Este trabajo ha sido financiado por el NIH subvenciones RO1DA014640 y 3R01DA014640 05S1-, la Universidad de Texas VP Oficina de Investigación (CLD), el NIDA Programa de Suministro de Medicamentos y la Universidad de Texas Waggoner Centro de Investigación de Alcohol y Adicción Bruce-Jones Graduate Fellowship (Eym) . Damos las gracias a Leah McAleer, Abdalla Mohamed, Thakore Neha, Byron Barksdale, Nguyen Tiffany, Tian Tian, ​​Owen Hunter, Phongsawad Proy, Helen Reed, Chavana Rachel, Ju Linda y Maddox Rosie por su ayuda en USV análisis de datos.

*= Puntos importantes <ol><li> Bien manejada masculino ratas Sprague-Dawley están capacitados para la palanca de prensa con el premio de comida (45 mg de sacarosa pellets; Bio-Serv, Frenchtown, NJ). </li><li> Catéteres intravenosos * se construyen a partir de cánula de acero inoxidable (plásticos Uno, VA) y el tubo de Silastic. Ratas someterse a un procedimiento de cateterismo yugular quirúrgica para permitir la auto-administración de drogas. Después de la cirugía, la permeabilidad del catéter se mantiene al día el lavado con 0,1 ml de una solución salina al 0,9%, la heparina y solución Timentin. </li><li> Cocaína (NIDA inventario y suministro de medicamentos y el Programa de Control, RTI International, Research Triangle Park, Carolina del Norte) que se utiliza en este experimento se disolvió en solución salina isotónica (0,9%) en las concentraciones de la dosis apropiada de acuerdo a los pesos de los animales (0,75 mg / kg / inyección ), de modo que cada inyección fue de 0,1 ml. Los controles recibieron solución salina en el mismo volumen de inyección /. </li><li> * El aparato utilizado para la autoadministración de drogas se compone de una sola palanca cámara operante (28 x 22 x 21 cm) equipado con luces de la casa y el estímulo y 3 juegos de fotorayos. La cámara operante se encuentra dentro de una más grande que atenúan el sonido de la cámara (Med Asociados, St. Albans, VT) para limitar el ruido exterior y de la luz. Durante las sesiones de la administración, los animales fueron conectados por vía intravenosa a través de tubos a una jeringa montada en una bomba de motor (Instrumentos Razel Científico, el Modelo A, St. Albans, VT) que contienen una solución de cocaína (0,75 mg / kg / inyección) o solución salina estéril . Después de cada pulsación de la palanca, una luz de estímulo por encima de la palanca se ilumina y la cocaína o la solución salina se administra en un tiempo de infusión de 6 seg. La actividad locomotora se evaluó como el número de interrupciones de haz de luz. La droga de auto-administración del programa está controlado, y las respuestas conductuales (por ejemplo, las respuestas de la palanca y la actividad locomotora) se registran utilizando un ordenador equipado con Pentium Med Med de software para PC (Med Associates). </li><li> * Para detectar y registrar USVs, micrófonos de ultrasonidos, el hardware de adquisición de datos, software de grabación (Bioacústica Avisoft, Berlín, Alemania) y los sistemas de PC de la computadora se necesitan. Para el experimento, los micrófonos de ultrasonidos (rango de frecuencia de respuesta = 10-100-kHz) están bien sujetos en el centro de las cámaras de condicionamiento operante. Los micrófonos se conectan al hardware de adquisición de datos (Avisoft-Ultrasoundgate) situadas fuera de la cámara operante y las grabaciones se recogen en un sistema informático PC (Dell Optiplex GX270, Windows XP Professional, Intel (R) Pentium (R) 4 CPU, 2.60 GHz, 1 GB de RAM) con grabador multi-canal de software de grabación (Bioacústica Avisoft). </li><li> * Cada medicamento self-administration/USV procede sesión de grabación de la siguiente manera: <ol class="lalpha"><li> Los animales son cuidadosamente sacados de su jaula y su catéter intravenoso permanente es lavado con 0,05 ml de una solución salina heparinizada para detectar un posible mal funcionamiento del catéter. </li><li> * Las ratas están conectados a un pivote montado en la cámara operante que permite la administración de cualquier fármaco o de un vehículo durante las sesiones de auto-administración. Los animales se coloca suavemente dentro de la cámara operante y las puertas están cerradas en silencio. La droga de auto-administración del programa (Med PC) y el software de grabación USV (grabadora) se encuentran en dos sistemas informáticos diferentes. Por lo tanto, con el fin de ser capaces de vincular las conductas dentro de la cámara operante con la detección de USV, ambos programas deben iniciarse simultáneamente (por ejemplo, puede necesitar dos personas dependiendo de la ubicación de los ordenadores). </li><li> * El USVs individuales se registran y una marca de tiempo-continuo durante toda la sesión. El programa MedPC control y registro de eventos dentro de la cámara operante se puede escribir a cualquier especificación. El programa se cierra automáticamente MedPC al final de la sesión. La grabación USV tiene que ser detenido manualmente en el sistema de grabación dedicado USV equipo. </li><li> Al final de la sesión, los animales son cuidadosamente sacados de la cámara operante, desconectado de la rótula y se lavó con solución salina heparinizada 0,05 ml para limpiar la sonda de residuos de medicamentos. </li></ol></li><li> * Por razones logísticas, se utilizó un sistema informático para el análisis por separado USV (Dell Optiplex 745, Windows XP Professional, Intel (R) Core (TM), 2 CPU, 2.40 GHz, 2 GB de RAM), pero el software de análisis puede ser también instalado en el sistema mismo equipo que el software de grabación. USV análisis debe ser realizado cuidadosamente para garantizar la precisión: <ol class="lalpha"><li> * SASLab Pro software de análisis (Bioacústica Avisoft, Berlín, Alemania) permite la USVs registrada para ser visibles y audibles para los experimentadores humanos muestran en un espectrograma. </li><li> * Uso de las opciones de configuración disponibles, el espectrograma resultantes pueden ser modificados según las preferencias individuales. Además, los ruidos de fondo en las bajas frecuencias (por ejemplo, generado por el ventilador de las cámaras de condicionamiento operante) se puede cortar para que el software para detectar automáticamente los sonidos por encima de esa frecuencia en el espectrograma. Estas funciones ayudar en el análisis de los datoscomo por lo que los archivos de sonido más corto y más rápido para evaluar. </li><li> Los ruidos de fondo en las mismas frecuencias que USVs se pueden descubrir en el espectrograma. Dado que los archivos de sonido se registran como. Wav, el investigador tiene que escuchar los archivos de sonido durante la evaluación para confirmar y diferenciar USVs del ruido de fondo. </li><li> * El software de análisis puede crear archivos de Excel con parámetros como la frecuencia de llamadas, ancho de banda, la duración y la hora exacta de la USV emitida. Este último permite la correlación de USVs a la hora exacta antes o después de las drogas es auto-administrado. Esto permite USVs para ser utilizados como mediciones en tiempo real de la respuesta emocional de la rata en casos específicos durante el procedimiento experimental. </li></ol></li></ol> Los resultados representativos: <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1:. Mostrar espectrograma de un rango de 22 USV-kHz llamadas de larga en el rango de 22 kHz se suscitó en conjunto con estímulos negativos y se cree que reflejan un estado emocional negativo. <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2: Pantalla espectrograma de USVs de 50 kHz corto &quot;plana&quot; y &quot;frecuencia modulada&quot; de 50 kHz USVs se suscitó en la anticipación y la cocaína durante la autoadministración.. Están asociados con el afecto positivo. <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3:. Inducido por cocaína de 50 kHz USVs gama gráfico muestra USVs (10-sec cubos) obtuvo antes y después de las inyecciones de cocaína auto-administrados (0,75 mg / kg / les) en una rata representante el día 5 de cocaína auto-administración sesiones. Inmediatamente después de la colocación dentro de la cámara operante y antes de la disponibilidad de la cocaína, de anticipación a la cocaína USVs se suscitó y en la auto-administración, inducidas por la cocaína USVs fueron emitidos.

<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. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+the+psychomotor+activating+effects+of+cocaine+in+the+rat.">Quantifying the psychomotor activating effects of cocaine in the rat.</a> Behav Pharmacol. 18 (4), 297-297 (2007).</li><li>Pierce, R. C., Kalivas, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Locomotor+behavior.">Locomotor behavior.</a> Curr Protoc Neurosci. Chapter 8 (Unit 8), 1-1 (2007).</li></ol>

Ratas vocalizar en frecuencias ultrasónicas que tienen una función social y comunicativa y expresar estados emocionales subjetivos 1,2. 22-kHz USVs son provocados por los eventos que causan ansiedad y angustia, tales como señales estímulo eléctrico plantar, la presencia de depredadores, las drogas y la derrota de aversión sociales 2,3. Por lo tanto, estos USVs típicamente de largo (&gt; 0,3 s) se cree que representan un estado de afecto negativo de los animales. Por el contrario, menor de 50 kHz USVs (&gt; 0,3 s) se emiten durante y en previsión de encuentros positivos, tales como la alimentación, el apareamiento y el juego social, por lo que han sido relacionados con un estado emocional positivo de los animales 2,4. Estas llamadas se han asociado también con el refuerzo de los eventos relacionados con la activación del sistema dopaminérgico 5. Por ejemplo, un aumento de 50 kHz USVs han sido provocados por inyecciones sistémicas de cocaína 6 o 7 d-anfetamina y entornos vinculado anteriormente con las drogas de abuso 8.10. Se ha propuesto que el aumento en la actividad locomotora en roedores se relacionan con la motivación y mejora el comportamiento apetitivo 11-14. Sin embargo, esta relación es indirecta, como la mejor. Mediante el estudio de la aparición y persistencia de USVs de frecuencias particular, es posible comprender mejor a los efectos emocionales de los diversos aspectos de la experiencia de la droga. En este montaje experimental, se recogieron grabaciones USV inmediatamente antes y durante la administración de medicamentos auto-sesiones. Esto nos ha permitido estudiar la evolución de las expectativas de drogas durante el intervalo sin medicamentos justo antes del inicio de la sesión y para evaluar los efectos directos de la cocaína en USVs. La autoadministración de drogas método permite que las ratas de control directo de sus propios niveles de consumo de drogas animales y desarrollar expectativas precisas del tiempo y la frecuencia de administración del fármaco. Como resultado, USVs detectados durante estas sesiones reflejan las expectativas exacta de entrega de la droga. Además, USVs se puede evaluar durante los intervalos antes de la disponibilidad de drogas (USVs por ejemplo, de anticipación), en ratas que recibieron experimentador de los fármacos administrados, y durante los ensayos de extinción de drogas. Por lo tanto, los cambios en el afecto asociado con, la anticipación de drogas administración de la droga no contingente y la abstinencia de drogas también puede ser determinado. Los análisis de los cambios USV en el transcurso de la exposición al fármaco a corto y largo plazo podría ser una interpretación más detallada de los efectos de la exposición al fármaco en el funcionamiento afectivo. Además de la administración de medicamentos auto-experimentos, las grabaciones en cámaras USV operante también puede ser utilizado para una variedad de otras manipulaciones de comportamiento asociadas con la recompensa o la aversión, como beber alcohol, el refuerzo de los alimentos, y el condicionamiento del miedo y los procedimientos de extinción. Importantes detalles metodológicos Puesto que el software MedPC puede ser usada para manipular con precisión las condiciones experimentales, como la disponibilidad de palanca y las condiciones de iluminación, su uso en combinación con la grabación de USV y análisis permite que los efectos emocionales de las presentaciones de medicamentos asociados de referencia (es decir, presentaciones de luz u otros estímulos sensoriales) y los efectos directos del consumo de drogas que se determine. Por lo tanto, para garantizar la superposición de los plazos de los procedimientos de auto-administración y las grabaciones de USV, es fundamental que tanto los programas de software (por ejemplo, MedPC y grabadora) se activan de forma simultánea al inicio de cada sesión. Debido a la enorme cantidad de espacio digital necesario para almacenar datos USV (por ejemplo, un archivo de sonido de 10 minutos requiere aproximadamente 250 MB), debe tener cuidado cuando los animales se ejecutan múltiples en un solo sistema de computación, al mismo tiempo. Para evitar errores de grabación, el tamaño de la RAM del sistema informático de registro de las necesidades de ser considerable (1-2 GB). Otras formas de reducir los errores de grabación incluyen la reducción de la resolución USV durante la grabación y / o reducir el número de animales de ejecutar a la vez. Además, es importante que el investigador esté atento a todos los aspectos de recolección de datos durante todo el procedimiento experimental. Por ejemplo, la acumulación de una gran cantidad de datos grabados en el disco duro puede provocar que el programa de grabación de USV para hacer una pausa. En este caso, el programa de grabación que es necesario reiniciar de inmediato para evitar pérdida de datos y USV de sincronización de USVs con otras medidas de comportamiento. Las condiciones ambientales pueden influir en llamar USV. Por ejemplo, el toque de un ser humano desconocido puede causar que el animal emite negativo de 22 kHz-llamadas, lo que podría ser confundido como una aversión a las condiciones experimentales. Por lo tanto, el manejo intensivo antes de la manipulación experimental es un aspecto importante de los experimentos conductuales. Además, desde ambientes de la novela también puede provocar no específicas llamadas USV, los animales deben estar habituados al entorno de prueba, si es posible.

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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

La administración del fármaco procedimientos de auto-son comúnmente utilizados para estudiar los cambios conductuales y neuroquímicos asociados con el abuso humano de drogas, la adicción y la recaída. Diversos tipos de actividades de comportamiento se utilizan comúnmente como medidas de motivación de drogas en los animales. Sin embargo, un componente crucial de la recaída del abuso de drogas en los consumidores de cocaína es la abstinencia &quot;ansia por la droga&quot;, que es difícil de modelar en los animales, como ocurre a menudo en ausencia de conductas manifiestas. Sin embargo, es posible que una clase de vocalización ultrasónica (USV) en ratas puede ser un marcador útil para las respuestas afectivas a la administración del fármaco, la anticipación de drogas e incluso ansia por la droga. Ratas vocalizar en frecuencias ultrasónicas que sirven como una función comunicativa y expresar estados emocionales subjetivos. Varios estudios han demostrado que los diferentes rangos de frecuencia de llamada se asocian con estados emocionales negativos y positivos. Por ejemplo, las llamadas de alta frecuencia (&quot;50 kHz&quot;) se asocian con el afecto positivo, mientras que las llamadas de baja frecuencia (&quot;22-kHz&quot;) representan un estado emocional negativo. En este artículo se describe un procedimiento para evaluar USVs rata asociados a la cocaína todos los días de auto-administración. Para este procedimiento, se utilizó estándar de una sola palanca operante cámaras alojadas en cajas que atenúan el sonido de la cocaína de auto-administración sesiones y se utilizan micrófonos de ultrasonidos, multi-canal de grabación de hardware y los programas de software especializado para detectar y analizar USVs. Mediciones reflejan USVs emotividad de las ratas antes, durante y después de la disponibilidad de medicamentos y puede estar relacionada con las drogas se suele evaluar la auto administración de datos de las respuestas de comportamiento como la palanca, entre los intervalos de respuesta y la actividad locomotora. Desde USVs se puede evaluar durante los intervalos antes de la disponibilidad de drogas (USVs por ejemplo, de anticipación) y durante los ensayos de extinción de drogas, cambios en el afecto asociado con la anticipación de drogas y la abstinencia de drogas también puede ser determinado. Además, la determinación de cambios USV en el transcurso de corto y la exposición al fármaco a largo plazo puede ofrecer una interpretación más detallada de los efectos de la exposición al fármaco en el funcionamiento afectivo.

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Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

Autoadministración de drogas y la vocalización ultrasónica (USV) se utilizan como la evaluación del comportamiento en la investigación con animales, pero rara vez en combinación. El propósito de este artículo es describir las ventajas de la grabación USVs durante la administración de medicamentos auto-procedimientos para evaluar las respuestas afectivas a la experiencia de la droga.

Evaluación de las vocalizaciones de ultrasonidos durante autoadministración de drogas en ratas

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 vistas.  University of Texas at Austin. Autoadministración de drogas y la vocalización ultrasónica (USV) se utilizan como la evaluación del comportamiento en la investigación con animales, pero rara vez en combinación. El propósito de este artículo es describir las ventajas de la grabación USVs durante la administración de medicamentos auto-procedimientos para evaluar las respuestas afectivas a la experiencia de la droga.

Video: 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.

La formación específica de las vocalizaciones de ultrasonidos en las ratas viejas y Parkinson

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

Investigación

Neurociencias

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.

Los métodos para Autoadministración intravenosa en un modelo de ratón

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.

Neuroimagen Funcional Utilizando ultrasonidos hematoencefálica perturbación de la barrera y la RM-manganeso mayor

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.

Microdiálisis de etanol durante etanol operante determinación y la auto-administración de etanol por cromatografía de gases

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.

Unilateral Pyramidotomy del Tracto corticoespinal en ratas de Evaluación de Terapias Neuroplasticity inductores

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.

Evaluación de la Viabilidad Neuronal Utilizando Colorante de Fluoresceína-Ioduro de Propidio Doble Coloración en Gránulos Cerebelosos Cultura de Neuronas

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.

Biología celular cuantitativa de neurodegeneración en Drosophila mediante análisis imparcial de fluorescencia etiquetas proteínas con 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.

Microdiálisis de aminoácidos excitatorios durante las grabaciones de EEG en mover libremente las ratas

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.

Evaluación Multifactorial Del Comportamiento Motor En Ratas Después De La Lesión Unilateral Por Aplastamiento Del Nervio Ciático

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 ...

Extracción de líquido cefalorraquídeo y sangre de ratas con registro de EEG concurrente

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 destacado: Obtención de muestras de sangre y LCR de alta calidad para el descubrimiento de biomarcadores de epilepsia 

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.

Toma de muestras de líquido cefalorraquídeo y sangre de la vena lateral de la cola en ratas durante los registros de EEG

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