Questo lavoro è stato finanziato da sovvenzioni NIH RO1DA014640 e 3R01DA014640-05S1, l&#39;Università del Texas VP Research Office (CLD), NIDA programma di approvvigionamento della droga, e l&#39;Università del Texas Waggoner Centro per l&#39;alcol e le tossicodipendenze di ricerca di Bruce Jones-Graduate Fellowship (EYM) . Ringraziamo Lia McAleer, Mohamed Abdalla, Neha Thakore, Byron Barksdale, Tiffany Nguyen, Tian Tian, ​​Owen Hunter, proy Phongsawad, Helen Reed, Rachel Chavana, Linda Ju e Rosie Maddox per la loro assistenza in USV analisi dei dati.

*= Punti importanti <ol><li> Ben gestiti maschile ratti Sprague-Dawley sono addestrati a premere con leva ricompensa in cibo (45 mg di saccarosio pellet; Bio-Serv, Frenchtown, NJ). </li><li> * Cateteri per via endovenosa sono costruiti in acciaio inossidabile cannula (Plastica One, VA) e tubi Silastic. Ratti sottoposti a una procedura di cateterizzazione giugulare chirurgica per consentire droga auto-somministrazione. Dopo l&#39;intervento chirurgico, pervietà del catetere viene mantenuta quotidianamente con vampate di calore con 0,1 ml di una soluzione salina allo 0,9%, eparina e soluzione Timentin. </li><li> Cocaina (Inventario Drug NIDA e Fornitura e programma di controllo; RTI International, Research Triangle Park, Carolina del Nord) utilizzato in questo esperimento è stato dissolto in soluzione salina isotonica (0,9%) nelle concentrazioni dose appropriata in base al peso degli animali (0,75 mg / kg / iniezione ) in modo che ciascuna iniezione è 0,1 ml. Animali di controllo hanno ricevuto una soluzione salina allo stesso volume / iniezione. </li><li> * L&#39;apparecchio utilizzato per la droga auto-amministrazione è costituito da una singola leva camera operante (28 x 22 x 21 cm) dotato di luci di casa e di stimolo e 3 set di photobeams. La camera operante è ospitato all&#39;interno di una più ampia camera di attenuazione del suono (Med associati, St. Albans, VT) per limitare il rumore esterno e la luce. Durante le sessioni di amministrazione, gli animali erano per via endovenosa collegato tramite tubi a una siringa montata su una pompa a motore (Strumenti Razel scientifico, modello A, St. Albans, VT), contenente una soluzione di cocaina (0,75 mg / kg / iniezione) o soluzione salina sterile . Dopo ogni premere la leva, una luce sopra la leva di stimolo si accende e la cocaina o di soluzione salina viene somministrato nell&#39;arco di 6 secondi il tempo di infusione. Attività locomotoria è valutata come numero di interruzioni PHOTOBEAM. L&#39;auto-somministrazione programma della droga è controllato, e le risposte comportamentali (ad esempio, le risposte leva e attività locomotoria) sono registrati utilizzando un computer dotato di processore Pentium Med Med software per PC (Associati Med). </li><li> * Per rilevare e registrare USV, microfoni ad ultrasuoni, hardware di acquisizione dati, software di registrazione (bioacustica Avisoft, Berlino, Germania) e sistemi di computer PC sono necessari. Per l&#39;esperimento in corso, i microfoni ad ultrasuoni (la risposta di frequenza = 10-100-kHz) sono saldamente montato al centro delle camere operante. I microfoni sono collegati ad hardware di acquisizione dati (Avisoft-Ultrasoundgate) situati al di fuori della camera operante e le registrazioni sono raccolte su un computer PC (Dell Optiplex GX270, Windows XP Professional, Intel (R) Pentium (R) 4 CPU, 2.60 GHz, 1 GB di RAM) con REGISTRATORE multi-canale software di registrazione (bioacustica Avisoft). </li><li> * Ogni farmaco self-administration/USV sessione di registrazione continua come segue: <ol class="lalpha"><li> Gli animali sono gentilmente presi dalla loro gabbia e la loro casa catetere endovenoso viene lavata con 0,05 ml di una soluzione salina eparinata per rilevare malfunzionamenti catetere possibile. </li><li> * I ratti sono collegati ad un girevole montato sulla camera operante che consente l&#39;amministrazione sia di droghe o di un veicolo durante le sessioni di auto-somministrazione. Gli animali sono gentilmente messi in camera di operante e le porte sono chiuse in silenzio. L&#39;auto-somministrazione programma farmaco (Med PC) e il software di registrazione USV (RECORDER) sono disposte su due sistemi separati. Pertanto, al fine di essere in grado di collegare i comportamenti all&#39;interno della camera operante con rilevazione USV, entrambi i programmi devono essere avviati contemporaneamente (ad esempio, potrebbe essere necessario due persone a seconda della posizione del computer). </li><li> * L&#39;USV individuali sono registrati e cronodatati continuamente durante la sessione. Il programma MedPC il controllo e la registrazione degli eventi all&#39;interno della camera operante può essere scritto a qualsiasi specifica. Il programma MedPC chiude automaticamente al termine della sessione. La registrazione USV deve essere fermato manualmente sul sistema informatico di registrazione dedicato USV. </li><li> Al termine della sessione, gli animali sono gentilmente presi dalla camera operante, scollegato dalla girevole e lavata con 0,05 ml di soluzione fisiologica eparinata per cancellare il catetere da residui di droghe. </li></ol></li><li> * Per motivi logistici, abbiamo utilizzato un sistema separato per le analisi del computer USV (Dell Optiplex 745, Windows XP Professional, Intel (R) Core (TM), 2 CPU, 2,40 GHz, 2 GB di RAM), ma il software di analisi può anche essere installati nel sistema stesso computer del software di registrazione. USV analisi deve essere eseguita con attenzione per garantire la precisione: <ol class="lalpha"><li> * SASLab Pro analizzare il software (bioacustica Avisoft, Berlino, Germania) consente USV registrato per essere visibile e udibile per gli sperimentatori umano visualizzato in un spectogram. </li><li> * Utilizzare le impostazioni di configurazione disponibili, il spectogram risultante può essere modificato per preferenze individuali. Inoltre, i rumori di fondo nelle frequenze basse (ad esempio, generato dalla ventola delle camere operante) può essere tagliato per consentire al software di rilevare automaticamente i suoni di frequenza superiore a quella del spectogram. Queste funzioni di assistenza nelle analisi dei datiesempio rendendo i file audio più brevi e più veloci da valutare. </li><li> Rumori di fondo nelle frequenze stesse USV a volte sono rilevati nello spettrogramma. Poiché i file audio vengono registrati come. Wav, il ricercatore ha bisogno di ascoltare i file audio durante la valutazione per confermare e differenziare USV dal rumore di fondo. </li><li> * Il software di analisi in grado di creare file di Excel con parametri quali le frequenze di chiamata, la larghezza di banda, la durata, e l&#39;ora esatta del USV emessa. Quest&#39;ultimo consente la correlazione di USV per l&#39;ora esatta prima o dopo il farmaco è auto-somministrato. Questo permette USV per essere usato come misurazioni in tempo reale della risposta emotiva del ratto a casi specifici durante la procedura sperimentale. </li></ol></li></ol> Rappresentante dei risultati: <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1:. Visualizzare Spectogram di un 22-kHz USV chiamate a lungo raggio in 22-kHz gamma sono suscitato in collaborazione con stimoli avversi e si pensa a riflettere uno stato emotivo negativo. <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2: display Spectogram di 50-kHz USV Breve &quot;piatto&quot; e &quot;a modulazione di frequenza&quot; 50-kHz USV si suscitato in previsione e durante la cocaina auto-somministrazione.. Essi sono associati con effetto positivo. <img src="/files/ftp_upload/2041/2041fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3:. Cocaina-indotta 50-kHz USV gamma grafico raffigura USV (10-sec cassonetti) ha provocato prima e dopo l&#39;auto-somministrato iniezioni di cocaina (0,75 mg / kg / inj) in un ratto rappresentante al giorno 5 di cocaina autosomministrazione sessioni. Immediatamente dopo il posizionamento all&#39;interno della camera operante e prima disponibilità di cocaina, cocaina anticipatoria USV sono stati suscitato e durante l&#39;auto-somministrazione, cocaina-indotta USV sono stati emessi.

<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>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Ratti vocalizzare in frequenze ultrasoniche che hanno una funzione sociale e comunicativo ed esprimere stati emotivi soggettivi 1,2. 22-kHz USV vengono attivati ​​dagli eventi che provocano ansia e angoscia, come spunti footshock, la presenza di predatori, le droghe repulsivo e sconfitta sociale 2,3. Pertanto, questi USV tipicamente lungo (&gt; 0,3 s), si pensa di rappresentare uno stato di effetto negativo dell&#39;animale. Viceversa, più corta 50-kHz USV (&gt; 0,3 s) sono emessi durante e in previsione di incontri positivi, come l&#39;alimentazione, accoppiamento e gioco sociale, e sono stati quindi collegati ad uno stato emotivo positivo dell&#39;animale 2,4. Queste chiamate sono state associate a rafforzare gli eventi legati alla attivazione del sistema dopaminergico 5. Ad esempio, aumento 50-kHz USV sono stati suscitato da iniezioni sistemica di cocaina 6 o d-amfetamina 7 e gli ambienti precedentemente associato a farmaci abuso di 8-10. E &#39;stato proposto che gli aumenti di attività locomotoria nei roditori si riferiscono a una maggiore motivazione e il comportamento appetitivo 11-14. Tuttavia, questo rapporto è indiretto come migliore. Studiando la nascita e la persistenza di USV di frequenze particolari, è possibile ottenere una visione di effetti emotivi di vari aspetti della esperienza della droga. In questa configurazione sperimentale, abbiamo raccolto le registrazioni USV immediatamente prima e durante la droga auto-somministrazione sessioni. Questo ci ha permesso di esaminare lo sviluppo di farmaci durante l&#39;aspettativa non-droga intervallo appena prima dell&#39;inizio della sessione e per valutare gli effetti diretti di cocaina sul USV. L&#39;auto-somministrazione di droghe metodo permette ratti di controllare direttamente i propri livelli di assunzione di droghe animali e sviluppare le aspettative accurata dei tempi e la frequenza di somministrazione del farmaco. Di conseguenza, USV individuate durante le sessioni di riflettere le aspettative precise di consegna della droga. Inoltre, USV può essere valutato durante gli intervalli prima della disponibilità di droghe (per esempio, USV anticipatori), nei ratti trattati con farmaci somministrati-sperimentatore, e durante le prove di estinzione della droga. Pertanto, i cambiamenti influiscono associati con anticipazione della droga, non contingente somministrazione del farmaco e l&#39;astinenza farmaco può anche essere determinato. Analisi dei cambiamenti USV nel corso di esposizione al farmaco a breve e lungo termine potrebbe fornire una interpretazione più dettagliata degli effetti del farmaco esposizione sul funzionamento affettivo. Oltre ai farmaci di auto-somministrazione esperimenti, registrazioni USV in camere operante può anche essere usato per una varietà di altre manipolazioni comportamentali associati a premiare o avversione, come bere alcool, di rinforzo cibo e condizionamento alla paura e le procedure di estinzione. Importanti dettagli metodologici Poiché il software MedPC può essere usato per manipolare con precisione le condizioni sperimentali, come la disponibilità di leva e le condizioni di illuminazione, il suo utilizzo in combinazione con la registrazione USV e analisi permette effetti emotivi di presentazioni spunto farmaci associati (ad esempio, presentazioni di luce o di altri stimoli sensoriali) e gli effetti diretti di assunzione del farmaco da determinare. Pertanto, per assicurare tempi sovrapposizione di auto-amministrazione delle procedure e registrazioni USV, è fondamentale che entrambi i programmi (per esempio, e MedPC RECORDER) si attivano contemporaneamente all&#39;inizio di ogni sessione. A causa dell&#39;enorme quantità di spazio digitale per archiviare i dati richiesti USV (ad esempio, a 10 minuti di file audio richiede circa 250 MB), cautela deve essere presa quando gli animali multipli sono eseguiti su un solo computer al tempo stesso. Per evitare errori di registrazione, la dimensione della RAM del sistema informatico di registrazione deve essere sostanziale (1-2 GB). Altri modi per ridurre gli errori di registrazione sono abbassando la risoluzione USV durante la registrazione e / o ridurre il numero di animali esecuzione allo stesso momento. Inoltre, è importante che il ricercatore è vigile a tutti gli aspetti della raccolta dati per tutta la procedura sperimentale. Per esempio, l&#39;accumulo di una grande quantità di registrazione dei dati sul disco rigido può causare il programma USV per mettere in pausa la registrazione. In questo caso, il programma di registrazione avrebbe bisogno di essere riavviato immediatamente per evitare la perdita di dati USV e de-sincronizzazione dei USV con altre misure comportamentali. Le condizioni ambientali possono influenzare la chiamata USV. Per esempio, il tocco di un essere umano non familiare può provocare l&#39;animale a emettere negativo 22-kHz chiamate, che potrebbe essere scambiato per una avversione per le condizioni sperimentali. Pertanto, la gestione intensiva prima di manipolazioni sperimentali è un aspetto importante di esperimenti comportamentali. Inoltre, gli ambienti romanzo dato che può anche suscitare non specifici chiamate USV, gli animali devono essere abituati a un ambiente di prova, se possibile.

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		<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

Farmaci auto-somministrazione procedure sono comunemente usati per studiare i cambiamenti comportamentali e neurochimici associati umano l&#39;abuso di droga, la dipendenza e la ricaduta. Vari tipi di attività comportamentali sono comunemente utilizzati come misure di motivazione farmaco negli animali. Tuttavia, una componente fondamentale di ricaduta abuso di droga in consumatori di cocaina astinenti è &quot;craving&quot;, che è difficile da modello negli animali, come avviene spesso in assenza di comportamenti palesi. Tuttavia, è possibile che una classe di vocalizzazioni ultrasoniche (USV) nei ratti possono essere un indicatore utile per le risposte affettive alla somministrazione del farmaco, l&#39;anticipazione della droga e anche craving. Ratti vocalizzare in frequenze ultrasoniche che servono come una funzione comunicativo e di esprimere stati d&#39;animo soggettivi. Diversi studi hanno dimostrato che diverse gamme di frequenza di chiamata sono associati a stati emotivi negativi e positivi. Per esempio, le chiamate ad alta frequenza (&quot;50-kHz&quot;) sono associati a emozioni positive, mentre le chiamate a bassa frequenza (&quot;22-kHz&quot;) rappresentano uno stato emotivo negativo. Questo articolo descrive una procedura per valutare USV ratto associati a cocaina ogni giorno auto-somministrazione. Per questa procedura, abbiamo utilizzato di serie monocomando camere operante ospitato all&#39;interno del suono attenuando scatole per la cocaina auto-somministrazione sessioni e microfoni utilizzati ultrasuoni, multi-canale hardware di registrazione e programmi software specializzati per rilevare e analizzare USV. Misure USV riflettere emotività dei ratti, prima, durante e dopo la disponibilità di droga e può essere correlata con farmaci comunemente valutata auto-somministrazione dati comportamentali risposte leva quali, inter-risposta e intervalli di attività locomotoria. Dal USV può essere valutato durante gli intervalli prima della disponibilità di droghe (per esempio, USV anticipatorio) e durante le prove di estinzione della droga, i cambiamenti influiscono associati con anticipazione di droga e l&#39;astinenza farmaco può anche essere determinato. Inoltre, determinare cambiamenti USV nel corso del breve e lungo termine, l&#39;esposizione al farmaco in grado di fornire una interpretazione più dettagliata degli effetti del farmaco esposizione sul funzionamento affettivo.

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Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

Farmaci auto-amministrazione e vocalizzazioni ultrasoniche (USV) sono usati come valutazioni comportamentali in ricerca su animali, ma raramente in associazione. Lo scopo di questo articolo è quello di descrivere i vantaggi della registrazione durante USV droga auto-somministrazione procedure per valutare le risposte affettive di esperienza con la droga.

Valutazione di vocalizzazioni ultrasoniche Durante Drug autosomministrazione in topi

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 Views.  University of Texas at Austin. Farmaci auto-amministrazione e vocalizzazioni ultrasoniche (USV) sono usati come valutazioni comportamentali in ricerca su animali, ma raramente in associazione. Lo scopo di questo articolo è quello di descrivere i vantaggi della registrazione durante USV droga auto-somministrazione procedure per valutare le risposte affettive di esperienza con 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.

Formazione mirata delle vocalizzazioni ultrasoniche in ratti anziani e Parkinson

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

Ricerca

Neuroscienze

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.

Metodi per l&#39;auto-somministrazione per via endovenosa in un modello murino

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.

Neuroimaging funzionale con l&#39;impiego dell&#39;ecografia emato-encefalica e la barriera di Turbativa del Manganese-enhanced MRI

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.

Microdialisi di etanolo durante la determinazione operante auto-amministrazione ed etanolo etanolo mediante gascromatografia

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.

Unilaterale Pyramidotomy del corticospinale Tract in ratti per la valutazione delle terapie-neuroplasticità inducono

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.

Valutazione della vitalità neuronale utilizzando la fluoresceina diacetato-propidium ioduro a doppia colorazione nel granulo cerebrale Neuron Culture

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.

Biologia cellulare quantitativa della neurodegenerazione in Drosophila attraverso analisi imparziale delle proteine fluorescente contrassegnate usando 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.

Microdialisi degli aminoacidi eccitanti durante le registrazioni di EEG in liberi di muoversi

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.

Valutazione multifattoriale del comportamento motorio nei ratti dopo la lesione unilaterale da schiacciamento del nervo sciatico

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 ...

Prelievo di liquido cerebrospinale e sangue dai ratti con registrazione EEG concomitante

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.

Autore in primo piano: Ottenere campioni di sangue e CSF di alta qualità per la scoperta di biomarcatori dell'epilessia 

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.

Campionamento del liquido cerebrospinale e del sangue dalla vena caudale laterale nei ratti durante le registrazioni EEG

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