JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

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

In This Article

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

Summary

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

Abstract

רמזים כי הם זיווג מותנה עם גירויים בלתי מותנים, מתגמל יכול לרכוש נכסים מתגמלים עצמם באמצעות תהליך המכונה בייחוס חשיבות תמריץ, או את הטרנספורמציה של גירויים ניטראליים לתוך אטרקטיבי, "רצו" גירויים מסוגלים למעשים מניעים. גישה מותנית הפבלובית (PCA) מפתחת לאחר המצגת עצמאי תגובת גירוי מותנה (CS; למשל, מנוף) היא שמנבא את המסירה של גירוי מותנה (ארה"ב, לדוגמה, גלולת מזון) וניתן להשתמש בו כדי למדוד תמריץ בולט במהלך אימונים, שלוש דפוסים. תגובות מותנות של (CRS) יכול לפתח:. כניסת מעקב אחר התנהגות (CS-מכוון CR), התנהגות מעקב מטרה (ארה"ב מכוון CR), ומענה ביניים (הן CRS) כניסה עוקב מייחסים חשיבות תמריץ לתגמל הקשורות רמזים והם פגיעים יותר שבה נגרמת קיו של סמים מבקשים וכן התנהגויות התמכרות קשורה אחרים, מה שהופכים PCA סירהליך יקר entially ללימוד פגיעות התמכרות. כאן אנו מתארים חומרים ושיטות בשימוש כדי לעורר התנהגות PCA חולדות כמו גם לנתח ולפרש התנהגות PCA בניסויים בודדים.

Introduction

המעבר של שימוש בסמים כדי התמכרות כרוך יחסי הגומלין המורכבים שבין 1,2 למידה פבלובית ואינסטרומנטלית. במהלך התנהגויות תרופת לקיחת תרופה שוחרות, פעולות ותוצאות נלמדות באמצעות תהליכים אינסטרומנטלית; עם זאת, מערכת יחסים בין גירויים (למשל, רמזים הקשורים לסמים) והטבות גם נלמדים באמצעות תהליכים פבלובית. רמזים הפבלובית לרכוש ערך מנבא, אך הם יכולים גם לרכוש ערך 3 מוטיבציה תמריץ, לפיו הם הופכים אטרקטיביים, רצוי, ומסוגלים בקידום ושמירה שוחרת גמול התנהגות 4.

נהלים רבים חוקרים גמול למידה בחיות, לעומת זאת, אינם מאפשרים את הַתָרַת סְבַך של חזוי לעומת למידת מוטיבצית תמריץ. בשנת מנהל עצמי נהלי סמים, למשל, הן תלויות אינסטרומנטליות הפבלובית בדרך כלל מועסק, כך חולדות ללמוד לבצע פעולה (למשל, אף-פוקיng, ידית לחיצה, וכו ') על מנת לקבל תוצאה (כלומר, עירוי סמים תוך ורידית). התוצאה המתגמלת גם היא זיווג עם גירויים הפבלובית (למשל, תאורה של נמל אף-לתקוע, מצגת אור קיו, צליל של המשאבה אינפוזיה, תחושת interoceptive של אספקת נוזלים לתוך זרם דם, וכו '). זה בדרך כלל לא ברור בנהלים אלה אם רמזים תומכים פעולות מטרתית פשוט בגלל היחסים החזויים שלהם עם הפרס, או אם רמזים רכשו נכסי מוטיבצית תמריץ משלהם.

על מנת לבודד את ערך מוטיבצית תמריץ ניסיוני מהערך החזוי של גירויים הפבלובית, במעבדה שלנו משתמשת בגישה מותנית הפבלובית הליך (PCA) על מנת לזהות חולדות מייחסות חשיבות תמריץ לתגמל הקשורים רמזים. במהלך אימון, גירוי מותנה (CS; למשל, מנוף) בתגובה-עצמאית מנבאת את delivery של גירוי מותנה (ארה"ב, לדוגמה, גלולת מזון). במהלך אימונים מרובים, שלושה פנוטיפים לפתח: לחתום מעקב (תגובה מותנית מכוונת CS [CR]), מטרת מעקב (ארה"ב מכוון CR), ומענה ביניים (הן CRS). לקבלה-עוקב מטרה (GTS), הקל CS מנוצל כמנבא של משלוח הפרס; עם זאת, עבור הכניסה עוקב (STS), הקל CS מיוחסת עם חשיבות תמריץ, הופך להיות אטרקטיבי ורצוי. בסקירה זו, אנו המתארים את הציוד, ההתקנה, ועיבוד הנתונים הדרוש כדי לבצע הליך PCA. בנוסף, אנו מספקים תוצאות נציג של אימון PCA, להתוות שיקולים ניסיוניים חשובים, ולדון השירות המשוער של נהלי PCA בחקירת התמכרות והפרעות נוירו-פסיכיאטריות אחרות.

Protocol

כל הנהלים אושרו על ידי הוועדה הכלל אוניברסיטאית על השימוש והטיפול של בעלי חיים (UCUCA; אוניברסיטת מישיגן, אן ארבור, מישיגן).

ציוד 1. ותוכנה

  1. השג תאים מסחריים אופרנטית והתקנים. ראה חומרי טבלה.
  2. אימון התנהגות בתאי התניה אופרנטית חולדה (רוחב 24.1 ס"מ × גובה 20.5 ס"מ עומק x 29.2 ס"מ), הממוקם בארונות הפחתת-קול עם אוהדים אוורור לספק רעש הסביבה.
  3. לצייד כל תא עם מגזין גלולה (קיבול), במיקום מרכזי בקיר 21.6 ס"מ רוחב מול תא אופרנטית 3 ס"מ מעל הרצפה רשת נירוסטה. ודא כי מגזין הגלול מכיל חיישן אינפרא אדום כי הוא מסוגל לאתר ערכי ראש לתוך מכשיר.
  4. חבר את המגזין הגלול מנפק גלול, אשר מספקים כדורי מזון בטעם בננה (45 מ"ג).
  5. באופן נגדי מאוזן, עמדה אחת נשלף leVer (CS) כ 2.5 ס"מ מכל צד של כלי קיבול גלולה (ימין או שמאל) 3 ס"מ מעל הרצפה רשת נירוסטה.
  6. ודא כי הידית מכילה אור לבן LED בתוכו לעשות את הידית המורחבת יותר ויזואלית בולט.
  7. אם תוך כדי שימוש בידית נשלף, לכייל את הידית על ידי הצבת משקל כיול 10 גרם על גבי הידית, ולאחר מכן התאמת בורג הכיול (הממוקם על גבי המכשיר) עם מפתח ברגים אגוז hex עד משקל בפני עצמו הוא מסוגל לדכא את הידית.
  8. לצייד בית-אור אדום בחלק העליון של החדר על הקיר ממול קיבול המגזין.
    הערה: אור הבית אדום משמש להגדלת הבולטות של מנוף המואר.

2. הדרכה PCA

  1. זוג ללא צורך במיקור חוץ זכר בוגר חולדות ספראג Dawley (250-300 גרם) עם ההגעה ולהשאיר אותם ללא הפרעה במשך ימים לפחות במושבת הדיור, אשר נשמרו על מחזור 12 שעות אור / חושך.
  2. בעדינות להתמודד eaעכברוש ch 1 דקות לפחות ליום יומיים כדי לאקלם את החולדות מגע יד אדם. ספק גישה כרצונך חולדות למזון ומים במושבת הדיור.
  3. להכיר חולדות עם כדורי מזון בטעם הבננה ידי צבת כדורים מזון בכלובים בביתם (כ -15 כדורים לכל חולדה) במשך ימים, החל שלושה ימים לפני אימון PCA.
    הערה: אם חולדות הם שוכנו זוג, כדאי לחלק את הכדורים באופן שווה על שני צדדים של הכלוב הביתה.
  4. תוכנית Pretraining
    הערה: כל תיכנות שלנו מתבצע באמצעות סימון MEDState (עבור מד Associates, תוכנה), ואת המדריך זמין באופן מקוון (mednr.com/pdf/doc003_MedPCProgramr.pdf). תוכניות נכתבות כמסמכי טקסט לא מעוצב (למשל, ASCII או טקסט DOS) באמצעות MedState סימון, נשמרו עם הסיומת הראויה (כלומר, [filename] .mpc), ואחר כך תרגם באמצעות תכנית MED-PC, חוצת IV. כל הצעדים האלה ניתנים ביתר פירוט הפר הנ"לgramming ידנית.
    1. צור תכנית pretraining המספק חמישים כדורים מזון על דקות משתנה זמן (VT) 30 שניות זמני 5 לאחר תחילת התכנית (כלומר, גלולת מזון אחד מועברת בממוצע כל 30 שניות, אבל מסירה בפועל משתנים באופן אקראי בין 0- 60 שניות).
    2. כתוב את תכנית pretraining כזה שאור הבית אדום הדולק, אך המנוף נותר חזר בו למשך התכנית (כ -25 דקות).
    3. בצע pretraining וכל ניסויים עתידיים במהלך מחזור אור.
    4. יום אחד לפני אימון PCA, למקם כל חולדה לתוך התא אופרנטית, קרוב ולסגור את דלת החדר, ולסגור את דלת ארון הפחתה-קול.
    5. הפעילו את תוכנית pretraining בהקדם האפשרי לאחר הצבת כל חולדה בתא שלה.
    6. הסר כל עכברוש מהחדר שלה בהקדם האפשרי לאחר סיום התכנית.
    7. רשום את מספר כדורי הנצרכות לכלול חולדות אינם צורכים את כלכדורים מן בדיקות נוספות.
  5. צור תוכנית אימונים PCA המספק 25 ניסויים כ 40 דק ', החל מיום 1 דקות לאחר תחילת התוכנית.
    1. כתוב את התכנית כך שבמהלך כל ניסוי שהידית מורחבת לתוך התא והאירה במשך 8 שניות.
    2. תכנית הכחשת מנוף להיות ומייד אחריו המשלוח עצמאי-התגובה של גלולת מזון אחד לתוך המגזין הגלול.
    3. פרד בין משפט על פי לוח זמנים שני 90 VT (כלומר, רחבת מנוף ומסירת גלולת מזון עוקבת מתרחשות בממוצע כל 90 שניות, אבל מסירה בפועל משתנים באופן אקראי בין 30-150 שניות).
    4. מניח כל חולדה לתוך תא מיזוג, קרוב ולסגור את דלת החדר, ולסגור את דלת ארון הפחתה-קול.
    5. הפעילו את תוכנית האימונים PCA בהקדם האפשרי לאחר הצבת כל חולדה בתא שלה.
    6. הסר כל עכברוש מהחדר שלה בהקדם האפשרי לאחר סיום התכנית.
    7. Eחולדות xclude שאינם צורכים כל כדורי מן בדיקות נוספות.

3. עיבוד נתונים

  1. להעביר מידע הפלט גיליון אלקטרוני (למשל, מסמך אלקטרוני).
  2. יצירת פרופיל המפיקה פרטים מזהים (מספר הנושא, תאריך התחלה, שעת התחלה, ומספר מסגרת) וכן מידע פלט (מספר וזמן המתנה של בתי מנוף וערכי המגזין).
    הערה: בניסויים, ערכי מגזין הלא CS המחולצים גם על ידי הפרופיל. הגדר ערכי המגזין הלא CS כערכי לתוך המגזין המתרחשות מחוץ התקופה 8 שניות CS ובמהלך שניות 90 VT (כלומר, 60-120 שניות) התקופה שבה המנוף לא תוארך.
  3. בהמשך לעבד את הנתונים על ידי מכסת השהיות כניסה לחץ מגזין מנוף ב 8 שניות (כלומר, משך המצגת CS). זו יכולה להיות מושגת בגיליון האלקטרוני באמצעות הפונקציה IF: IF (X> 8,8, X).
  4. חישוב ציוניעבור הטיית דיווח (כלומר, מספר כולל של בתי מנוף וערכי מגזין לישיבה; [בתי מנוף - ערכי מגזין] / [בתי מנוף + ערכי מגזין]), ציון חביון (כלומר, השהיה ממוצעת לבצע מנוף לחץ או כניסת מגזין במהלך פגישה; [החביון כניסת מגזין - מנוף חביון העיתונות] / 8), והבדל הסתברות (כלומר, שיעור בתי מנוף או ערכי מגזין; [הסתברות מנוף עיתונות - הסתברות כניסת מגזין]) 5.
    הערה: עם נוסחאות אלה, כל ציוני צריך לנוע בין 1.0 ו -1.0.
  5. חישוב ציון מדד PCA עבור כל חולדה על ידי ממוצעי ההטיה בתשובתה, חביון ציון, והבדל הסתברות בתוך כל פגישה אישית.
    הערה: הציון במדד PCA צריך לנוע בין 1.0 ו -1.0.

תוצאות

מצאנו כי 5-7 הפעלות יומיות של אימון PCA מספיקה כדי חולדות פנוטיפ כמו STS, GTS, המגיבים ביניים (IRS), למרות חולדות ניתן לאמן נוספת המבוסס על הצרכים של מעבדה או ניסוי מסוים. Phenotyping מבוסס על עשרות מדד PCA, המחושבים על ידי חישוב ממוצע הטיית דיווח, ציון חביון, והבדל ה?...

Discussion

אימון PCA יכול לשמש כדי לקבוע וריאציה בודדת הנטייה לייחס חשיבות תמריץ לרמזים מותנים, אשר נטען להיות מרכיב החשוב של פגיעות התמכרות. לדוגמא, זה כבר הוכיח בעבר כי STS מייחס חשיבות תמריץ הוא רמזי המזון ותרופות 6, ושניהם באוכל רמזים הקשורים לסמים להפעיל האזורים במוח דומ...

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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

Materials

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

References

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

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

108autoshapingphenotyping

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved