Ce travail a été financé par des subventions du NIH et de RO1DA014640 3R01DA014640-05S1, l&#39;Université du Texas VP Research Office (CLD), le Programme d&#39;approvisionnement en médicaments NIDA, et l&#39;Université du Texas Waggoner Centre pour l&#39;alcool et les toxicomanies recherche Bruce-Jones Graduate Fellowship (EYM) . Nous tenons à remercier Leah McAleer, Mohamed Abdalla, Neha Thakore, Byron Barksdale, Tiffany Nguyen, Tian Tian, ​​Hunter Owen, Proy Phongsawad, Helen Reed, Rachel Chavana, Linda Ju et Rosie Maddox pour leur aide dans l&#39;analyse des données USV.

*= Points importants <ol><li> Bien-traitées des rats Sprague-Dawley sont formés pour le levier de presse avec récompense alimentaire (45 boulettes mg de saccharose; Bio-Serv, Frenchtown, NJ). </li><li> Cathéters intraveineux * sont construits à partir de la canule en acier inoxydable (Plastics One, VA) et les tubes de Silastic. Les rats soumis à un cathétérisme jugulaire chirurgicale pour permettre l&#39;auto-administration de drogue. Après la chirurgie, la perméabilité des cathéters est maintenue par le quotidien rinçage avec 0,1 ml d&#39;une solution saline à 0,9%, l&#39;héparine et une solution Timentin. </li><li> Cocaïne (inventaire des médicaments et des Approvisionnements et NIDA programme de lutte; RTI International, Research Triangle Park, NC) utilisée dans cette expérience a été dissous dans une solution saline isotonique (0,9%) dans les concentrations dose appropriée en fonction de poids des animaux (0,75 mg / kg / injection ) de sorte que chaque injection était de 0,1 ml. Les animaux témoins ont reçu une solution saline dans le même volume / injection. </li><li> * L&#39;appareil utilisé pour l&#39;auto-administration de drogue se compose d&#39;un levier unique chambre de conditionnement opérant (28 x 22 x 21 cm) équipés de lumières de la maison et de relance et 3 jeux de photobeams. La chambre de conditionnement opérant est logé dans une plus grande atténuation sonore de chambre (Med associés, St. Albans, VT) pour limiter le bruit extérieur et la lumière. Pendant les sessions d&#39;administration, les animaux ont été par voie intraveineuse connecté via un tube d&#39;une seringue montée sur une pompe motorisée (Razel Instruments scientifiques, le modèle A, St. Albans, VT) contenant soit une solution de cocaïne (0,75 mg / kg / injection) ou une solution saline stérile . Après chaque pression du levier, une lumière au-dessus du levier de relance illumine et la cocaïne ou du sérum physiologique est administré sur une durée de perfusion de 6 sec. L&#39;activité locomotrice est évalué comme le nombre d&#39;interruptions photobeam. Le médicament d&#39;auto-administration du programme est contrôlé, et des réponses comportementales (par exemple, les réponses de levier et l&#39;activité locomotrice) sont enregistrés en utilisant un ordinateur Pentium équipé Med Med logiciel PC (Associés Med). </li><li> * Afin de détecter et d&#39;enregistrer USV, micros à ultrasons, le matériel d&#39;acquisition de données, logiciel d&#39;enregistrement (bioacoustique Avisoft, Berlin, Allemagne) et des systèmes informatiques PC sont nécessaires. Pour l&#39;expérience actuelle, les micros à ultrasons (gamme de réponse en fréquence = 10-100-kHz) sont solidement fixés au centre des chambres opérant. Les microphones sont reliés à du matériel d&#39;acquisition de données (Avisoft-Ultrasoundgate) situé à l&#39;extérieur de la chambre de conditionnement opérant et les enregistrements sont collectées sur un système informatique PC (Dell Optiplex GX270, Windows XP Professionnel, Intel (R) Pentium (R) 4 CPU, 2,60 GHz, 1 Go de RAM) en utilisant un logiciel d&#39;enregistrement ENREGISTREUR multi-canal (bioacoustique Avisoft). </li><li> * Chaque médicament produit self-administration/USV session d&#39;enregistrement comme suit: <ol class="lalpha"><li> Les animaux sont doucement sortis de leur cage d&#39;origine et de leur cathéter intraveineux est rincée avec 0,05 ml d&#39;une solution saline héparinée pour détecter des dysfonctionnements du cathéter possible. </li><li> Rats * sont connectés à un émerillon monté sur la chambre opérant permettant une administration des deux médicaments ou d&#39;un véhicule au cours des séances d&#39;auto-administration. Les animaux sont délicatement placés dans la chambre de conditionnement opérant et les portes sont fermées tranquillement. Le médicament d&#39;auto-administration du programme (Med PC) et le logiciel d&#39;enregistrement USV (enregistreur) sont sur deux systèmes informatiques distincts. Par conséquent, afin d&#39;être en mesure de relier les comportements au sein de la chambre opérant avec détection USV, les deux programmes doivent être ouvertes simultanément (par exemple, peuvent avoir besoin de deux personnes en fonction de l&#39;emplacement des ordinateurs). </li><li> * L&#39;USV individuelles sont enregistrées et horodatées en permanence pendant toute la session. Le programme de contrôle et d&#39;enregistrement MedPC événements au sein de la chambre de conditionnement opérant peut être écrite à toute spécification. Le programme se ferme automatiquement MedPC à la fin de la session. L&#39;enregistrement USV doit être arrêté manuellement sur le système d&#39;enregistrement dédié USV ordinateur. </li><li> A la fin de la session, les animaux sont délicatement retirés de la chambre de conditionnement opérant, déconnectée de l&#39;émerillon et rincé avec 0,05 ml hépariné salée pour effacer le cathéter à partir de résidus de médicaments. </li></ol></li><li> * Pour des raisons logistiques, nous avons utilisé un système informatique distinct pour les analyses USV (Dell Optiplex 745, Windows XP Professionnel, Intel (R) Core (TM), 2 CPU, 2.40 GHz, 2 Go de RAM), mais le logiciel d&#39;analyse peuvent également être installés sur le même système informatique que le logiciel d&#39;enregistrement. USV analyses doivent être effectuées avec soin pour s&#39;assurer de l&#39;exactitude: <ol class="lalpha"><li> * SASLab Pro logiciel d&#39;analyse (bioacoustique Avisoft, Berlin, Allemagne) permet à l&#39;USV enregistrées pour être visibles et audibles pour les expérimentateurs humains affichées dans un spectogramme. </li><li> * Utilisation des paramètres de configuration disponibles, le spectogramme résultant peut être modifié pour des préférences individuelles. En outre, les bruits de fond dans les basses fréquences (par exemple, généré par le ventilateur des chambres opérant) peut être découpée pour permettre au logiciel de détecter automatiquement les sons au-dessus de cette fréquence dans le spectogramme. Ces fonctions d&#39;aider à l&#39;analyse des donnéesen rendant les fichiers sons courts et plus rapides à évaluer. </li><li> Les bruits de fond dans les mêmes fréquences que USV sont parfois détectés dans le spectrogramme. Comme les fichiers audio sont enregistrés sous. Wav, le chercheur a besoin d&#39;écouter les fichiers sons lors de l&#39;évaluation afin de confirmer et de se différencier du bruit de fond USV. </li><li> * Le logiciel d&#39;analyse peut créer des fichiers Excel avec des paramètres tels que les fréquences d&#39;appel, la bande passante, la durée, et l&#39;heure exacte de l&#39;USV émis. Ce dernier permet la corrélation des USV à l&#39;heure exacte avant ou après la drogue est auto-administré. Cela permet USV pour être utilisé comme mesures en temps réel la réponse émotionnelle chez le rat à des cas précis pendant la procédure expérimentale. </li></ol></li></ol> Les résultats représentatifs: <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig1.jpg" alt="Figure 1" /> Figure 1:. Spectogramme affichage d&#39;une large USV 22 kHz appels longue dans la gamme 22 kHz sont déclenchés en conjonction avec des stimuli aversifs et on pense qu&#39;ils reflètent un état ​​émotionnel négatif. <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig2.jpg" alt="Figure 2" /> Figure 2: affichage spectogramme de 50-kHz USV court &quot;à plat&quot; et &quot;modulation de fréquence&quot; 50-kHz USV sont déclenchés dans l&#39;anticipation et la cocaïne au cours d&#39;auto-administration.. Ils sont associés à une incidence positive. <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig3.jpg" alt="Figure 3" /> Figure 3:. Induite par la cocaïne 50 kHz USV gamme graphique représente USV (10 sec poubelles), a suscité, avant et après les injections de cocaïne auto-administré (0,75 mg / kg / inj) chez un rat représentant le jour 5 de la cocaïne auto-administration séances. Immédiatement après le placement au sein de la chambre de conditionnement opérant et avant la disponibilité de la cocaïne, de cocaïne ont été provoqués par anticipation USV et pendant l&#39;auto-administration, induite par la cocaïne USV ont été émises.

<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>

Rats vocalisent dans les fréquences ultrasoniques qui remplissent une fonction sociale et communicative et exprimer subjective 1,2 états émotionnels. 22 kHz USV sont déclenchées par des événements qui provoquent l&#39;anxiété et de détresse, telles que les indices choc électrique, la présence de prédateurs, les médicaments aversifs et 2,3 défaite sociale. Par conséquent, ces USV généralement longue (&gt; 0,3 s) sont censés représenter un état d&#39;affect négatif de l&#39;animal. Inversement, plus courte de 50 kHz USV (&gt; 0,3 s) sont émis au cours et en prévision des rencontres positives, comme l&#39;alimentation, l&#39;accouplement et le jeu social, et ont donc été lié à un état ​​émotionnel positif de l&#39;animal 2,4. Ces appels ont également été associés à renforcer les événements liés à l&#39;activation du système dopaminergique 5. Par exemple, augmenté de 50 kHz USV ont été suscitées par des injections systémiques de cocaïne 6 ou 7 d-amphétamine et les environnements précédemment lié avec les médicaments de 8-10 abus. Il a été proposé que l&#39;augmentation de l&#39;activité locomotrice chez les rongeurs ont trait à la motivation accrue et un comportement appétitif 11-14. Cependant, cette relation est indirecte mieux. En étudiant l&#39;émergence et la persistance de USV des fréquences particulières, il est possible d&#39;avoir un aperçu des effets émotionnels de divers aspects de l&#39;expérience de drogue. Dans ce dispositif expérimental, nous avons recueilli des enregistrements USV immédiatement avant et pendant l&#39;auto-administration de drogue séances. Cela nous a permis d&#39;examiner le développement de l&#39;attente des médicaments pendant l&#39;intervalle de non-drogue juste avant le début de la session et à évaluer les effets directs de la cocaïne sur USV. Le médicament d&#39;auto-administration chez le rat méthode permet de contrôler directement leurs propres niveaux de consommation de drogue des animaux et de développer des attentes précises de l&#39;heure et la fréquence d&#39;administration du médicament. En conséquence, USV détectés lors de ces séances reflètent les attentes précises de l&#39;administration de médicaments. En outre, USV peuvent être évalués pendant les intervalles avant la disponibilité des médicaments (par exemple, USV anticipation), chez les rats recevant expérimentateur médicaments administrés, et lors des essais d&#39;extinction de drogue. Par conséquent, les changements dans l&#39;affect associé à l&#39;anticipation de drogue, l&#39;administration de médicaments non contingent et l&#39;abstinence de drogue peuvent également être déterminés. Analyses des changements USV au cours de l&#39;exposition au médicament à court et à long terme pourrait fournir une interprétation plus détaillée des effets sur le fonctionnement de l&#39;exposition au médicament affectif. En plus de l&#39;auto-administration de drogue expériences, les enregistrements USV dans des chambres opérant peut également être utilisé pour une variété d&#39;autres manipulations du comportement associés à une récompense ou l&#39;aversion, tels que boire de l&#39;alcool, le renforcement des aliments, et de conditionnement de la peur et des procédures d&#39;extinction. Détails importants méthodologiques Comme le logiciel MedPC peut être utilisé pour manipuler avec précision des conditions expérimentales, telles que la disponibilité de levier et des conditions d&#39;éclairage, de son utilisation en combinaison avec l&#39;enregistrement et l&#39;analyse permet USV effets émotionnels de présentations de drogue associé cue (c&#39;est à dire, des présentations de lumière ou d&#39;autres stimuli sensoriels) et les effets directs de la prise du médicament à déterminer. Par conséquent, pour assurer chevauchement des échéanciers d&#39;auto-administration des procédures et des enregistrements USV, il est crucial que les deux logiciels (par exemple, MedPC et enregistreur) sont activés simultanément au début de chaque session. En raison de l&#39;énorme quantité de l&#39;espace numérique nécessaire pour stocker les données USV (par exemple, un fichier sonore de 10 minutes nécessite environ 250 Mo), il faut être prudent lorsque plusieurs animaux sont exécutés sur un système informatique unique dans le même temps. Afin d&#39;éviter les erreurs d&#39;enregistrement, la taille de la RAM du système informatique d&#39;enregistrement besoins seront importants (1-2 Go). Autres moyens pour diminuer les erreurs d&#39;enregistrement incluent abaisser la résolution USV pendant l&#39;enregistrement et / ou réduire le nombre d&#39;animaux s&#39;exécuter en même temps. En outre, il est important que le chercheur est vigilant à tous les aspects de la collecte des données dans la procédure expérimentale. Par exemple, l&#39;accumulation d&#39;une grande quantité de données d&#39;enregistrement sur le disque dur peut provoquer le programme d&#39;enregistrement USV pour faire une pause. Dans ce cas, le programme d&#39;enregistrement aurait besoin d&#39;être redémarré immédiatement pour éviter toute perte de données et USV désynchronisation des USV avec d&#39;autres mesures comportementales. Les conditions environnementales peuvent influencer appelant USV. Par exemple, le contact par un humain inconnu peut causer à l&#39;animal de émettent négative de 22 kHz appels, ce qui pourrait être confondu avec une aversion pour les conditions expérimentales. Par conséquent, la manipulation intensive avant de manipulations expérimentales est un aspect important des expériences comportementales. En outre, les nouveaux environnements, depuis peut également susciter des non-spécifique des appels USV, les animaux doivent être habitués à l&#39;environnement de test si possible.

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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

Médicaments d&#39;auto-administration des procédures sont couramment utilisées pour étudier les changements comportementaux et neurochimiques associés à la toxicomanie humaine, la dépendance et de rechute. Différents types d&#39;activité comportementale sont couramment utilisés comme mesures de la motivation chez les animaux. Toutefois, un élément crucial de la rechute toxicomanie chez les cocaïnomanes abstinents est «l&#39;état de manque», ce qui est difficile à modéliser chez l&#39;animal, comme il arrive souvent en l&#39;absence de comportements manifestes. Pourtant, il est possible que la classe des vocalisations ultrasoniques (USV) chez le rat peut être un marqueur utile pour des réponses affectives à l&#39;administration du médicament, l&#39;anticipation de drogue et de l&#39;avidité de drogue, même. Rats vocalisent dans les fréquences ultrasoniques qui servent une fonction communicative et d&#39;exprimer des états émotionnels subjectifs. Plusieurs études ont montré que les différentes gammes de fréquences sont associés aux appels négatifs et positifs des états émotionnels. Par exemple, les appels à haute fréquence (&quot;50-kHz&quot;) sont associés à l&#39;affect positif, alors que les appels à basse fréquence (&quot;22-kHz&quot;) représentent un état émotionnel négatif. Cet article décrit une procédure pour évaluer USV rat liés à la cocaïne quotidiennement l&#39;auto-administration. Pour cette procédure, nous avons utilisé la norme levier unique opérant logés dans des chambres atténuation sonore des boîtes pour la cocaïne auto-administration des séances et utilisé micros à ultrasons, le matériel d&#39;enregistrement multi-canal et de logiciels spécialisés pour détecter et analyser USV. USV mesures reflètent l&#39;émotivité des rats avant, pendant et après la disponibilité des médicaments et peut être corrélée avec la drogue couramment évalué l&#39;auto-administration des données comportementales réponses levier tels, entre la réponse-intervalles et l&#39;activité locomotrice. Depuis USV peuvent être évalués pendant les intervalles avant la disponibilité des médicaments (par exemple, USV anticipation) et lors des essais d&#39;extinction de drogue, les changements dans l&#39;affect associé à l&#39;anticipation de drogue et l&#39;abstinence de drogue peuvent également être déterminés. En outre, la détermination des changements USV au cours de l&#39;exposition à court et à long terme de médicaments peuvent fournir une interprétation plus détaillée des effets sur le fonctionnement de l&#39;exposition au médicament affectif.

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Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

L&#39;auto-administration de drogue et les vocalisations ultrasoniques (USV) sont utilisés comme des évaluations comportementales dans la recherche animale, mais rarement en association. Le but de cet article est de décrire les avantages de l&#39;USV enregistrement pendant l&#39;auto-administration de drogue procédures pour évaluer les réponses affectives à l&#39;expérience de drogue.

Évaluation de vocalisations ultrasoniques Pendant médicaments auto-administration chez le rat

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 vues.  University of Texas at Austin. L'auto-administration de drogue et les vocalisations ultrasoniques (USV) sont utilisés comme des évaluations comportementales dans la recherche animale, mais rarement en association. Le but de cet article est de décrire les avantages de l'USV enregistrement pendant l'auto-administration de drogue procédures pour évaluer les réponses affectives à l'expérience de drogue.

Vidéo: 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.

Formation ciblée des vocalisations ultrasoniques chez les rats âgés et les parkinsoniens

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

Recherche

Neurosciences

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.

Les méthodes de l&#39;administration par voie intraveineuse auto dans un modèle de souris

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.

Utilisation de neuro-imagerie fonctionnelle par ultrasons rupture de la barrière hémato-encéphalique et le manganèse-IRM

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.

Microdialyse d&#39;éthanol au cours de l&#39;éthanol détermination opérant auto-administration et d&#39;éthanol par chromatographie en phase gazeuse

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.

Pyramidotomy unilatérale de la cortico Tract chez le rat pour l&#39;évaluation des thérapies de neuroplasticité induisant

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.

Évaluation de la viabilité neuronale à l&#39;aide de diacétate de fluorescéine-iodure de propidium Double coloration dans la culture du neurone de granulé céréalier

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.

Biologie cellulaire quantitative de neurodégénération chez la drosophile grâce à l’analyse impartiale des protéines fluorescent étiquetées à l’aide de 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.

Microdialyse d’acides aminés excitateurs durant les enregistrements EEG en se déplaçant librement des Rats

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.

Évaluation multifactorielle du comportement moteur chez les rats après une blessure unilatérale d’écrasement du nerf sciatique

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 ...

Prélèvement de liquide céphalo-rachidien et de sang chez le rat avec enregistrement EEG simultané

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.

Pleins feux sur l’auteur : Obtention d’échantillons de LCR et de sang de haute qualité pour la découverte de biomarqueurs de l’épilepsie 

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.

Prélèvement de liquide céphalorachidien et de sang de la veine caudale latérale chez le rat pendant les enregistrements EEG

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