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In questo articolo

  • Riepilogo
  • Abstract
  • Introduzione
  • Protocollo
  • Risultati
  • Discussione
  • Divulgazioni
  • Riconoscimenti
  • Materiali
  • Riferimenti
  • Ristampe e Autorizzazioni

Riepilogo

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

Cues che sono contingentemente associati al incondizionato, stimoli gratificanti in grado di acquisire le proprietà gratificanti se stessi attraverso un processo noto come l'attribuzione di incentivi rilevanza, o la trasformazione di stimoli neutri in attraente, "volevano 'stimoli in grado di motivare il comportamento. Pavloviano approccio condizionato (PCA) sviluppa dopo la presentazione risposta indipendente di uno stimolo condizionato (CS, ad esempio, una leva) che prevede l'erogazione di uno stimolo incondizionato (US, ad esempio, un pellet cibo) e può essere utilizzato per misurare incentivo salienza durante la formazione, tre modelli. le risposte del condizionate (CRS) in grado di sviluppare:. Il comportamento segno-tracking (CS-diretto CR), obiettivo-tracking comportamento (US-diretto CR), e una risposta intermedia (sia CRS) Sign-trackers attribuiscono incentivi rilevanza per premiare relative spunti e sono più vulnerabili a cue-indotta ripristino della droga in cerca così come altri comportamenti di dipendenza legati, facendo PCA una pentolaProcedura entially prezioso per lo studio della vulnerabilità dipendenza. Qui, descriviamo i materiali ei metodi utilizzati per suscitare comportamenti PCA da ratti, nonché analizzare e interpretare il comportamento PCA nei singoli esperimenti.

Introduzione

Il passaggio del consumo di droga alla dipendenza comporta complesse interazioni tra pavloviano e strumentale 1,2 apprendimento. Durante farmaci di assunzione e di droga in cerca di comportamenti, azioni e risultati vengono apprese attraverso processi strumentali; tuttavia, i rapporti tra gli stimoli (ad esempio, stecche legati alla droga) ed i benefici sono apprese anche attraverso processi di Pavlov. Spunti Pavlovian acquistano valore predittivo, ma possono anche acquisire incentivo motivazionale valore 3, per cui diventano attraente, desiderabile, e in grado di promuovere e mantenere premiare il comportamento di ricerca 4.

Molte procedure di indagine ricompensa di apprendimento negli animali, tuttavia, non consentono l'disentanglement di predittivo rispetto incentivo apprendimento motivazionale. Nelle procedure di droga auto-amministrazione, ad esempio, entrambe le contingenze strumentali e di Pavlov sono tipicamente impiegati, in modo tale che i ratti imparare a compiere un'azione (ad esempio, il naso-poking, leva pressatura, ecc), al fine di ricevere un risultato (cioè, l'infusione di farmaci per via endovenosa). Il risultato gratificante è anche accoppiato con stimoli Pavlovian (ad esempio, l'illuminazione di una porta naso-poke, presentazione spunto luce, il suono della pompa di infusione, sensazione interoceptive di consegna del liquido nel sangue, etc.). Spesso non è chiaro in queste procedure se segnali stanno sostenendo azioni goal-directed semplicemente a causa della loro relazione predittiva con la ricompensa, o se hanno acquisito spunti di incentivazione proprietà motivazionali dei loro propri.

Per isolare sperimentalmente il valore motivazionale incentivo da il valore predittivo di stimoli pavloviani, il nostro laboratorio utilizza una procedura pavloviano approccio condizionato (APC) al fine di individuare i ratti che attribuiscono incentivi rilevanza per premiare legati spunti. Durante una sessione di allenamento, uno stimolo condizionato (CS, ad esempio, una leva) di risposta indipendentemente predice il Delivery di uno stimolo incondizionato (US, ad esempio, un pellet cibo). Nel corso di sessioni di formazione più, tre fenotipi sviluppano: segno-tracking (CS-diretto risposta condizionata [CR]), obiettivo-tracking (US-diretto CR), e una risposta intermedia (entrambi CRS). Per il gol-trackers (GTS), il CS viene utilizzato come un fattore predittivo di consegna ricompensa; tuttavia, per il segno-trackers (STS), il CS è attribuito con incentivo rilevanza, diventando attraente e desiderabile. In questa recensione, si delineano le attrezzature, l'installazione e l'elaborazione dei dati necessari per eseguire una procedura di PCA. Inoltre, forniamo risultati rappresentativi della formazione PCA, delineano importanti considerazioni sperimentali, e discutere l'utilità putativo di procedure PCA nelle indagini dipendenza e di altri disturbi neuropsichiatrici.

Protocollo

Tutte le procedure sono state approvate dal Comitato Università sull'uso e cura degli animali (UCUCA; University of Michigan, Ann Arbor, MI).

1. attrezzature e software

  1. Ottenere camere operante commerciali e dispositivi. Vedere Materiali Tabella.
  2. formazione condotta nel ratto camere di condizionamento operante (larghezza 24,1 centimetri × 20,5 centimetri di profondità x 29,2 cm di altezza), situata in armadi suono attenuando con ventilatori per fornire il rumore ambientale.
  3. Dotare ciascuna camera con una rivista pellet (presa), in posizione centrale nella larghezza 21,6 cm parete frontale della camera operante 3 cm sopra il pavimento griglia in acciaio inox. Assicurarsi che il magazzino pellet contiene un sensore a infrarossi che è in grado di rilevare voci testa nel dispositivo.
  4. Collegare la rivista pellet ad un distributore di pellet, che offre pellet cibo banane al gusto (45 mg).
  5. In modo contro-bilanciato, posizione uno retrattile lever (CS) circa 2,5 cm su entrambi i lati del recipiente pellet (sinistra o destra) 3 cm dal pavimento griglia in acciaio inox.
  6. Assicurarsi che la leva contiene una luce LED all'interno spunto per fare leva estesa visivamente più cospicuo.
  7. Se si utilizza una leva a scomparsa, calibrare la leva mettendo a 10 g peso di regolazione sulla parte superiore della leva, e quindi regolando la vite di calibrazione (si trova sulla parte superiore del dispositivo) con una chiave dado esagonale finché il peso da sola è in grado di deprimere la leva.
  8. Dotare un rosso casa luce alla sommità della camera sulla parete opposta recipiente rivista.
    Nota: Una luce casa rossa viene utilizzato per aumentare la vistosità della leva illuminato.

2. Formazione PCA

  1. Pair-casa adulti maschi Sprague Dawley (ratti 250-300 g) al momento dell'arrivo e lasciarli riposare per almeno due giorni nella colonia abitazioni, che si mantiene su un ciclo di 12 ore luce / buio.
  2. maneggiato EAratto ch per almeno 1 minuto al giorno per due giorni al fine di acclimatare i ratti al contatto umano. Fornire ratti ad libitum accesso al cibo e all'acqua nella colonia custodia.
  3. Familiarizzare ratti con i pellet cibo banane al gusto mettendo pellet cibo nelle loro gabbie casa (circa 15 pellet per ratto) per due giorni, a partire da tre giorni prima della formazione PCA.
    Nota: Se ratti sono alloggiato in coppia, è utile dividere i pellets in modo uniforme su due lati della gabbia casa.
  4. Programma pretraining
    Nota: Tutti i nostri programmazione viene effettuata utilizzando MEDState Notation (per Med Associates, software), e il manuale è disponibile on-line (mednr.com/pdf/doc003_MedPCProgramr.pdf). I programmi sono scritti come documenti di testo non formattati (ad esempio, ASCII o di testo DOS) utilizzando MedState Notation, salvati con la corretta estensione (ad esempio, [nome del file] .mpc), poi tradotto utilizzando il programma MED-PC, Trans IV. Tutti questi passaggi sono forniti in dettaglio nel suddetto proprogrammazione manuale.
    1. Creare un programma che fornisce preformazione cinquanta pellet cibo su un tempo variabile (VT) pianificazione 30 sec 5 min dopo l'inizio del programma (cioè, un pellet cibo è consegnato in media ogni 30 secondi, ma la consegna effettiva varia casualmente tra 0- 60 sec).
    2. Scrivere il programma preformazione tale che la luce casa rossa è sopra, ma la leva rimane retratto per la durata del programma (circa 25 min).
    3. Eseguire preformazione e tutte le successive sperimentazione durante il ciclo di luce.
    4. Un giorno prima della formazione PCA, posizionare ogni ratto in una camera operante, chiudere e bloccare la porta della camera, e chiudere la porta dell'armadio suono attenuazione.
    5. Avviare il programma di preformazione il più presto possibile dopo aver fatto ogni ratto nella sua camera.
    6. Rimuovere ogni ratto dalla sua camera appena possibile dopo che il programma termina.
    7. Registrare il numero di pellet consumati ed escludere ratti che non consumano tutta lapellet da ulteriori test.
  5. Creare un programma di formazione PCA che offre 25 studi in circa 40 minuti, a partire 1 min dopo l'inizio del programma.
    1. Scrivere il programma in modo che durante ciascuna prova la leva si estende nella camera e illuminato per 8 sec.
    2. Programma leva retrazione da seguire immediatamente la consegna risposta indipendente di una pellet cibo nel magazzino pellet.
    3. Separare ogni processo su un programma sec VT 90 (vale a dire, l'estensione della leva e la successiva consegna degli alimenti a pellet si verifica in media ogni 90 secondi, ma la consegna effettiva varia in modo casuale tra 30-150 sec).
    4. Mettere ogni ratto in una camera di condizionamento, chiudere e bloccare la porta della camera, e chiudere la porta dell'armadio suono attenuazione.
    5. Avviare il programma di formazione PCA appena possibile dopo la collocazione ogni ratto nella sua camera.
    6. Rimuovere ogni ratto dalla sua camera appena possibile dopo che il programma termina.
    7. Eratti xclude che non consumano tutti i pellet da ulteriori test.

3. Elaborazione dati

  1. Trasferire i dati in uscita ad un foglio di calcolo (ad esempio, un foglio elettronico).
  2. Creare un profilo che estrae informazioni di identificazione (numero soggetto, data di inizio, ora di inizio e numero di casella), così come le informazioni in uscita (numero e la latenza di presse a leva e le voci di giornale).
    Nota: Negli esperimenti, voci rivista non-CS vengono estratti anche dal profilo. Definire le voci di riviste non-CS come voci nella rivista che si verificano al di fuori del periodo sec CS 8 e durante la VT 90 sec (cioè 60-120 sec) periodo durante il quale la leva non è estesa.
  3. Ulteriori elaborare i dati tappatura latenze entrata leva stampa e riviste a 8 sec (cioè la durata della presentazione CS). Ciò può essere ottenuto in foglio attraverso la funzione IF: IF (X> 8,8, X).
  4. calcolare i punteggibias di risposta (ad esempio, il numero totale di presse a leva e le voci di riviste per una sessione; [presse a leva - voci rivista] / [presse a leva + voci Rivista]), il punteggio di latenza (cioè, latenza media per effettuare una pressa a leva o la messa rivista durante una sessione; [entry latenza rivista - premere la leva di latenza] / 8), e la differenza di probabilità (cioè, la proporzione di presse a leva o voci magazine; [premere la leva probabilità - rivista di entrata probabilità]) 5.
    Nota: Con queste formule, tutti gli spartiti dovrebbero variare tra 1.0 e -1.0.
  5. Calcolare un punteggio indice di APC per ogni ratto facendo la media relativa polarizzazione di risposta, il punteggio di latenza, e la differenza di probabilità all'interno di ogni singola sessione.
    Nota: Il punteggio indice di APC dovrebbe essere compresa tra 1.0 e -1.0.

Risultati

Abbiamo scoperto che 5-7 sessioni giornaliere di allenamento PCA è sufficiente per ratti fenotipo come STS, GT, e responder intermedi (IRS), anche se i ratti possono essere addestrati ulteriormente in base alle esigenze di un particolare laboratorio o esperimento. Fenotipizzazione si basa su punteggi PCA indice, che sono calcolati mediando il bias di risposta, il punteggio di latenza, e la differenza probabilità di sessioni individuali come precedentemente descritto nel protocollo. Fen...

Discussione

formazione PCA può essere utilizzato per determinare la variazione individuale nella tendenza ad attribuire incentivi rilevanza agli stimoli condizionati, che è stato sostenuto di essere una componente importante di vulnerabilità dipendenza. Ad esempio, è stato precedentemente dimostrato che STs attribuiscono incentivi salienza di cibo e di droga spunti 6, ed entrambi alimentare e spunti legati alla droga attivare regioni cerebrali simili all'interno di un circuito amygdalo-striato-talamo in STS-...

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Riconoscimenti

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).

Materiali

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 

Riferimenti

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