Ein Konflikt-Modell der Belohnung-suchende Verhalten bei männlichen Ratten

Zusammenfassung

Dieser Konflikt-Modell dient zur Messung der Beeinträchtigung der inhibitorischen Kontrolle nach Exposition gegenüber Suchtmitteln oder andere Faktoren, die inhibitorische Kontrolle beeinflussen können. Einen sexuellen Reiz und aversive Hindernis werden gleichzeitig dargestellt, damit männliche Ratten, das Hindernis zu nähern sich die sexuelle Belohnung zu erobern.

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt eine neuartige Konflikt Aufgabe als ein Modell der inhibitorischen Kontrolle bei Ratten. In diesem Modell werden eine natürliche lohnende Anregung (sexuellen Reiz), die eine wertvolle Belohnung darstellt und die aversive Reize (Pins), gleichzeitig dargestellt. Die männlichen Ratten haben zu klettern oder springen über das Hindernis voller Stifte zu nähern und den sexuellen Partner zu untersuchen. Wenn das Tier in ihrem nahenden Verhalten unabhängig von der aversive Reize fortbesteht, gilt es als ein maladaptive oder riskante Belohnung-suchende Verhalten. Die Konflikt-Aufgabe ermöglicht die Bewertung des Defizits inhibitorischen Kontrolle durch Exposition gegenüber missbrauchte Droge, wie Morphin oder ein belastendes Ereignis.

Der wesentliche Vorteil dieses Modells ist, dass es eine einfache und schnelle Möglichkeit bietet, das Defizit inhibitorischen Kontrolle nach Exposition gegenüber Opiaten oder andere belastende Ereignisse zu entdecken. Neben Opiaten wäre dieses Verhaltens-Modell auch nützlich für schnell entdecken die inhibitorische Kontrolle Defizite durch andere Suchtgifte induziert. Die Einschränkung ist jedoch, dass die männlichen Ratten Leistung möglicherweise unterliegt Effekte mit wiederholten Tests unter diesem Konflikt Aufgabe auszuüben. In Zukunft kann man hoffen, dass die Individuen mit der zwanghaften Phänotyp der Belohnung-suchende Verhalten nach Exposition gegenüber Opiaten identifiziert werden anhand dieses Konflikts Modell ändern.

Einleitung

Drogenabhängigkeit ist eine chronische Gehirnerkrankung charakterisiert durch impulsive und zwanghaften Medikament suchen und unter¹. Diese wichtigen Funktionen der sucht haben beide vermutet worden um die beeinträchtigte Fähigkeit von inhibitorischen Kontrolle^2,3, d. h. infolge Versagen bei der Hemmung der unmittelbaren Verfolgung Reize zu belohnen und damit die Entwicklung maladaptive Muster von Verhalten⁴.

Die Aufgabe mit Go/Nein-go und Stop-Signal Aufgabe sind die prototypischen Aufgaben verwendet, um die Fähigkeit der Reaktion Hemmung^2,5messen. Diese zwei experimentelle Paradigmen bewerten die Fähigkeit zu unterdrücken, Aktionen, die ungeeignet sind, durch die Gegenüberstellung seltener hemmender Reaktionen gegen eine implizite gehen Grundlinie^6,7. Die Antwort-Hemmung in diese Aufgaben angezeigt hat nachweislich in Kokain Benutzer^8,9, Opiatabhängige¹⁰und Nikotin Benutzer¹¹beeinträchtigt werden. Ein weiterer zwei Aufgaben – Umkehr lernen und mehrere Wahl serielle Reaktionszeit Aufgaben – bieten auch Messungen der Reaktion Hemmung/hemmende Steuerung^12,13. Jedoch erfordern die meisten dieser Paradigmen bei Nagetieren durchgeführt nicht nur langfristiges Training damit Themen können die Antwort Anforderungen vertreten durch verschiedene Signale unterscheiden, sondern auch die individuellen Unterschiede in Lerngeschwindigkeit und Lerneffekte können die Ergebnisse der anschließenden hemmenden Test¹¹stören.

In diesem Beitrag präsentieren wir eine neuartige Konflikt-Aufgabe, die verwendet werden kann, um die Beeinträchtigung der inhibitorischen Kontrolle nach der Exposition gegenüber Suchtmitteln zu messen. In dieser Aufgabe sind eine natürliche lohnende Anregung (sexuellen Reiz), die eine wertvolle Belohnung¹⁴darstellt und die aversive Reize (Pins), die männliche Ratten zu erobern, gleichzeitig vorgestellt. Die männlichen Ratten haben zu klettern oder springen über das Hindernis voller Stifte zu nähern und den sexuellen Partner zu untersuchen. Wenn das Tier in seinem nahenden Verhalten unabhängig von der aversive Reize fortbesteht, gilt es als ein maladaptive oder riskante Belohnung-suchende Verhalten. Die Begründungen für die Einrichtung dieser Aufgabe gehört, dass es konzeptionell einfach ist und nicht hohe Anforderungen an executive Prozesse stellen wie andere Aufgaben zu erledigen. Im Vergleich zu anderen Aufgaben, die Hemmung der Reaktion zu messen, dieser Konflikt Aufgabe basiert auf natürlichen Verhalten und Ratten mit der normalen sexuellen Funktion und sexuelle Erfahrung kann direkt ohne einen Lernprozess getestet werden. Eine weitere Begründung ist, dass ein Konflikt in dieser Aufgabe zwischen nähert sich die Belohnung und Vermeidung der aversive Reize (oder das Risiko des Seins stach) präsentiert eine bessere Gültigkeit haben kann, wie es imitiert, was geschieht in Süchtige, die sich oft in den ähnlichen Stellen Konflikt, aber beharrlich verfolgen Belohnung durch Drogen unabhängig davon das Risiko einer negativen Konsequenzen im realen Leben¹⁵.

Daher ist die Anwendung von diesem Konflikt-Modell eine schnelle und vertrauliche Weise zu entdecken das Defizit inhibitorischen Kontrolle nach Exposition gegenüber Suchtmitteln oder andere Faktoren, die Fähigkeit der inhibitorischen Kontrolle, wie zum Beispiel Stress beeinflussen können. Darüber hinaus eine neuartige Verhaltens Strategie zur Untersuchung der neuronalen Mechanismen, die Defizite in der inhibitorischen Kontrolle. Darüber hinaus können alternative Modifikationen auf diese Aufgabe hinzugefügt werden. Beispielsweise kann die Veränderung der Kosten/Nutzen-Verhältnis durch den sexuellen Reiz durch die soziale Impulse zu ersetzen mehr Verhaltensstörungen Bedeutungen zeigen.

Protokoll

Diese Studie wird durch die International Review Board (IRB) des Instituts für Psychologie, chinesische Akademie der Wissenschaften, genehmigt und alle Experimente sind im Einklang mit des nationalen Instituten der Gesundheit (U.S.A) Leitfaden für Pflege und Verwendung von Labortieren ( (2011).

(1) Materialien und Setup für das Konflikt-Modell

1. Haus vier Ratten pro Käfig (50 cm lang x 22,5 cm Breite X 30 cm hoch) in Kolonie Zimmer mit kontrollierter Temperatur (22-25 ° C) und eine umgekehrte 12 h/12 h hell/dunkel-Zyklus (Leuchten an 21:00) für mindestens 10 Tage.
   Hinweis: Männlicher und weibliche Sprague-Dawley Ratten mit einem Gewicht von 330 bis 400 und 230 – 250 g am Anfang der Experimente, bzw. dienten.
2. Führen Sie die Tests unter schlechten Lichtverhältnissen während der Dunkelphase.
3. Die undurchsichtigen Kartons verwenden (37 cm lang x 26 cm Breite X 18 cm hoch) mit Kiefer Holz rasieren Einstreu transportieren Ratten aus nach Hause Käfigen Tests Zimmer.
4. Ratten 3 min pro Tag für 5 Tage vor Beginn der Experimente zu behandeln.
5. Das ganze Experiment 120 mL Morphium vorbereiten. Auflösen von Morphin-Hydrochlorid in 0,9 % NaCl (physiologische Kochsalzlösung) in einer Endkonzentration von 20 mg/mL. Lagerung bei Raumtemperatur (RT).
6. 10 mL der Lösung Pentobarbital-Natrium für die Operation vorbereiten. Auflösen von Natrium Pentobarbital in 0,9 % NaCl in einer Konzentration von 1 g/mL. Shop bei 4 ° C.
7. Künstliche Induktion der Brunst 10 mL von Estradiol Benzoat (EB) und 10 mL des Progesterons vorbereiten. Benzoat Östradiol und Progesteron in Sesamöl in einer Konzentration von 0,125 mg/mL und 5 mg/mL, bzw. aufzulösen.
   Hinweis: Brüten Sie die Öl-Aussetzung der EB oder Progesteron in einem Wasserbad (55 – 60 ° C) für mindestens 1 h und dann schütteln Sie gründlich. Sicherstellen Sie, dass EB oder Progesteron vollständig gelöst ist. Shop bei RT
8. Zu Testzwecken die riskante Belohnung-suchende Verhalten, nutzen Sie die offenen Bereich Lohn-Nähe Kammern aus schwarzem Acryl Glas gemacht. An einem Ende der Arena öffnen-Feld (85 cm lang x 35 cm Breite X 50 cm hoch) montieren Sie einen Draht-Bildschirm Reiz Käfig (15 cm lang x 25 cm Breite X 25 cm hoch). Installieren Sie das Board mit Pins auf dem Boden etwa 20 cm vor dem Reiz-Käfig.
   Hinweis: Pins sind fixiert auf 34,5 cm lang x 13 cm breite Bretter (Abbildung 1). Die Bretter mit drei Arten von Pins dienen wiederum während des Tests (Tabelle 2).

2. Östrus Induktion bei Frauen und bei Männern Screening Paarung

1. Bilateralen Ovariectomy bei weiblichen Ratten
   Hinweis: Die chirurgischen Instrumente und andere Gegenstände in der Chirurgie verwendet sind steril. Und operiert mit aseptischen Technik.
   1. Vorbereiten von chirurgischen Instrumenten und Materialien wie Skalpelle, chirurgische Messer, blutstillende Zangen, Pinzetten, ophthalmologische Schere, Gaze, Wattestäbchen, Naht Nadeln und seidenen Fäden im Voraus sowie 75 % Alkohol, Jod, Natrium-Pentobarbital, 0,9 % NaCl, Penicillin Natrium.
   2. Intraperitoneale Injektion Pentobarbital-Natrium (55 mg/kg), warten auf vollständige Anästhesie des weiblichen Ratten. Ratten reibungslos aufatmen und reagieren nicht um Prise tail.
      Hinweis: Die Ovariectomy erfolgt nur, wenn das Gewicht der weiblichen Ratte mindestens 240 g erreicht.
   3. Legen Sie die weibliche Ratte in Bauchlage, Rasieren Sie das Fell auf dem Rücken ab und desinfizieren Sie die Haut mit Jodophor. Verwenden Sie dann ein Skalpell, um einen mittleren vertikalen Schnitt (ca. 2 cm lang) auf der Rückseite (1 cm unter den Rand des Brustkorbs) zu machen.
   4. Ziehen Sie die Haut auf der linken Seite, und stumpfe sezieren Unterhaut mit blutstillende Zange um die Lenden Muskeln freizulegen. Schneiden Sie die Muskelschicht (Schnitt von 1 cm) in die Bauchhöhle, bis das Fettgewebe erreicht ist.
   5. Das Fettgewebe mit gebogenen Pinzette herausziehen, und suchen Sie den Eierstock ist ein Fleisch-rosa-Gewebe (ca. 0,5 cm x 0,4 x 0,3 cm) umgeben von Fettgewebe mit windenden Eileiter auf der Oberfläche.
   6. Klemmen Sie die Eileiter mit einer Pinzette und verbinden Sie es, dann der Eierstöcke zusammen mit dem umgebenden Fettgewebe abgeschnitten.
   7. Setzen Sie die verbleibende Eileiter und Fettgewebe zurück in die Bauchhöhle nach Gewährleistung keine Blutung und Naht die Muskelschicht.
   8. Entfernen Sie den Eierstock auf der anderen Seite nach dem gleichen Verfahren und dann Naht der Hautschnitt.
   9. Legen Sie die Ratte auf eine beheizte Decke bis Erwachen und setzen Sie ihn wieder in die Heimat Käfig.
   10. Verwenden Sie nach mindestens zwei Wochen Erholung die weiblichen Ratten als Werkzeug für die Paarung Screening und Verhaltensstörungen testen.
       Hinweis: Achten Sie auf den Zustand der weiblichen Ratte nach der Operation, und versorgen Sie ausreichend Wasser und Nahrung zu. Halten Sie die ovariectomized Ratten einzelne für eine Woche untergebracht und dann Haus vier pro Käfig.
2. Induktion der Brunst bei ovariectomized weiblichen Ratten
   1. Behandeln Sie alle ovariectomized weibliche Ratten drei Mal (3 min/Tag) vor der Verwendung für die Paarung Screening.
      1. Sanft holen Sie eine Ratte aus der Transportbox mit der linken Hand ab und halten Sie ihn in die Arme für ein paar Sekunden. Dann setzen Sie die Ratte wieder in die Box und wiederholen Sie die Schritte 3 Minuten lang.
   2. Subkutan injizieren Estradiol Benzoat (25 μg/Ratte) ca. 48 – 52 h vor der Paarung Screening oder der Konflikt-Test.
   3. Subkutan injizieren Progesteron (1 mg/Ratte) ca. 4 – 6 h vor der Paarung Screening oder der Konflikt-Test.
      Hinweis: Die Östrogene Hormone sind auf der Rückseite des Halses subkutan injiziert. Da ein Brunst-Zyklus ~4\u20125 Tage dauert, sind die weiblichen Ratten einmal pro Woche genutzt.
3. Screening männlichen Ratten für die Paarung Leistung
   Hinweis: Screening wird unter schwachem Licht in die dunkle Phase der hell/dunkel-Zyklus im Gehäuse Raum durchgeführt.
   1. Legen Sie eine männliche Ratte einzeln in den Karton (60 cm lang x 50 cm Breite 40 cm hoch) mit Kiefer Holz rasieren Bettwäsche und lassen Sie es für 5 min zu gewöhnen.
   2. Eine estrous weibliche Ratte in den Karton und Monitor männlichen copulator Verhaltensweisen (von erfahrenen Beobachtern) einführen.
   3. Setzen Sie die Ratten zurück zu Hause Käfige nach männliche Ratten ihre erste Ejakulation innerhalb von 30 min vervollständigen oder Eindringen innerhalb von 15 min oder Ejakulation innerhalb von 30 min nicht anzeigen.
   4. Weisen Sie der männlichen Rats, die das Screening (erfolgreiche Ejakulation an drei aufeinanderfolgenden Tagen) übergeben nach dem Zufallsprinzip in verschiedene Gruppen (z. B. die Kochsalzlösung und Morphin-behandelten Gruppen).

(3) Vorbehandlung bei männlichen Ratten vor dem Konflikt-Test

1. Behandlung der Binge-wie Morphin
   Hinweis: Männliche Ratten sind intraperitoneal mit Kochsalzlösung injiziert oder Morphin geliefert einer Binge-ähnliche Regime¹⁴ (Tabelle 1).
   1. Wiegen der männlichen Ratten und das Injektionsvolumen für jede Ratte anhand des Körpergewichts berechnet (siehe Tabelle 1).
   2. Bereiten Sie Spritzen mit Morphin oder salzhaltigen Lösungen.
   3. Injizieren Sie eine Ratte intraperitoneal zu einem Zeitpunkt zu und sofort es sanft in die Heimat Käfig (4 Ratten/Käfig).
   4. Geben Sie nach mindestens 6 h die männlichen Ratten die zweite Injektion auf die gleiche Weise.
2. Akuter stress
   Hinweis: Fuß Schocks sind vor jedem Konflikt-Test in vier identische Kammern mit vier Schock Generatoren montiert und kontrolliert von professionellen Software auf einem Computer installiert ausgeliefert.
   1. Am Tag des Konflikts Tests nehmen Sie die männlichen Ratten in einen anderen Raum anders als den Konflikt Testraum.
   2. Setzen Sie die männlichen Ratten in die Kammern (30,5 cm lang x 25,4 cm breit x 30,5 cm hoch), 1 min. zu gewöhnen.
   3. Richten Sie das Software-Programm im Voraus. Das Programm beinhaltet die intermittierende Fuß Schocks innerhalb von 10 min (0,5 mA x 0,5 s X 10 min; Mittelwert zwischen Schock Intervall 40 s, reichen 10 – 70 s).
   4. Geben Sie Tier ID ein und wählen Sie, ob Sie die Schock-Generatoren nach der Gruppierung (die Schock-Gruppe und der Kontrollgruppe) einzuschalten. Dann drücken Sie die Starttaste .
   5. Wenn der Stress-Verfahren abgeschlossen ist, bringen Sie die Ratten sofort den Konflikt Testraum in Transportboxen; eine Ratte pro Box.

(4) die Konflikt-Test

Hinweis: Der Test erfolgt unter schwachem Licht in die dunkle Phase der hell/dunkel-Zyklus in der Konflikt-Prüfraum.

1. Am Tag vor der Prüfung bringen Sie alle Ratten in den Testraum Konflikt und es ermöglichen Sie ihnen, an die offenen Feld Belohnung-Nähe Kammer (ohne Hindernis, Abbildung 1) 15 min. zu gewöhnen.
2. Am Testtag findet der männlichen Ratte in der Kammer, so dass freie Erkundung für 10 min (unter den gleichen Bedingungen wie am Tag vor der Prüfung).
3. Legen Sie eine estrous weibliche Ratte in den Reiz-Käfig als Anreiz und ermöglichen Sie das Männchen unter frei Ansatz und untersuchen Sie die Incentive Ratte für 5 min.
   Hinweis: Die männliche Ratte nach dem Zufallsprinzip eine estrous Frauen ausgesetzt ist und diese Frau ist keine vertraute Ratte.
4. Nach 5 min-freie Ansatz bewegen das männliche Subjekt aus dem Impuls-Käfig an das andere Ende der Arena, stellen ein Hindernis (ein 14 cm breiten Brett dick mit Pins), und starten Sie dann die erste Studie des Tests.
   Hinweis: Der Schwierigkeitsgrad der Hindernisse ist unter Studien basierend auf die Pins und die Höhe des Vorstands vielfältig. Das grading-System ist in Tabelle 2dargestellt.
5. Verschieben die männlichen Ratte vom Reiz-Käfig über 15 – 20 s nach jedes Mal, wenn es überwindet das Hindernis.
6. Ende einer Prüfung, wenn das männliche Subjekt klettert oder über die Hürde 3 Mal innerhalb von 4 min und sofort springt starten den nächsten Versuch mit steigendem Schwierigkeitsgrad des Hindernisses.
7. Wenn eine männliche Person das Hindernis weniger als drei Mal innerhalb von 4 min überwindet, beenden Sie den Test und die Zeiten, die es das Hindernis überwindet.
8. Die männlichen Ratte zurück in der Heimat Käfig bringen und Gestrüpp der Open-Field-Kammer mit 0,05 % Eisessig.
9. Jede Partitur Überwindung (oder nähert sich) gem. Tabelle 2. Verwenden Sie die Summe der Punkte für alle die Surmountings als eine Gesamt-Score für eine männliche Person in diesem Konflikt-Test.

5. statistische Analyse

1. Stellen Sie die Daten als ± SEM oder einzelne Datenpunkte bedeuten. Für den Fall, dass die Homogenität der Varianz oder Normalverteilung der Datasets in Frage gestellt wird, Log-Transformation der Datensätze.
2. Analysieren Sie die Auswirkungen von Morphin Vorbehandlung auf Belohnung-suchende Verhalten angezeigt am Tag 7 und Tag 17 Widerrufsrecht (Wd7 und Wd17) mit t-Tests mit "Vorbehandlung" als ein Faktor zwischen Themen (Morphin im Vergleich zu Kochsalzlösung, Abbildung 2).
3. Analysieren Sie die Auswirkungen von Morphin Vorbehandlung auf Belohnung-suchende Verhalten nach wiederholten Tests wiederholt-Maßnahme Varianzanalyse (ANOVA) mit "Wartezeit" (Wd7 versus Wd14) als Faktor innerhalb der Themen und "Vorbehandlung" (Morphin im Vergleich Kochsalzlösung) als Faktor zwischen Themen.
4. Darüber hinaus verwenden Sie Pearson Korrelation, der Korrelation zwischen den Noten analysieren die männlichen Probanden, die an den Tagen 7 und 14 der Abstinenz (Wd7 und Wd14, Abbildung 3) erworben.
   Hinweis: Nach der logarithmische Konvertierung der Originaldaten sind statistische Analysen durchgeführt.
5. Analyse der Wirkung von akutem Stress auf Belohnung-suchende Verhalten in medikamentennaive Ratten mit t-Test mit Stress als Faktor zwischen Themen (Schock versus Kontrolle, Abbildung 4)

Ergebnisse

Um zu untersuchen, ob dieses Konflikts Modell maladaptive/Belohnung nachsuchende Risikoverhalten durch Opiate induzierte offenbaren kann, wurden die Belohnung-suchende Verhaltensweisen durch die Saline und Morphin vorbehandelt Gruppen angezeigt nach kurzfristigen (Wd7) von t-Tests verglichen und langfristige (Wd17) Rückzug aus Morphin bzw. (Abbildung 2). Die Ergebnisse zeigen, dass am 7. Tag und 17. Tag des Rücktritts, die Morphin-vorbehandelten Ratten deut...

Diskussion

Die inhibitorischen Kontrolle Defizite verursacht durch Drogen Missbrauch¹⁸ spielen eine Schlüsselrolle bei der Förderung der zwanghaften Medikament suchen/Aufnahme Verhaltensweisen und Rückfall^19,20. Das hier vorgestellte Konflikt-Modell stellt einen neuen Ansatz, um die Veränderungen der inhibitorischen Kontrolle der Individuen ausgesetzt Suchtgifte zu erkunden.

Es gibt mehrere wichtige Schritte im Protoko...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
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.