Diese Arbeit wurde von NIH Grants RO1DA014640 und 3R01DA014640-05S1, The University of Texas VP Research Office (CLD), NIDA Drug Supply Programm, und der University of Texas Waggoner Center for Alcohol und Suchtforschung Bruce-Jones Graduate Fellowship (EYM) gefördert . Wir danken Leah McAleer, Mohamed Abdalla, Neha Thakore, Byron Barksdale, Tiffany Nguyen, Tian Tian, ​​Hunter Owen, Proy Phongsawad, Helen Reed, Rachel Chavana, Linda Ju und Rosie Maddox für ihre Unterstützung in USV-Daten-Analysen.

*= Wichtige Punkte <ol><li> Gut behandelt männlichen Sprague-Dawley Ratten sind auf den Hebel drücken, mit Lebensmitteln zu belohnen (; Bio-Serv, Frenchtown, NJ 45 mg Saccharose Pellets) geschult. </li><li> * Intravenöse Katheter sind aus Edelstahl Kanüle (Plastics One, VA) und Silastic Schlauch gebaut. Ratten werden einer Vena Katheterisierung chirurgisches Verfahren zur Droge Selbstverwaltung zu ermöglichen. Nach der Operation wird der Katheter Durchgängigkeit durch tägliche Spülen mit 0,1 ml einer 0,9% iger Kochsalzlösung, Heparin und Timentin Lösung gehalten. </li><li> Cocaine (NIDA Drug Inventar und Ver-und Control Program; RTI International, Research Triangle Park, NC) in diesem Experiment verwendet wurde in isotonischer Kochsalzlösung (0,9%) in die entsprechende Dosis-Konzentrationen nach Tiergewichte (0,75 mg / kg / Injektion gelöst ), so dass jeder Injektion 0,1 ml wurde. Kontrolltiere erhielten Kochsalzlösung in das gleiche Volumen / Injektion. </li><li> * Der Apparat für die Droge Selbstverwaltung verwendet besteht aus einem Ein-Hebel-operante Kammer (28 x 22 x 21 cm) mit Haus und Reiz Lichter und 3 Sätze photobeams ausgestattet. Die operante Kammer innerhalb untergebracht einer größeren schallschwächende Kammer (Med Associated, St. Albans, VT) nach außen Lärm und Licht zu begrenzen. Während die Verwaltung Sitzungen wurden die Tiere intravenös über Schläuche mit einer Spritze auf einem motorisierten Pumpe (Razel Scientific Instruments, Modell A, St. Albans, VT), die entweder einen Kokain-Lösung (0,75 mg / kg / Injektion) oder sterile Kochsalzlösung angebracht ist . Nach jeder Hebel zu drücken, leuchtet ein Stimulus Licht über den Hebel und Kokain oder Kochsalzlösung über einen 6-sec Infusionszeit verabreicht. Bewegungsaktivität ist als die Anzahl der photobeam Unterbrechungen beurteilt. Das Medikament Selbstverwaltung Programm gesteuert wird, und Verhaltensreaktionen (zB Hebel Antworten und Bewegungsaktivität) werden mit einem Med Pentium Computer mit Med PC-Software (Med Associates) ausgestattet. </li><li> * Zu erfassen und aufzuzeichnen USVs, Ultraschall-Mikrofone, Datenerfassungs-Hardware,-Recording-Software (Avisoft Bioakustik, Berlin, Deutschland) und PC-Computer-Systeme benötigt werden. Für das laufende Experiment, Ultraschall-Mikrofone (Frequenzgang range = 1-10 kHz) werden sicher in der Mitte des operanten Kammern montiert. Mikrofone sind Datenerfassungshardware (Avisoft-Ultrasoundgate), die außerhalb des operanten Kammer befindet und Aufnahmen werden auf einem PC-System (Dell Optiplex GX270, Windows XP Professional, Intel (R) Pentium (R) 4 CPU, 2,60 GHz gesammelt verbunden, 1 GB RAM) mit RECORDER Multi-Channel-Recording-Software (Avisoft Bioakustik). </li><li> * Jedes Medikament self-administration/USV Aufnahme-Session läuft wie folgt ab: <ol class="lalpha"><li> Die Tiere sind behutsam aus ihrer Heimat Käfig genommen und der ihnen innewohnenden intravenösen Katheter wird mit 0,05 ml einer heparinisierten Kochsalzlösung, um mögliche Störungen zu erkennen Katheter gespült. </li><li> * Ratten sind ein Wirbel an den operante Kammer, die entweder Drogen oder Fahrzeug-Administration ermöglicht während der Selbstverwaltung Sitzungen angebracht ist. Die Tiere werden vorsichtig in die operante Kammer platziert und die Türen sind leise geschlossen. Das Medikament Selbstverwaltung Programm (Med PC) und der USV-Recording-Software (RECORDER) auf zwei getrennten Rechnersystemen. Deshalb, um in der Lage sein Verhalten innerhalb der operante Kammer Verbindung mit USV-Erkennung, müssen beide Programme gleichzeitig gestartet werden (zB können zwei Personen je nach Standort von Computern benötigen). </li><li> * Die einzelnen USVs werden erfasst und mit Zeitstempel kontinuierlich während der gesamten Sitzung. Die MedPC Programm die Steuerung und Aufzeichnung von Ereignissen innerhalb der operante Kammer kann jede Spezifikation geschrieben werden. Die MedPC Programm schließt automatisch am Ende der Sitzung. Die USV Aufnahme muss manuell auf die USV-Aufnahme dedizierten Computer-System gestoppt werden. </li><li> Am Ende der Sitzung werden die Tiere vorsichtig aus dem operante Kammer entnommen, getrennt von der Dreh-und gespült mit 0,05 ml heparinisierten Kochsalzlösung, um den Katheter von Drogen Rest klar. </li></ol></li><li> * Für logistische Zwecke verwendeten wir eine eigene EDV-System für USV-Analysen (Dell Optiplex 745, Windows XP Professional, Intel (R) Core (TM), 2 CPU, 2,40 GHz, 2 GB RAM), aber die Analyse-Software kann auch installiert auf dem gleichen Computer System wie die Recording-Software. USV-Analysen müssen sorgfältig durchgeführt werden, um Genauigkeit zu gewährleisten: <ol class="lalpha"><li> * SASLab Pro Analyse-Software (Avisoft Bioakustik, Berlin, Deutschland) ermöglicht die aufgezeichneten USVs werden sichtbar und hörbar für das menschliche Experimentatoren in einer spectogram angezeigt. </li><li> * Bei Verwendung der verfügbaren Konfigurationseinstellungen, können die daraus resultierenden spectogram für individuelle Vorlieben angepasst werden. Darüber hinaus können Hintergrundgeräusche in niedrigen Frequenzen (zB generiert durch den Ventilator des operanten Kammern) ausgeschnitten werden, damit die Software zur automatischen Erkennung von Sounds über die Frequenz in der spectogram. Diese Funktionen in Datenanalysen unterstützenals indem man die Sound-Dateien kürzer und schneller zu beurteilen. </li><li> Hintergrundgeräusche in den gleichen Frequenzen wie USVs sind manchmal in dem Spektrogramm erkannt. Da die Sound-Dateien als. Wav-Dateien aufgenommen werden, muss der Forscher auf die Sound-Dateien während der Prüfung zu hören, um zu bestätigen und zu differenzieren USVs von Hintergrundgeräuschen. </li><li> * Die Analyse-Software können Excel-Dateien mit Parametern wie zB Call-Frequenzen, Bandbreite, Dauer und den genauen Zeitpunkt der emittierten USV zu schaffen. Letzteres erlaubt die Korrelation von USVs, die genaue Zeit vor oder nach der Droge ist selbst angewendet werden. Dies ermöglicht USVs als Echtzeit-Messungen der Ratte die emotionale Reaktion auf bestimmte Instanzen während der experimentellen Verfahren verwendet werden. </li></ol></li></ol> Repräsentative Ergebnisse: <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig1.jpg" alt="Abbildung 1" /> Abbildung 1:. Spectogram Anzeige eines 22-kHz-Bereich USV Lange Gespräche in der 22-kHz-Bereich werden in Verbindung mit aversive Reize hervorgerufen und sind gedacht, um einem negativen emotionalen Zustand zu reflektieren. <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig2.jpg" alt="Abbildung 2" /> Abbildung 2: Spectogram Anzeige der 50-kHz USVs Short &quot;flat&quot; und &quot;Frequenz moduliert&quot; 50-kHz USVs sind in Antizipation und während Kokain Selbstverwaltung hervorgerufen.. Sie sind mit positiven Auswirkungen verbunden. <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig3.jpg" alt="Abbildung 3" /> Abbildung 3:. Induziert durch Kokain 50-kHz-Bereich USVs Graph zeigt USVs (10-sec-Behältern) hervorgerufen vor und nach selbst verwalteten Kokain-Injektionen (0,75 mg / kg / inj) in einer repräsentativen Ratte an Tag 5 von Kokain Selbstverwaltung Sitzungen. Unmittelbar nach der Platzierung innerhalb der operante Kammer und vor Kokain Verfügbarkeit, Kokain-vorausschauendes USVs wurden ausgelöst und während der Selbstverwaltung wurden Kokain-induzierte USVs emittiert.

<ol>
	<li>Brudzynski, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Communication+of+adult+rats+by+ultrasonic+vocalization:+biological,+sociobiological,+and+neuroscience+approaches.">Communication of adult rats by ultrasonic vocalization: biological, sociobiological, and neuroscience approaches.</a> ILAR J. 50 (1), 43-43 (2009).</li><li>Knutson, B., Burgdorf, J., Panksepp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+vocalizations+as+indices+of+affective+states+in+rats.">Ultrasonic vocalizations as indices of affective states in rats.</a> Psychol Bull. 128 (6), 961-961 (2002).</li><li>Wohr, M., Schwarting, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maternal+care,+isolation-induced+infant+ultrasonic+calling,+and+their+relations+to+adult+anxiety-related+behavior+in+the+rat.">Maternal care, isolation-induced infant ultrasonic calling, and their relations to adult anxiety-related behavior in the rat.</a> Behav Neurosci. 122 (2), 310-310 (2008).</li><li>Knutson, B., Burgdorf, J., Panksepp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anticipation+of+play+elicits+high-frequency+ultrasonic+vocalizations+in+young+rats.">Anticipation of play elicits high-frequency ultrasonic vocalizations in young rats.</a> J Comp Psychol. 112 (1), 65-65 (1998).</li><li>Burgdorf, J., Panksepp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neurobiology+of+positive+emotions.">The neurobiology of positive emotions.</a> Neurosci Biobehav Rev. 30 (2), 173-173 (2006).</li><li>Mu, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated+cocaine+exposure+induces+sensitization+of+ultrasonic+vocalization+in+rats.">Repeated cocaine exposure induces sensitization of ultrasonic vocalization in rats.</a> Neurosci Lett. 453 (1), 31-31 (2009).</li><li>Ahrens, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated+intravenous+amphetamine+exposure:+rapid+and+persistent+sensitization+of+50-kHz+ultrasonic+trill+calls+in+rats.">Repeated intravenous amphetamine exposure: rapid and persistent sensitization of 50-kHz ultrasonic trill calls in rats.</a> Behav Brain Res. 197, 205-205 (2009).</li><li>Burgdorf, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurobiology+of+50-kHz+ultrasonic+vocalizations+in+rats:+electrode+mapping,+lesion,+and+pharmacology+studies.">Neurobiology of 50-kHz ultrasonic vocalizations in rats: electrode mapping, lesion, and pharmacology studies.</a> Behav Brain Res. 182 (2), 274-274 (2007).</li><li>Knutson, B., Burgdorf, J., Panksepp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-frequency+ultrasonic+vocalizations+index+conditioned+pharmacological+reward+in+rats.">High-frequency ultrasonic vocalizations index conditioned pharmacological reward in rats.</a> Physiol Behav. 66 (4), 639-639 (1999).</li><li>Anagnostaras, S. G., Schallert, T., Robinson, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memory+processes+governing+amphetamine-induced+psychomotor+sensitization.">Memory processes governing amphetamine-induced psychomotor sensitization.</a> Neuropsychopharmacology. 26 (6), 703-703 (2002).</li><li>Ferrario, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+and+behavioral+plasticity+associated+with+the+transition+from+controlled+to+escalated+cocaine+use.">Neural and behavioral plasticity associated with the transition from controlled to escalated cocaine use.</a> Biol Psychiatry. 58 (9), 751-751 (2005).</li><li>Flagel, S. B., Robinson, T. 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Rats vocalize in Ultraschall-Frequenzen, die eine soziale und kommunikative Funktion erfüllen und ausdrücken subjektive emotionale Zustände 1,2. 22-kHz USVs sind Ereignisse, die Angst und Not verursachen, wie Fußschock Cues, die Anwesenheit von Räubern, aversive Drogen und soziale Niederlage 2,3 ausgelöst. Daher sind diese in der Regel lange USVs (&gt; 0,3 s) gedacht, um einen Zustand der negativen Auswirkungen des Tieres darstellen. Umgekehrt sind die kürzeren 50-kHz USVs (&gt; 0,3 s) während und im Vorgriff auf positive Begegnungen, wie Fütterung, Paarung und soziale spielen emittiert, und damit zu einer positiven emotionalen Zustand des Tieres 2,4 in Verbindung gebracht worden. Diese Anrufe sind auch mit verstärkenden Ereignisse im Zusammenhang mit der Aktivierung des dopaminergen Systems 5 in Verbindung gebracht. Zum Beispiel erhöhte 50-kHz USVs durch systemische Injektion von Kokain 6 oder d-Amphetamin 7 und Umgebungen zuvor mit Drogen 8-10 gepaart wurden ausgelöst. Es wurde vorgeschlagen, dass der Anstieg der lokomotorischen Aktivität bei Nagern zu mehr Motivation und Appetenzverhalten 11-14 beziehen. Allerdings ist diese Beziehung indirekt als am besten. Durch die Untersuchung der Entstehung und Persistenz von USVs bestimmter Frequenzen, ist es möglich, Einblick in emotionale Wirkung der verschiedenen Aspekte der Drogen-Erfahrungen zu sammeln. In diesem Versuchsaufbau, sammelten wir USV-Aufnahmen unmittelbar vor und während Medikament Selbstverwaltung Sitzungen. Dies erlaubte uns, die Entwicklung von Medikamenten Erwartung während der nicht-medikamentösen Intervall untersuchen kurz vor Beginn der Tagung und der direkten Auswirkungen von Kokain auf USVs zu beurteilen. Das Medikament Selbstverwaltung Methode erlaubt Ratten zur direkten Steuerung der eigenen Einnahme Ebenen Tiere und entwickeln genau die Erwartungen der Zeitpunkt und die Häufigkeit der Verabreichung des Arzneimittels. Als Ergebnis widerspiegeln USVs Während dieser Sitzungen erkannt genaue Erwartungen der Drug Delivery. Darüber hinaus können USVs in Abständen vor der Verfügbarkeit von Drogen (zB vorausschauendes USVs) beurteilt werden, in Ratten, die Versuchsleiter verabreicht Drogen, und während der Droge Aussterben Studien. Daher können Veränderungen im Affekt mit Drogen Erwartung, nicht-kontingente Drug Administration und Drogenabstinenz verbundenen bestimmt werden. Analysen der USV ändert sich im Laufe der kurz-und langfristigen Substanz-Exposition könnte eine genauere Interpretation der Substanz-Exposition Auswirkungen auf affektive funktioniert. Neben der medikamentösen Selbstverwaltung Experimenten kann USV-Aufnahmen in operante Kammern auch für eine Vielzahl von anderen Verhaltensstörungen Manipulationen mit Belohnung oder Abneigung verbunden sind, wie Alkoholkonsum, Ernährung Verstärkung, und die Angst Konditionierung und vom Aussterben Verfahren verwendet werden. Wichtige methodische Details Da die MedPC Software kann verwendet werden, um genau zu manipulieren experimentellen Bedingungen, wie zB Hebel Verfügbarkeit und Lichtverhältnissen, wird seine Verwendung in Kombination mit USV Aufzeichnung und Analyse ermöglicht emotionalen Auswirkungen von Drogen-assoziierten Cue-Präsentationen (zB Licht-Präsentationen oder andere sensorische Reize) und die direkten Auswirkungen der Einnahme von Medikamenten bestimmt werden. Deshalb ist zur Gewährleistung überlappenden Zeitleisten der Selbstverwaltung Verfahren und USV-Aufnahmen ist es wichtig, dass beide Programme (zB MedPC und RECORDER) gleichzeitig zu Beginn jeder Sitzung aktiviert. Aufgrund der enormen Menge an digitalen Raum benötigt, um USV Daten (z. B. eine 10-minütige Audio-Datei benötigt ca. 250 MB) zu speichern, muss mit Vorsicht vorgegangen werden, wenn mehrere Tiere auf einem einzigen Computer-System zur gleichen Zeit laufen werden. Zur Vermeidung von Schreibfehlern, muss der RAM-Größe der Aufnahme Rechnersystem erheblich sein (1-2 GB). Andere Wege, um die Aufnahme Fehler zu verringern zählen die Senkung der USV-Auflösung bei der Aufnahme und / oder Verringerung der Zahl der Tiere auf einmal laufen. Darüber hinaus ist es wichtig, dass der Forscher, um alle Aspekte der Datenerhebung ist in der experimentellen Prozedur wachsam. Zum Beispiel kann die Akkumulation von einer großen Menge von Aufzeichnung von Daten auf der Festplatte des USV Aufnahmeprogramm zur Pause führen. In diesem Fall würde die Aufnahme Programm benötigen, um sofort wieder gestartet werden, um den Verlust der USV Daten und de-Synchronisation von USVs mit anderen Verhaltensmaßnahmen zu vermeiden. Umgebungsbedingungen beeinflussen können USV Berufung. Zum Beispiel kann die Berührung durch eine fremde Menschen führen das Tier zu negativen 22-kHz Anrufe, die als eine Abneigung gegen die experimentellen Bedingungen verwechselt werden könnte emittieren. Daher ist eine intensive Behandlung vor experimentelle Manipulationen ein wichtiger Aspekt der Verhaltensexperimente. Darüber hinaus, da neue Umgebungen können auch entlocken unspezifische USV ruft, sollten die Tiere auf die Testumgebung gewöhnt werden, wenn möglich.

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		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Operant Conditioning Behavior (Drug Self-administration) Test Package for Rat</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.med-associates.com/">Med Associates, Inc</a></td>
<td>MED-008-CT-B1</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Infrared Source and Detector (Photobeams)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.med-associates.com/">Med Associates, Inc</a></td>
<td>ENV-253SD ENV-253</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Med PC Software</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.med-associates.com/">Med Associates, Inc</a></td>
<td>SOF-735</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Single speed syringe pump</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Razel Scientific Instruments</td>
<td>Model R-E</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>45 mg sucrose pellets</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Bio-Serv</td>
<td>F0042</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Catheter cannula</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Plastics One</td>
<td>C313G-5UP</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Avisoft-UltraSoundGate 416H</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Avisoft BioAcoustics</td>
<td>Part #34163</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Ultrasonic microphones</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Avisoft BioAcoustics</td>
<td>Part #40011</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Avisoft-RECORDER Software</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Avisoft BioAcoutics</td>
<td>Part #10302</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Avisoft-SASLab Software</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Avisoft BioAcoutics</td>
<td>Part #10101</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>PC Computer for USV recording</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Dell Optiplex GX270, Windows XP Professional, Intel (R) Pentium (R), 4 CPU, 2.60 GHz, 1 GB RAM</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>PC Computer for USV data analyses</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Dell Optiplex 745, Windows XP Professional Intel(R) Core (TM), 2 CPU, 2.40 GHz, 2GB RAM</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Cocaine</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>RTI International</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

assessment of ultrasonic vocalizations during drug self-administration in rats

Drug Selbstverwaltung Verfahren werden üblicherweise verwendet, um Verhaltens-und neurochemische Veränderungen mit menschlichen Drogenmissbrauch, Sucht und Rückfall assoziiert zu studieren. Verschiedene Arten von Verhaltensstörungen Aktivität gelten gemeinhin als Maßnahmen der Drogen-Motivation bei Tieren eingesetzt. Allerdings ist eine entscheidende Komponente des Drogenmissbrauchs Rückfall in abstinent Kokainkonsumenten &quot;Craving&quot;, die schwer zu modellieren bei Tieren ist, wie es kommt oft in der Abwesenheit von offener Verhaltensweisen. Dennoch ist es möglich, dass eine Klasse von Ultraschall-Laute (USVs) bei Ratten kann ein nützlicher Marker für affektive Reaktionen auf Medikamentengabe, Drogen-Vorfreude und auch Drogenverlangen werden. Rats vocalize in Ultraschall-Frequenzen, die als kommunikative Funktion erfüllen und ausdrücken subjektive emotionale Zustände. Mehrere Studien haben gezeigt, dass verschiedene Call Frequenzbereiche mit negativen und positiven emotionalen Zuständen verbunden sind. Zum Beispiel werden hochfrequente Rufe (&quot;50-kHz&quot;) mit positiven Auswirkungen verbunden, während niederfrequente Anrufe (&quot;22-kHz&quot;) einen negativen emotionalen Zustand zu repräsentieren. Dieser Artikel beschreibt ein Verfahren zur Ratte USVs mit täglich Kokain Selbstverwaltung verbunden sind, bewerten. Für dieses Verfahren verwendeten wir Standard-Ein-Hebel-operante Kammern untergebracht innerhalb schallschwächende Boxen für Kokain Selbstverwaltung Sitzungen und genutzt Ultraschall-Mikrofone, Multi-Kanal-Aufnahme-Hardware und spezialisierter Software-Programme zu erkennen und zu analysieren USVs. USVs Messungen spiegeln Emotionalität von Ratten vor, während und nach der Verfügbarkeit von Drogen und können mit allgemein beurteilt Medikament Selbstverwaltung Verhaltensdaten wie Hebel Antworten, inter-Reaktion Abständen und Bewegungsaktivität korreliert werden. Da USVs in Abständen vor der Verfügbarkeit von Drogen (zB vorausschauendes USVs) und während des Medikaments Aussterbens Studien untersucht werden kann, können Veränderungen im Affekt mit Drogen Antizipation und Drogenabstinenz verbundenen bestimmt werden. Darüber hinaus kann die Bestimmung USV ändert sich im Laufe der kurz-und langfristigen Substanz-Exposition eine detailliertere Interpretation der Substanz-Exposition Auswirkungen auf affektive funktioniert.

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Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

Drug Selbstverwaltung und Ultraschall-Laute (USV) als Verhaltens-Assessments in Tierversuchen verwendet, aber selten in Kombination. Der Zweck dieses Artikels ist es, die Vorteile der Aufnahme USVs während Droge selbst Verwaltungsverfahren zur affektiven Reaktionen auf Arzneimittel Erfahrungen zu prüfen, zu beschreiben.

Beurteilung der Ultraschall-Vocalizations Während Drug Selbstverwaltung in Ratten

Drug self-administration procedures are commonly used to study behavioral and neurochemical changes associated with human drug abuse, addiction and ...

assessment-ultrasonic-vocalizations-during-drug-self-administration

Research

JoVE Journal

Neuroscience

17.3K Aufrufe.  University of Texas at Austin. Drug Selbstverwaltung und Ultraschall-Laute (USV) als Verhaltens-Assessments in Tierversuchen verwendet, aber selten in Kombination. Der Zweck dieses Artikels ist es, die Vorteile der Aufnahme USVs während Droge selbst Verwaltungsverfahren zur affektiven Reaktionen auf Arzneimittel Erfahrungen zu prüfen, zu beschreiben.

Serie: Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

Targeted Training of Ultrasonic Vocalizations in Aged and Parkinsonian Rats

Voice deficits are a common complication of both Parkinson disease (PD) and aging; they can significantly diminish quality of life by impacting communication abilities. 1, 2 Targeted training (speech/voice therapy) can improve specific voice deficits,3, 4 although the underlying mechanisms of behavioral interventions are not well understood. Systematic investigation of voice deficits and therapy should consider many factors that are difficult to control in humans, such as age, home environment, age post-onset of disease, severity of disease, and medications. The method presented here uses an animal model of vocalization that allows for systematic study of how underlying sensorimotor mechanisms change with targeted voice training. The ultrasonic recording and analysis procedures outlined in this protocol are applicable to any investigation of rodent ultrasonic vocalizations.
The ultrasonic vocalizations of rodents are emerging as a valuable model to investigate the neural substrates of behavior.5-8 Both rodent and human vocalizations carry semiotic value and are produced by modifying an egressive airflow with a laryngeal constriction.9, 10 Thus, rodent vocalizations may be a useful model to study voice deficits in a sensorimotor context. Further, rat models allow us to study the neurobiological underpinnings of recovery from deficits with targeted training.
To model PD we use Long-Evans rats (Charles River Laboratories International, Inc.) and induce parkinsonism by a unilateral infusion of 7 &mu;g of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the medial forebrain bundle which causes moderate to severe degeneration of presynaptic striatal neurons (for details see Ciucci, 2010).11, 12 For our aging model we use the Fischer 344/Brown Norway F1 (National Institute on Aging).
Our primary method for eliciting vocalizations is to expose sexually-experienced male rats to sexually receptive female rats. When the male becomes interested in the female, the female is removed and the male continues to vocalize. By rewarding complex vocalizations with food or water, both the number of complex vocalizations and the rate of vocalizations can be increased (Figure 1).
An ultrasonic microphone mounted above the male's home cage records the vocalizations. Recording begins after the female rat is removed to isolate the male calls. Vocalizations can be viewed in real time for training or recorded and analyzed offline. By recording and acoustically analyzing vocalizations before and after vocal training, the effects of disease and restoration of normal function with training can be assessed. This model also allows us to relate the observed behavioral (vocal) improvements to changes in the brain and neuromuscular system.

Voice disorders are debilitating in aging and Parkinson disease. The ultrasonic vocalizations of rats, also affected by these conditions, can be used to study these voice disorders, their neural substrates, and the nature of functional recovery with behavioral intervention.

Gezielte Schulung von Ultraschall Vocalizations in Aged und Parkinson-Ratten

Voice deficits are a common complication of both Parkinson disease (PD) and aging; they can significantly diminish quality of life by impacting ...

Forschung

Neurowissenschaften

Methods for Intravenous Self Administration in a Mouse Model

Animal models have been developed to study the reinforcing effects of drugs, including the intravenous self-administration (IVSA) paradigm. The advantages of using an IVSA paradigm to study the reinforcing properties of drugs of abuse such as cocaine include the fact that the drug is self-administered instead of experimenter-administered, the schedule of reinforcement can be altered, and accurate measurement of the quantities of drug consumed as well as the timing and pattern of IV injections can be obtained. Furthermore, the intravenous route of administration avoids potential confounds related to first pass metabolism or taste, and produces rapid increases in blood and brain drug levels. As outlined in this video, intravenous self-administration can be obtained without prior food restriction or prior drug training following careful catheter placement during surgery and meticulous daily catheter flushing and maintenance. Experimental procedures outlined in this paper include a description of animal housing and acclimation methods, operant training using sweetened milk solutions, and catheter implantation surgery.

The intravenous self-administration (IVSA) paradigm is considered to be the gold standard in examining the reinforcing properties of drugs of abuse in rodents. This manuscript outlines the experimental procedures and surgical techniques necessary to obtain reliable IVSA data. In particular, meticulous catheter implantation and maintenance are highlighted.

Methoden zur intravenösen Selbstverwaltung in einem Maus-Modell

Animal models have been developed to study the reinforcing effects of drugs, including the intravenous self-administration (IVSA) paradigm. The advantages ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains technically challenging. One approach, Activation-Induced Manganese-enhanced MRI (AIM MRI), has been used successfully to map neuronal activity in rodents 1-5. In AIM MRI, Mn2+ acts a calcium analog and accumulates in depolarized neurons 6,7. Because Mn2+ shortens the T1 tissue property, regions of elevated neuronal activity will enhance in MRI. Furthermore, Mn2+ clears slowly from the activated regions; therefore, stimulation can be performed outside the magnet prior to imaging, enabling greater experimental flexibility. However, because Mn2+ does not readily cross the blood-brain barrier (BBB), the need to open the BBB has limited the use of AIM MRI, especially in mice.
One tool for opening the BBB is ultrasound. Though potentially damaging, if ultrasound is administered in combination with gas-filled microbubbles (i.e., ultrasound contrast agents), the acoustic pressure required for BBB opening is considerably lower. This combination of ultrasound and microbubbles can be used to reliably open the BBB without causing tissue damage 8-11.
Here, a method is presented for performing AIM MRI by using microbubbles and ultrasound to open the BBB. After an intravenous injection of perflutren microbubbles, an unfocused pulsed ultrasound beam is applied to the shaved mouse head for 3 minutes. For simplicity, we refer to this technique of BBB Opening with Microbubbles and UltraSound as BOMUS 12. Using BOMUS to open the BBB throughout both cerebral hemispheres, manganese is administered to the whole mouse brain. After experimental stimulation of the lightly sedated mice, AIM MRI is used to map the neuronal response.
To demonstrate this approach, herein BOMUS and AIM MRI are used to map unilateral mechanical stimulation of the vibrissae in lightly sedated mice 13. Because BOMUS can open the BBB throughout both hemispheres, the unstimulated side of the brain is used to control for nonspecific background stimulation. The resultant 3D activation map agrees well with published representations of the vibrissae regions of the barrel field cortex 14. The ultrasonic opening of the BBB is fast, noninvasive, and reversible; and thus this approach is suitable for high-throughput and/or longitudinal studies in awake mice.

A technique is described for broadly opening the blood-brain barrier in the mouse using microbubbles and ultrasound. Using this technique, manganese can be administered to the mouse brain. Because manganese is an MRI contrast agent that accumulates in depolarized neurons, this approach enables imaging of neuronal activity.

Funktionelle Bildgebung mit Ultraschall-Blut-Hirnschranke Störung und Mangan-MRT

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Microdialysis of Ethanol During Operant Ethanol Self-administration and Ethanol Determination by Gas Chromatography

Operant self-administration methods are commonly used to study the behavioral and pharmacological effects of many drugs of abuse, including ethanol. However, ethanol is typically self-administered orally, rather than intravenously like many other drugs of abuse. The pharmacokinetics of orally administered drugs are more complex than intravenously administered drugs. Because understanding the relationship between the pharmacological and behavioral effects of ethanol requires knowledge of the time course of ethanol reaching the brain during and after drinking, we use in vivo microdialysis and gas chromatography with flame ionization detection to monitor brain dialysate ethanol concentrations over time. 
Combined microdialysis-behavioral experiments involve the use of several techniques. In this article, stereotaxic surgery, behavioral training and microdialysis, which can be adapted to test a multitude of self-administration and neurochemical centered hypotheses, are included only to illustrate how they relate to the subsequent phases of sample collection and dialysate ethanol analysis. Dialysate ethanol concentration analysis via gas chromatography with flame-ionization detection, which is specific to ethanol studies, is described in detail. Data produced by these methods reveal the pattern of ethanol reaching the brain during the self-administration procedure, and when paired with neurochemical analysis of the same dialysate samples, allows conclusions to be made regarding the pharmacological and behavioral effects of ethanol.

A method to determine the time course of ethanol concentration in the brains of rats during operant ethanol self-administration is described. Gas chromatography with flame ionization detection is used to quantify ethanol in the dialysate samples, because it has the sensitivity required for the small volumes that are generated.

Microdialysis Ethanol während operante Ethanol Selbstverwaltung und Ethanol Bestimmung durch Gaschromatographie

Operant self-administration methods are commonly used to study the behavioral and pharmacological effects of many drugs of abuse, including ethanol.  ...

Unilateral Pyramidotomy of the Corticospinal Tract in Rats for Assessment of Neuroplasticity-inducing Therapies

The corticospinal tract (CST) can be completely severed unilaterally in the medullary pyramids of the rodent brainstem. The CST is a motor tract that has great importance for distal muscle control in humans and, to a lesser extent, in rodents. A unilateral cut of one pyramid results in loss of CST innervation of the spinal cord mainly on the contralateral side of the spinal cord leading to transient motor disability in the forelimbs and sustained loss of dexterity. Ipsilateral projections of the corticospinal tract are minor. We have refined our surgical method to increase the chances of lesion completeness. We describe postsurgical care. Deficits on the Montoya staircase pellet reaching test and the horizontal ladder test shown here are detected up to 8 weeks postinjury. Deficits on the cylinder rearing test are only detected transiently. Therefore, the cylinder test may only be suitable for detection of short term recovery. We show how, electrophysiologically and anatomically, one may assess lesions and plastic changes. We also describe how to analyse fibers from the uninjured CST sprouting across the midline into the deprived areas. It is challenging to obtain &#62;90% complete lesions consistently due to the proximity to the basilar artery in the medulla oblongata and survival rates can be low. Alternative surgical approaches and behavioural testing are described in this protocol. The pyramidotomy model is a good tool for assessing neuroplasticity-inducing treatments, which increase sprouting of intact fibers after injury.

The corticospinal tract, one of the major sensorimotor tracts, can be lesioned unilaterally in the rodent brainstem in order to test neuroplasticity-inducing therapies for the central nervous system. This surgical procedure (&#8220;pyramidotomy&#8221;) and postoperative assessments are described in this protocol.

Einseitige Pyramidotomy der Pyramidenbahn in Ratten für Bewertung der Neuroplastizität treibenden Therapien

The corticospinal tract (CST) can be completely severed unilaterally in the medullary pyramids of the rodent brainstem. The CST is a motor tract that has ...

Assessment of Neuronal Viability Using Fluorescein Diacetate-Propidium Iodide Double Staining in Cerebellar Granule Neuron Culture

Primary cultured Cerebellar Granule Neurons (CGNs) have been widely used as an in vitro model in neuroscience and neuropharmacology research. However, the co-existence of glial cells and neurons in CGN culture might lead to biases in the accurate assessment of neuronal viability. Fluorescein diacetate (FDA) and Propidium Iodide (PI) double staining has been used to measure cell viability by simultaneously evaluating the viable and dead cells. We used FDA-PI double staining to improve the sensitivities of the colorimetric assays and to evaluate neuronal viability in CGNs. Furthermore, we added blue fluorescent DNA stains (e.g., Hoechst) to improve the accuracy. This protocol describes how to improve the accuracy of assessment of neuronal viability by using these methods in CGN culture. Using this protocol, the number of glial cells can be excluded by using fluorescence microscopy. A similar strategy can be applied to distinguish the unwanted glial cells from neurons in various mixed cell cultures, such as primary cortical culture and hippocampal culture.

This protocol describes how to accurately measure neuronal viability using Fluorescein diacetate (FDA) and Propidium Iodide (PI) double staining in cultured cerebellar granule neurons, a primary neuronal culture used as an in vitro model in neuroscience and neuropharmacology research.

Beurteilung der neuronalen Lebensfähigkeit unter Verwendung von Fluorescein-Diacetat-Propidium-Iodid-Doppelfärbung in Cerebellar-Granulat-Neuron-Kultur

Primary cultured Cerebellar Granule Neurons (CGNs) have been widely used as an in vitro model in neuroscience and neuropharmacology research. However, the ...

Quantitative Cell Biology of Neurodegeneration in Drosophila Through Unbiased Analysis of Fluorescently Tagged Proteins Using ImageJ

With the rising prevalence of neurodegenerative diseases, it is increasingly important to understand the underlying pathophysiology that leads to neuronal dysfunction and loss. Fluorescence-based imaging tools and technologies enable unprecedented analysis of subcellular neurobiological processes, yet there is still a need for unbiased, reproducible, and accessible approaches for extracting quantifiable data from imaging studies. We have developed a simple and adaptable workflow to extract quantitative data from fluorescence-based imaging studies using Drosophila models of neurodegeneration. Specifically, we describe an easy-to-follow, semi-automated approach using Fiji/ImageJ to analyze two cellular processes: first, we quantify protein aggregate content and profile in the Drosophila optic lobe using fluorescent-tagged mutant huntingtin proteins; and second, we assess autophagy-lysosome flux in the Drosophila visual system with ratiometric-based quantification of a tandem fluorescent reporter of autophagy. Importantly, the protocol outlined here includes a semi-automated segmentation step to ensure all fluorescent structures are analyzed to minimize selection bias and to increase resolution of subtle comparisons. This approach can be extended for the analysis of other cell biological structures and processes implicated in neurodegeneration, such as proteinaceous puncta (stress granules and synaptic complexes), as well as membrane-bound compartments (mitochondria and membrane trafficking vesicles). This method provides a standardized, yet adaptable reference point for image analysis and quantification, and could facilitate reliability and reproducibility across the field, and ultimately enhance mechanistic understanding of neurodegeneration.

Quantitative Cell Biology of Neurodegeneration in Drosophila Through Unbiased Analysis of Fluorescently Tagged Proteins Using ImageJ

We have developed a simple and adaptable workflow to extract quantitative data from fluorescence-imaging-based cell biological studies of protein aggregation and autophagic flux in the central nervous system of Drosophila models of neurodegeneration.

Quantitative Zellbiologie der Neurodegeneration in Drosophila durch unvoreingenommene Analyse der Gewebekulturen Tagged Proteine mit ImageJ

With the rising prevalence of neurodegenerative diseases, it is increasingly important to understand the underlying pathophysiology that leads to neuronal ...

Microdialysis of Excitatory Amino Acids During EEG Recordings in Freely Moving Rats

Microdialysis is a well-established neuroscience technique that correlates the changes of neurologically active substances diffusing into the brain interstitial space with the behavior and/or with the specific outcome of a pathology (e.g., seizures for epilepsy). When studying epilepsy, the microdialysis technique is often combined with short-term or even long-term video-electroencephalography (EEG) monitoring to assess spontaneous seizure frequency, severity, progression and clustering. The combined microdialysis-EEG is based on the use of several methods and instruments. Here, we performed in vivo microdialysis and continuous video-EEG recording to monitor glutamate and aspartate outflow over time, in different phases of the natural history of epilepsy in a rat model. This combined approach allows the pairing of changes in the neurotransmitter release with specific stages of the disease development and progression. The amino acid concentration in the dialysate was determined by liquid chromatography. Here, we describe the methods and outline the principal precautionary measures one should take during in vivo microdialysis-EEG, with particular attention to the stereotaxic surgery, basal and high potassium stimulation during microdialysis, depth electrode EEG recording and high-performance liquid chromatography analysis of aspartate and glutamate in the dialysate. This approach may be adapted to test a variety of drug or disease induced changes of the physiological concentrations of aspartate and glutamate in the brain. Depending on the availability of an appropriate analytical assay, it may be further used to test different soluble molecules when employing EEG recording at the same time.

Here, we describe a method for in vivo microdialysis to analyze aspartate and glutamate release in the ventral hippocampus of epileptic and non-epileptic rats, in combination with EEG recordings. Extracellular concentrations of aspartate and glutamate may be correlated with the different phases of the disease.

Mikrodialyse exzitatorischen Aminosäuren während der EEG-Ableitungen in Ratten frei beweglich

Microdialysis is a well-established neuroscience technique that correlates the changes of neurologically active substances diffusing into the brain ...

Multifactorial Assessment of Motor Behavior in Rats after Unilateral Sciatic Nerve Crush Injury

The induction of a peripheral nerve injury is a widely used method in neuroscience for the assessment of repair and pain mechanisms among others. In addition, in the research field of movement disorders, sciatic crush injury has been employed to trigger a dystonia-like phenotype in genetically predisposed DYT-TOR1A rodent models of dystonia. To achieve consistent, reproducible and comparable results after a sciatic nerve crush injury, a standardized method for inducing the nerve crush is essential, in addition to a standardized phenotypical characterization. Attention must be paid not only to the specific assortment of behavioral tests, but also to the technical requirements, the correct execution and consecutive data analysis. This protocol describes in detail how to perform a sciatic nerve crush injury and provides a behavioral test battery for the assessment of motor deficits in rats that includes the open field test, the CatWalk XT gait analysis, the beam walking task, and the ladder rung walking task.

We provide a protocol for the assessment of motor behavior via a behavioral test battery in rats after sciatic nerve crush injury.

Multifaktorielle Beurteilung des motorischen Verhaltens bei Ratten nach einseitiger Ischiasnervenquetschverletzung

The induction of a peripheral nerve injury is a widely used method in neuroscience for the assessment of repair and pain mechanisms among others. In ...

Liquor- und Blutentnahme bei Ratten mit gleichzeitiger EEG-Aufzeichnung

Sampling Cerebrospinal Fluid and Blood from Lateral Tail Vein in Rats During EEG Recordings

Because the composition of body fluids reflects many physiological and pathological dynamics, biological liquid samples are commonly obtained in many experimental contexts to measure molecules of interest, such as hormones, growth factors, proteins, or small non-coding RNAs. A specific example is the sampling of biological liquids in the research of biomarkers for epilepsy. In these studies, it is desirable to compare the levels of molecules in cerebrospinal fluid (CSF) and in plasma, by withdrawing CSF and plasma in parallel and considering the time distance of the sampling from and to seizures. The combined CSF and plasma sampling, coupled with video-EEG monitoring in epileptic animals, is a promising approach for the validation of putative diagnostic and prognostic biomarkers. Here, a procedure of combined CSF withdrawal from cisterna magna and blood sampling from the lateral tail vein in epileptic rats that are continuously video-EEG monitored is described. This procedure offers significant advantages over other commonly used techniques. It permits rapid sampling with minimal pain or invasiveness, and reduced time of anesthesia. Additionally, it can be used to obtain CSF and plasma samples in both tethered and telemetry EEG recorded rats, and it may be used repeatedly across multiple days of experiment. By minimizing the stress due to sampling by shortening isoflurane anesthesia, measures are expected to reflect more accurately the true levels of investigated molecules in biofluids. Depending on the availability of an appropriate analytical assay, this technique may be used to measure the levels of multiple, different molecules while performing EEG recording at the same time.

Autor im Rampenlicht: Gewinnung hochwertiger Liquor- und Blutproben für die Entdeckung von Epilepsie-Biomarkern 

The protocol shows repeated cerebrospinal fluid and blood collections from epileptic rats performed in parallel with continuous video-electroencephalogram (EEG) monitoring. These are instrumental for exploring possible links between changes in various body fluid molecules and seizure activity.

Entnahme von Liquor und Blut aus der seitlichen Schwanzvene bei Ratten während EEG-Aufzeichnungen

Because the composition of body fluids reflects many physiological and pathological dynamics, biological liquid samples are commonly obtained in many ...