل 30 ثانية، ولكن التسليم الفعلي يختلف عشوائيا بين 0- 60 ثانية).
    2. كتابة البرنامج قبل التدرب بحيث ضوء البيت الأحمر في وضع التشغيل، ولكن لا يزال رافعة تراجع لمدة البرنامج (حوالي 25 دقيقة).
    3. أداء قبل التدرب وجميع التجارب اللاحقة خلال دورة الخفيفة.
    4. قبل يوم واحد للتدريب PCA، وضع كل الفئران الى غرفة استثابي، وثيقة ومزلاج باب الغرفة وأغلق الباب لمجلس الوزراء تخفيف الصوت.
    5. بدء تشغيل البرنامج قبل التدرب في أقرب وقت ممكن بعد وضع كل فأر في غرفة بها.
    6. إزالة كل الفئران من الغرفة في أقرب وقت ممكن بعد انتهاء البرنامج.
    7. تسجيل عدد الكريات المستهلكة واستبعاد الفئران التي لا تستهلك كل منالكريات من إجراء مزيد من التجارب.
  5. إنشاء برنامج تدريب PCA من شأنها أن توفر 25 تجربة في ما يقرب من 40 دقيقة، ابتداء من 1 دقيقة بعد بداية البرنامج.
    1. كتابة البرنامج حتى أنه خلال كل محاكمة ويمتد ذراع في غرفة ومضيئة لمدة 8 ثانية.
    2. رافعة تراجع البرنامج ليتم بعدها تسليم مستقلة استجابة من الغذاء بيليه واحد في مجلة بيليه.
    3. منفصلة لكل المحاكمة في جدول زمني ثانية VT 90 (أي يحدث تمديد رافعة ولاحق تسليم الغذاء بيليه في المتوسط ​​كل 90 ثانية، ولكن التسليم الفعلي يختلف عشوائيا بين 30-150 ثانية).
    4. وضع كل فأر في غرفة تكييف، وثيقة ومزلاج باب الغرفة وأغلق الباب لمجلس الوزراء تخفيف الصوت.
    5. بدء برنامج تدريبي PCA في أقرب وقت ممكن بعد وضع كل فأر في غرفة بها.
    6. إزالة كل الفئران من الغرفة في أقرب وقت ممكن بعد انتهاء البرنامج.
    7. هالفئران xclude التي لا تستهلك كل من الكريات من إجراء مزيد من التجارب.

3. معالجة البيانات

  1. نقل المعلومات الإخراج إلى جدول بيانات (على سبيل المثال، وهي وثيقة جدول).
  2. إنشاء ملف تعريف الذي يستخرج تحديد المعلومات (رقم الموضوع، تاريخ بدء ووقت البدء، وعدد مربع) وكذلك معلومات الإخراج (عدد والكمون من المطابع رافعة ومقالات مجلة).
    ملاحظة: في التجارب، ويتم استخراج مقالات مجلة غير CS-أيضا الشخصي. تعريف إدخالات مجلة غير CS كما الإدخالات في مجلة التي تحدث خارج فترة ثانية CS 8 و خلال VT 90 ثانية (أي 60-120 ثانية) الفترة التي لم يتم توسيع ذراع.
  3. وعلاوة على ذلك معالجة البيانات عن طريق وضع حد أقصى للصحافة رافعة ومجلة الإختفاء دخول في 8 ثانية (أي مدة العرض CS). هذا لا يمكن أن يتحقق في جدول من خلال الدالة IF: IF (X> 8،8، X).
  4. احتساب الدرجاتلانحياز استجابة (أي عدد من المطابع رافعة ومقالات مجلة لدورة؛ [المطابع رافعة - مقالات مجلة] / [المطابع رافعة + مقالات مجلة])، والنتيجة الكمون (أي متوسط ​​الكمون لأداء الصحافة رافعة أو دخول مجلة خلال الدورة؛ [مجلة دخول الكمون - رافعة الصحافة الكمون] / 8)، والفرق احتمال (أي نسبة من المطابع رافعة أو إدخالات مجلة، [رافعة الصحافة احتمال - مجلة دخول احتمال]) 5.
    ملاحظة: مع هذه الصيغ، ينبغي لجميع الدرجات تتراوح بين 1.0 و -1.0.
  5. حساب النتيجة مؤشر PCA لكل الفئران عن طريق حساب متوسط ​​انحيازها ردا على ذلك، درجة الكمون، والفرق احتمال في كل دورة على حدة.
    ملاحظة: النتيجة مؤشر PCA أن يتراوح بين 1.0 و -1.0.

النتائج

لقد وجدنا أن 5-7 جلسات يومية التدريب PCA كافية للفئران النمط الظاهري كما المنبوذة، جي تي، والمستجيبين المتوسطة (المستقلين)، على الرغم من أن الفئران يمكن تدريب مزيد بناء على احتياجات مختبر أو تجربة معينة. ويستند Phenotyping على نتائج المؤشر PCA، التي تحسب عن ط...

Discussion

التدريب PCA يمكن استخدامها لتحديد الاختلافات الفردية في الميل إلى السمة بروز حافز لمنبهات مكيفة، الذي قيل أن تكون عنصرا هاما من عناصر الضعف الإدمان. على سبيل المثال، قد سبق تبين أن المنبوذة السمة بروز حافز لكلا العظة الغذاء والدواء 6، وسواء بالأغذية والعظة المت?...

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was funded by the University of Michigan Department Of Psychiatry (U032826; JDM), the National Institute on Drug Abuse (NIDA; K08 DA037912-01; JDM) and the Department of Defense (DoD) National Defense Science and Engineering Graduate (NDSEG) Fellowship (CJF).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Standard Modular Operant Test Chamber with Modified Top for RatMed Associates, Inc.ENV-008CTTop has access slot for drug delivery leashes or other harness systems; comes with ENV-008CTC (Cover Insert) for access slot
Expanded PVC Sound Attenuating CubicleMed Associates, Inc.ENV-022V
PCI Operating Package for up to Sixteen ChambersMed Associates, Inc.MED-SYST-16Based on the number of operant chambers, MED-SYST-8 (PCI Operating Package for up to Eight Chambers) is also available
SmartCtrlMed Associates, Inc.DIG-716P2
Universal Cable, 25′ (7.6 m)Med Associates, Inc.SG-210CBBased on individual needs, SG-210CB-50 (Universal Cable, 50′ [15.2 m]) is also available
18″ (45.7 cm) 3-Pin Mini-MolexMed Associates, Inc.SG-216ABased on individual needs, SG-216A-2 (2′ [61.0 cm] 3-Pin Mini-Molex) is also available
Power Cable, 25′ (7.6 m) Med Associates, Inc.SG-210CP-25
Stainless Steel Grid Floor for RatMed Associates, Inc.ENV-005Based on preference, ENV-005A (Stainless Steel Grid Floor for Mouse) is also available 
Reusable Waste PanMed Associates, Inc.ENV-007-P3
Filler Panel Package for Standard Modular Test ChamberMed Associates, Inc.ENV-008-FP
Modular Pellet Dispenser for Rat, 45 mgMed Associates, Inc.ENV-203M-45
Pellet Receptacle, Trough TypeMed Associates, Inc.ENV-200R2MBased on preference, ENV-200R1M (Pellet Receptable, Cup Type) is also available 
Retractable LeverMed Associates, Inc.ENV-112CMCalibrated to 25 g; needs to be adjusted to 10 g before Pavlovian conditioned approach training
Retractable Lever Cue LightMed Associates, Inc.ENV-112CML
House Light for RatMed Associates, Inc.ENV-215M
100 mA Replacement Bulbs, Pack of 10Med Associates, Inc.SG-800RRed-colored; for use with ENV-215M (House Light for Rat)
Pellets, 45 mg, Primate Purified Diet, Banana FlavorBio-ServF005950,000/box 

References

  1. Everitt, B. J., Robbins, T. W. Neural systems of reinforcement for drug addiction: from actions to habits to compulsion. Nature Neurosci. 8 (11), 1481-1489 (2005).
  2. Everitt, B. J. Neural and psychological mechanisms underlying compulsive drug seeking habits and drug memories--indications for novel treatments of addiction. Eur J Neurosci. 40 (1), 2163-2182 (2014).
  3. Robinson, T. E., Berridge, K. C. The neural basis of drug craving: an incentive-sensitization theory of addiction. Brain Res Brain Res Rev. 18 (3), 247-291 (1993).
  4. Milton, A. L., Everitt, B. J. The psychological and neurochemical mechanisms of drug memory reconsolidation: implications for the treatment of addiction. Eur J Neurosci. 31 (12), 2308-2319 (2010).
  5. Meyer, P. J., et al. Quantifying individual variation in the propensity to attribute incentive salience to reward cues. PloS One. 7 (6), e38987 (2012).
  6. Yager, L. M., Robinson, T. E. A classically conditioned cocaine cue acquires greater control over motivated behavior in rats prone to attribute incentive salience to a food cue. Psychopharmacology (Berl). 226 (2), 217-228 (2013).
  7. Yager, L. M., Pitchers, K. K., Flagel, S. B., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational and neurobiological effects of an opioid cue. Neuropsychopharmacology. 40 (5), (2015).
  8. Lovic, V., Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Rats prone to attribute incentive salience to reward cues are also prone to impulsive action. Behav Brain Res. 223 (2), 255-261 (2011).
  9. Saunders, B. T., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational properties of cocaine. Neuropsychopharmacology. 36 (8), 1668-1676 (2011).
  10. Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Cue-evoked cocaine 'craving': role of dopamine in the accumbens core. J Neurosci. 33 (35), 13989-14000 (2013).
  11. Kearns, D. N., Gomez-Serrano, M. A., Weiss, S. J., Riley, A. L. A comparison of Lewis and Fischer rat strains on autoshaping (sign-tracking), discrimination reversal learning and negative auto-maintenance. Behav Brain Res. 169 (2), 193-200 (2006).
  12. Fitzpatrick, C. J., et al. Variation in the form of Pavlovian conditioned approach behavior among outbred male Sprague-Dawley rats from different vendors and colonies: sign-tracking vs. goal-tracking. PloS One. 8 (10), e75042 (2013).
  13. Anderson, R. I., Spear, L. P. Autoshaping in adolescence enhances sign-tracking behavior in adulthood: impact on ethanol consumption. Pharmacol Biochem Behav. 98 (2), 250-260 (2011).
  14. Pitchers, K. K., et al. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to a food cue: Influence of sex. Behav Brain Res. 278, 462-469 (2015).
  15. Anderson, R. I., Bush, P. C., Spear, L. P. Environmental manipulations alter age differences in attribution of incentive salience to reward-paired cues. Behav Brain Res. 257, 83-89 (2013).
  16. Beckmann, J. S., Bardo, M. T. Environmental enrichment reduces attribution of incentive salience to a food-associated stimulus. Behav Brain Res. 226 (1), 331-334 (2012).
  17. Burns, M., Domjan, M. Topography of spatially directed conditioned responding: effects of context and trial duration. J Exp Psychol Anim Behav Process. 27 (3), 269-278 (2001).
  18. Christie, J. Spatial contiguity facilitates Pavlovian conditioning. Psychon Bull Rev. 3 (3), 357-359 (1996).
  19. Meyer, P. J., Cogan, E. S., Robinson, T. E. The form of a conditioned stimulus can influence the degree to which it acquires incentive motivational properties. PloS One. 9 (6), e98163 (2014).
  20. Beckmann, J. S., Chow, J. J. Isolating the incentive salience of reward-associated stimuli: value, choice, and persistence. Learn Mem. 22 (2), 116-127 (2015).
  21. Flagel, S. B., et al. A selective role for dopamine in stimulus-reward learning. Nature. 469 (7328), 53-57 (2011).
  22. Saunders, B. T., Robinson, T. E. The role of dopamine in the accumbens core in the expression of Pavlovian-conditioned responses. Eur J Neurosci. 36 (4), 2521-2532 (2012).
  23. Clark, J. J., Collins, A. L., Sanford, C. A., Phillips, P. E. Dopamine encoding of Pavlovian incentive stimuli diminishes with extended training. J Neurosci. 33 (8), 3526-3532 (2013).
  24. Anselme, P., Robinson, M. J., Berridge, K. C. Reward uncertainty enhances incentive salience attribution as sign-tracking. Behav Brain Res. 238, 53-61 (2013).
  25. Robinson, M. J., Anselme, P., Fischer, A. M., Berridge, K. C. Initial uncertainty in Pavlovian reward prediction persistently elevates incentive salience and extends sign-tracking to normally unattractive cues. Behav Brain Res. 266, 119-130 (2014).
  26. Gallistel, C. R., Gibbon, J. Time, rate, and conditioning. Psychol Rev. 107 (2), 289-344 (2000).
  27. Morrow, J. D., Maren, S., Robinson, T. E. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to an appetitive cue predicts the propensity to attribute motivational salience to an aversive cue. Behav Brain Res. 220 (1), 238-243 (2011).
  28. Morrow, J. D., Saunders, B. T., Maren, S., Robinson, T. E. Sign-tracking to an appetitive cue predicts incubation of conditioned fear in rats. Behav Brain Res. 276, 59-66 (2015).
  29. Saunders, B. T., O'Donnell, E. G., Aurbach, E. L., Robinson, T. E. A cocaine context renews drug seeking preferentially in a subset of individuals. Neuropsychopharmacology. 39 (12), 2816-2823 (2014).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

108 autoshaping phenotyping

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved