Name: rodent brain microinjection to study molecular substrates of motivated behavior
Uploaded: 2015-09-16T14:00:00
Duration: 10 min 5 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rodent Brain Microinjection to Study Molecular Substrates of Motivated Behavior at JoVE.com

MSB is supported by the Alcohol Beverage Medical Research Foundation, a Center for Translational Research Award (UL1 TR000058), the National Institutes for Alcohol Abuse and Alcoholism (P50 AA022537), and startup funds provided by the Virginia Higher Education Equipment Trust Fund and the VCU School of Medicine.

<ol>
	<li>Koob, G. F., Volkow, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurocircuitry+of+addiction.">Neurocircuitry of addiction.</a> Neuropsychopharmacology. 35 (1), 217-238 (2010).</li><li>Kalivas, P. W., Peters, J., Knackstedt, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+and+brain+circuits+in+drug+addiction.">Animal models and brain circuits in drug addiction.</a> Mol Interv. 6 (6), 339-344 (2006).</li><li>Bossert, J. M., Marchant, N. J., Calu, D. J., Shaham, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+reinstatement+model+of+drug+relapse:+recent+neurobiological+findings,+emerging+research+topics,+and+translational+research.">The reinstatement model of drug relapse: recent neurobiological findings, emerging research topics, and translational research.</a> Psychopharmacology (Berl). 229 (3), 453-476 (2013).</li><li>Connor, E. C., Chapman, K., Butler, P., Mead, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+predictive+validity+of+the+rat+self-administration+model+for+abuse+liability).">The predictive validity of the rat self-administration model for abuse liability).</a> Neurosci Biobehav Rev. 35 (3), 912-938 (2011).</li><li>Watson, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+blockade+of+dopamine+D3+receptors+enhances+while+D2+receptor+antagonism+impairs+social+novelty+discrimination+and+novel+object+recognition+in+rats:+a+key+role+for+the+prefrontal+cortex.">Selective blockade of dopamine D3 receptors enhances while D2 receptor antagonism impairs social novelty discrimination and novel object recognition in rats: a key role for the prefrontal cortex.</a> Neuropsychopharmacology. 37 (3), 770-786 (2012).</li><li>Takahashi, A., Shimamoto, A., Boyson, C. O., DeBold, J. F., Miczek, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GABA(B)+receptor+modulation+of+serotonin+neurons+in+the+dorsal+raphe+nucleus+and+escalation+of+aggression+in+mice.">GABA(B) receptor modulation of serotonin neurons in the dorsal raphe nucleus and escalation of aggression in mice.</a> J Neurosci. 30 (35), 11771-11780 (2010).</li><li>Spencer, R. C., Klein, R. M., Berridge, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Psychostimulants+act+within+the+prefrontal+cortex+to+improve+cognitive+function.">Psychostimulants act within the prefrontal cortex to improve cognitive function.</a> Biol Psychiatry. 72 (3), 221-227 (2012).</li><li>Bowers, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activator+of+G+protein+signaling+3:+a+gatekeeper+of+cocaine+sensitization+and+drug+seeking.">Activator of G protein signaling 3: a gatekeeper of cocaine sensitization and drug seeking.</a> Neuron. 42 (2), 269-281 (2004).</li><li>Abudara, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+connexin43+mimetic+peptide+Gap19+inhibits+hemichannels+without+altering+gap+junctional+communication+in+astrocytes.">The connexin43 mimetic peptide Gap19 inhibits hemichannels without altering gap junctional communication in astrocytes.</a> Front Cell Neurosci. 8, 306 (2014).</li><li>Cahill, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=D1R/GluN1+complexes+in+the+striatum+integrate+dopamine+and+glutamate+signalling+to+control+synaptic+plasticity+and+cocaine-induced+responses.">D1R/GluN1 complexes in the striatum integrate dopamine and glutamate signalling to control synaptic plasticity and cocaine-induced responses.</a> Mol Psychiatry. 19 (12), 1295-1304 (2014).</li><li>McFarland, K., 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=The+circuitry+mediating+cocaine-induced+reinstatement+of+drug-seeking+behavior.">The circuitry mediating cocaine-induced reinstatement of drug-seeking behavior.</a> J Neurosci. 21 (21), 8655-8663 (2001).</li><li>Fuchs, R. A., Branham, R. K., See, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+neural+substrates+mediate+cocaine+seeking+after+abstinence+versus+extinction+training:+a+critical+role+for+the+dorsolateral+caudate-putamen.">Different neural substrates mediate cocaine seeking after abstinence versus extinction training: a critical role for the dorsolateral caudate-putamen.</a> J Neurosci. 26 (13), 3584-3588 (2006).</li><li>Ebersberger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiology+of+meningeal+innervation:+aspects+and+consequences+of+chemosensitivity+of+meningeal+nociceptors.">Physiology of meningeal innervation: aspects and consequences of chemosensitivity of meningeal nociceptors.</a> Microsc Res Tech. 53 (2), 138-146 (2001).</li><li>Netter, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Musculoskeletal System Part I: Anatomy; Physiology, and Metabolic Disorders. 8, (1987).</li><li>Ferguson, S. M., Eskenazi, D., Ishikawa, M., Wanat, M. J., Phillips, P. E., Dong, Y., Roth, B. L., Neumaier, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+neuronal+inhibition+reveals+opposing+roles+of+indirect+and+direct+pathways+in+sensitization.">Transient neuronal inhibition reveals opposing roles of indirect and direct pathways in sensitization.</a> Nat Neurosci. 14 (1), 22-24 (2011).</li><li>Gonzalez-Perez, O., Guerrero-Cazares, H., Quinones-Hinojosa, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+of+deep+brain+structures+with+microinjections+for+delivery+of+drugs,+viral+vectors,+or+cell+transplants.">Targeting of deep brain structures with microinjections for delivery of drugs, viral vectors, or cell transplants.</a> J Vis Exp. (46), (2010).</li><li>Inquimbert, P., Moll, M., Kohno, T., Scholz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereotaxic+injection+of+a+viral+vector+for+conditional+gene+manipulation+in+the+mouse+spinal+cord.">Stereotaxic injection of a viral vector for conditional gene manipulation in the mouse spinal cord.</a> J Vis Exp. (73), (2013).</li><li>Schier, C. J., Mangieri, R. A., Dilly, G. A., Gonzales, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microdialysis+of+ethanol+during+operant+ethanol+self-administration+and+ethanol+determination+by+gas+chromatography.">Microdialysis of ethanol during operant ethanol self-administration and ethanol determination by gas chromatography.</a> J Vis Exp. (67), (2012).</li><li>Fornari, R. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rodent+stereotaxic+surgery+and+animal+welfare+outcome+improvements+for+behavioral+neuroscience.">Rodent stereotaxic surgery and animal welfare outcome improvements for behavioral neuroscience.</a> J Vis Exp. (59), e3528 (2012).</li><li>Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Survivable+stereotaxic+surgery+in+rodents.">Survivable stereotaxic surgery in rodents.</a> J Vis Exp. (20), e880 (2008).</li><li>Richardson, N. R., Roberts, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progressive+ratio+schedules+in+drug+self-administration+studies+in+rats:+a+method+to+evaluate+reinforcing+efficacy.">Progressive ratio schedules in drug self-administration studies in rats: a method to evaluate reinforcing efficacy.</a> J Neurosci Methods. 66 (1), 1-11 (1996).</li><li>Cheeta, S., Brooks, S., Willner, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+reinforcer+sweetness+and+the+D2/D3+antagonist+raclopride+on+progressive+ratio+operant+performance.">Effects of reinforcer sweetness and the D2/D3 antagonist raclopride on progressive ratio operant performance.</a> Behav Pharmacol. 6 (2), 127-132 (1995).</li><li>Roberts, D. C., Morgan, D., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+to+make+a+rat+addicted+to+cocaine.">How to make a rat addicted to cocaine.</a> Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 31 (8), 1614-1624 (2007).</li><li>Arnold, J. M., Roberts, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+critique+of+fixed+and+progressive+ratio+schedules+used+to+examine+the+neural+substrates+of+drug+reinforcement.">A critique of fixed and progressive ratio schedules used to examine the neural substrates of drug reinforcement.</a> Pharmacol Biochem Behav. 57, 441-447 (1997).</li><li>Hodos, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progressive+ratio+as+a+measure+of+reward+strength.">Progressive ratio as a measure of reward strength.</a> Science. 134 (3483), 943-944 (1961).</li><li>Depoortere, R. Y., Li, D. H., Lane, J. D., Emmett-Oglesby, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parameters+of+self-administration+of+cocaine+in+rats+under+a+progressive-ratio+schedule.">Parameters of self-administration of cocaine in rats under a progressive-ratio schedule.</a> Pharmacol Biochem Behav. 45 (3), 539-548 (1993).</li><li>Bowers, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nucleus+accumbens+AGS3+expression+drives+ethanol+seeking+through+G+betagamma.">Nucleus accumbens AGS3 expression drives ethanol seeking through G betagamma.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (34), 12533-12538 (2008).</li><li>Bull, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rat+Nucleus+Accumbens+Core+Astrocytes+Modulate+Reward+and+the+Motivation+to+Self-Administer+Ethanol+after+Abstinence.">Rat Nucleus Accumbens Core Astrocytes Modulate Reward and the Motivation to Self-Administer Ethanol after Abstinence.</a> Neuropsychopharmacology. 39 (12), 2835-2845 (2014).</li><li>Hopf, F. W., Chang, S. J., Sparta, D. R., Bowers, M. S., Bonci, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motivation+for+alcohol+becomes+resistant+to+quinine+adulteration+after+3+to+4+months+of+intermittent+alcohol+self-administration.">Motivation for alcohol becomes resistant to quinine adulteration after 3 to 4 months of intermittent alcohol self-administration.</a> Alcohol Clin Exp Res. 34 (9), 1565-1573 (2010).</li><li>Hopf, F. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+nucleus+accumbens+SK+channel+activity+enhances+alcohol+seeking+during+abstinence.">Reduced nucleus accumbens SK channel activity enhances alcohol seeking during abstinence.</a> Neuron. 65 (5), 682-694 (2010).</li><li>Salerni, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Engineering Adhesives for Repeated Sterilization. , (2015).</li><li>Gundersen, H. J., Jensen, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+efficiency+of+systematic+sampling+in+stereology+and+its+prediction.">The efficiency of systematic sampling in stereology and its prediction.</a> J Microsc. 147 (Pt 3), 229-263 (1987).</li><li>Mastakov, M. Y., Baer, K., Xu, R., Fitzsimons, H., During, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+injection+of+rAAV+with+mannitol+enhances+gene+expression+in+the+rat+brain.">Combined injection of rAAV with mannitol enhances gene expression in the rat brain.</a> Mol Ther. 3 (2), 225-232 (2001).</li><li>Burger, C., Nguyen, F. N., Deng, J., Mandel, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systemic+mannitol-induced+hyperosmolality+amplifies+rAAV2-mediated+striatal+transduction+to+a+greater+extent+than+local+co-infusion.">Systemic mannitol-induced hyperosmolality amplifies rAAV2-mediated striatal transduction to a greater extent than local co-infusion.</a> Mol Ther. 11 (2), 327-331 (2005).</li><li>Agulhon, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+the+autonomic+nervous+system+by+acute+glial+cell+Gq-GPCR+activation+in+vivo.">Modulation of the autonomic nervous system by acute glial cell Gq-GPCR activation in vivo.</a> J Physiol. 591 (22), 5599-5609 (2013).</li><li>Armbruster, B. N., Li, X., Pausch, M. H., Herlitze, S., Roth, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolving+the+lock+to+fit+the+key+to+create+a+family+of+G+protein-coupled+receptors+potently+activated+by+an+inert+ligand.">Evolving the lock to fit the key to create a family of G protein-coupled receptors potently activated by an inert ligand.</a> PNAS. 104 (12), 5163-5168 (2007).</li><li>Cruikshank, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potent+block+of+Cx36+and+Cx50+gap+junction+channels+by+mefloquine.">Potent block of Cx36 and Cx50 gap junction channels by mefloquine.</a> PNAS. 101 (33), 12364-12369 (2004).</li><li>Miguel-Hidalgo, J., Shoyama, Y., Wanzo, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infusion+of+gliotoxins+or+a+gap+junction+blocker+in+the+prelimbic+cortex+increases+alcohol+preference+in+Wistar+rats.">Infusion of gliotoxins or a gap junction blocker in the prelimbic cortex increases alcohol preference in Wistar rats.</a> J Psychopharmacol. 23 (5), 550-557 (2008).</li><li>Bowers, M. S., Lake, R. W., Rubinchik, S., Dong, J. Y., 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=Elucidation+of+Homer+1a+function+in+the+nucleus+accumbens+using+adenovirus+gene+transfer+technology.">Elucidation of Homer 1a function in the nucleus accumbens using adenovirus gene transfer technology.</a> Ann N Y Acad Sci. 1003, 419-421 (2003).</li><li>Mackler, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NAC-1+is+a+brain+POZ/BTB+protein+that+can+prevent+cocaine-induced+sensitization+in+the+rat.">NAC-1 is a brain POZ/BTB protein that can prevent cocaine-induced sensitization in the rat.</a> J Neurosci. 20 (16), 6210-6217 (2000).</li><li>Geyer, M. A., Swerdlow, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+startle+response,+prepulse+inhibition,+and+habituation.">Measurement of startle response, prepulse inhibition, and habituation.</a> Curr Protoc Neurosci. 8, Unit 8.7 (2001).</li><li>Bedford, J. A., Bailey, L. P., Wilson, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cocaine+reinforced+progressive+ratio+performance+in+the+rhesus+monkey.">Cocaine reinforced progressive ratio performance in the rhesus monkey.</a> Pharmacol Biochem Behav. 9 (5), 631-638 (1978).</li></ol>

None of the authors have competing or conflicting interests.

Tillvägagångssättet som presenteras här är ett effektivt sätt att tillverka mikroinjektion kanyler och microinjectors som kommer att hjälpa att belysa molekylära substrat av motiverat beteende. Denna metod har flera fördelar. Först genom att tillverka sina egna implantat och microinjectors, nya experimentella parametrar kan snabbt optimeras, dvs behöver man inte vänta på skräddarsydda komponenter att komma fram. För det andra, på grund av den lilla diametern hos kanylen, fler kanyler kan samtidigt implanteras. Detta förkortar krävs kirurgisk tid, vilket kan förbättra överlevnadsförmåga, och tillåter också flera implantat per djur. För det tredje, den programvara som används för att styra operant kammare rymmer lätt progressiva förhållandet scheman sedan ett fast förhållande paradigm snabbt kan omvandlas till en progressiv förhållande paradigm genom att helt enkelt applicera en händelse övergångsparameterlista som innehåller den önskade förstärkningsschema. Att varai stort sett bra, var en generisk mikroinjektion förfarande presenteras som bör vara brett tillämpbar för mikroinjektion av nästan alla reagens för närvarande finns. Därför räknar vi med att denna teknik kommer att fortsätta att vara av liknande hög användbarhet i framtiden med mindre modifiering. Genom att bara ändra några variabler, kan tillämpas denna inställning till ett stort antal reagens. Parametrar som oftast skulle manipuleras innefattar den längd som microinjector skjuter ut från kanylen, injektionsvolym, och injektionshastighet. Till exempel kan en vill injektorn att skjuta ut längre från kanylens spets för att undvika gliaceller ärr som typiskt bildas runt kroniska implantat. Dessutom kan man önska att injicera en större volym. För striatala virusmikroinjektioner, är en volym av 1 mikroliter användes typiskt och denna volym är typiskt injiceras under en längre tidsperiod (ofta 7-10 min plus tre - tio minuter extra diffusionstid) jämfört med denna användningd för farmakologiska reagenser (typiskt 0,3 - 0,5 mikroliter över 2 - 3 min plus 1 - 3 min ytterligare diffusionstid). Användaren bör konsultera litteraturen och / eller empiriskt bestämma parametrarna bäst lämpade för deras behov. Oavsett, är framgången för detta förfarande kritiskt beroende av 4 variabler: 1) kanyllängd, 2) microinjector längd, 3) Kvaliteten på microinjector spraymönster, och 4) systemets funktionsduglighet före injektion. Eftersom mikroinjektion läge är beroende av det djup som microinjector skjuter ut från kanylen, är det absolut nödvändigt att både kanyler (steg 1.2.8) och microinjector längd (efter-böjning, steg 2.2.1) är båda exakt känd och likformig mellan alla ämnen . Detta kan enkelt styras med lätt avvisa alla redskap som inte är önskad längd vid den slutliga re-mätning. Dessutom kan injektionen plats endast förutsägas om den inträffar omedelbart nedanför styr kanylen. Således någon mikroinjektor som does inte spraya en lång, fin ström vid provning (steg 2.4.6) bör förkastas. En kvalitet injektion är också relaterad till integritet systemet före injektion. Om efter doseringen allt vatten från injektorn (före fyllning med reagens) flera fläckar observeras på laboratorie torka, sedan en läcka måste åtgärdas (Notera på steg 2.4.8). Vidare, om bubblan (steg 2.4.9) som separerar läkemedlet från vattnet i PE20 slangen inte är en, enda bubbla (efter fyllning microinjector med reagens), då injektorn är delvis igensatt. Denna täppa kan antingen förhindra eller avleda injektionen. Även detta kan lätt åtgärdas (Obs på steg 2.4.8). Ska man vill mikroinjicera medan djuret är i stereotaxic ramen finns tre alternativ. För det första kunde en öka längden på microinjector kragen så att den kan hållas fast av stereotaxic manipulatorn och även sträcka sig tillräckligt långt för att tillåta anslutning till PE20-slang. För det andra, påe kan temporärt implantera en kanyl och använda standard microinjector presenteras här. För det tredje, en kunde använda dras och polerade glaspipetter. 16,17 En betydande begränsning av förfarandet som presenteras här är att det är bäst bedrivs i väl hanteras råttor som är bekanta med förfarandet. Råttor som används för de uppgifter som beskrivs i avsnittet resultat krävs hantering inga speciella rutiner eftersom samma utredare hanteras råttorna dagligen i över två månader. Detta inkluderade daglig observation och manipulering av kirurgiska implantat för minst 2 veckor. Emellertid kan råttor snabbt habituated genom ett antal tekniker som används för att före förpulsen inhibitionsanalysen, som kan påverkas av stress. Dessa särskilda tillvänjning tekniker har varit snyggt detalj tidigare. 43 Förutom dessa förfaranden, är det lämpligt att råttor ska vana vid mikroinjektion förfarande där förkortade microinjectors används during &quot;simulerad&quot; injektioner. Under dessa simulerade injektioner, är det viktigt att microinjector inte sticka in i vävnaden för att begränsa vävnadsskada. Med andra ord bör microinjector böjas inte längre än 14 mm. Sålunda kunde grundlig tillvänjning krävs för optimalt genomförande av denna teknik ses som en begränsning. Medan flera beteende paradigm finns för att mäta motivation, är den progressiva förhållandet vanligen används för att kvantifiera den ansträngning som motivet är villig att utöva för att få en förstärkare. Den progressiva förhållandet paradigm ger ett mått som kallas brytpunkt, som ofta definieras som det maximala antalet hävarmspressar i det senast avslutade förhållandet,.. Dvs maximal svarar som genererade en förstärkare 21 progressiva förhållandet är känslig för förstärkare storlek. Exempelvis högre kokain (eller sackaros) doser producera en högre brytpunkt och lägre kokain (eller sackaros) doser ge en lägre breakpGemensamma. 21,22 Följaktligen är brytpunkt ett rutinmässigt används proxy för motivation och / eller förstärka effekten. 21,23-26 Eftersom avsikten med brytpunkten är att avgöra när djuret slutar svara, en viktig parameter för den progressiva förhållandet paradigm är sessionslängd. Finita sessionslängder kan sätta en falsk mössa på brytpunkts värderingar och detta kan förvärras av förbehandlingar som onormalt minskar graden av självadministrering eller som ökar efter förstärkning paus. Denna FÖRBRYLLA kan övervinnas genom ett antal tillvägagångssätt,.. T.ex. sessioner som avslutas när djuret har undanhållit att svara med en multipel av den genomsnittliga mellan infusionsintervallet 44 En mer allmänt tillämpade variant av denna metod är att avsluta sessioner en gång svara har undanhållits av vissa empiriskt bestämt värde som hålls konstant över ämnen. Vi har gett metoden för att tillämpa denna metod i steg 4.4.9.11.

Rodents and humans respond in remarkably similar ways to behaviorally relevant stimuli1-3. This suggests that rodents are appropriate subjects for elucidating the molecular substrates of behavior and complex psychiatric conditions4. Understanding the molecular substrates of complex behavioral processes, such as motivation, frequently requires brain microinjection. Both the brain microinjection technique and a primary motivation assay will be presented here. Rats will be used as subjects, but these procedures can readily be adapted to well-handled mice. Included herein are procedures for the manufacture of the required cannulae, obturators (dummy cannulae or stylets), and microinjectors. The method presented is significantly more flexible and more cost-efficient than prefabricated implements. This flexibility will prove valuable when optimizing conditions. Importantly, because the microinjection procedure can be used to test a myriad of hypotheses; the techniques presented here should be broadly applicable. For example, receptor ligands can be microinjected to understand neurochemistry3,5,6; cell-permeable peptides and small-molecules can be microinjected to understand intracellular signaling pathways7-10; toxins, ion channel blockers, or antagonist cocktails can be microinjected to understand circuitry1,11,12.
While the generic protocol presented here can be readily adapted by the user for their particular needs, the procedure is particularly well suited for behavioral assays since microinjection occurs in awake rodents that are only under mild hand restraint. No anesthesia or special restraints are required. This is possible because the brain itself lacks pain sensation. However, if anesthesia is not used, microinjection must occur through cannulae that were previously stereotaxically implanted. This is because nociceptors are present on the scalp, meninges,13 which are the membranes surrounding the brain, and the periosteum,14 which is the membrane covering the skull. It should be noted that microinjection under anesthesia is sometimes desirable. One example is when the virus is being injected, and one may wish to inject virus directly through either stainless steal needles15 or glass pipettes because this can reduce tissue damage and improve transduction efficiency.16,17 The microinjectors described below can be modified for this purpose and suggestions on how to do this can be found in the Discussion. Because other JoVE articles have demonstrated stereotaxic brain cannula implantation,18-20 these procedures will not be covered here.
We present these microinjection procedures together with an assay that quantifies motivation. Several rodent models of motivated behavior are currently in use, such as the runway box and barrier scaling. Here, we describe how to use an operant progressive ratio schedule of reinforcement to quantify motivation where operant responding is being maintained by a reinforcer. Responding on the progressive ratio is responsive to reinforcer magnitude.21,22 Accordingly, this assay is routinely used as a proxy for motivation and/or reinforcing efficacy. 21,23-30 Because several excellent reviews have covered this topic in detail,21,24 we will focus mainly on practical concerns.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cannula Tubing</td>
			<td>Amazon Supply/ Small Parts</td>
			<td>HTXX-26T-60</td>
			<td>26 gauge, Hypotube S/S 316-TW 26GA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Obturator</td>
			<td>Amazon Supply/ Small Parts</td>
			<td>GWXX-0080-30-05</td>
			<td>33 gauge, Wire S/S 316LVM 0.008 IN</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microinjector Wire</td>
			<td>MicroGroup</td>
			<td>33RW 304</td>
			<td>33 gauge</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super Glue</td>
			<td>Loctite</td>
			<td>3924AC</td>
			<td>Liquid, Non-gel, can be autoclaved</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microinjector Plastic Tubing</td>
			<td>Becton Dickson</td>
			<td>427406</td>
			<td>PE20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medium Weight Hemostats</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>501241-G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ruler</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>09-016</td>
			<td>150 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>#7 Forceps</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>52100-77</td>
			<td>Dumont, Dumostar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary Tool</td>
			<td>Dremmel</td>
			<td>285</td>
			<td>Two-speeds</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cut-off Disc</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>3602</td>
			<td>15/16&#34; x 0.025&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microinjection Pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>PhD 2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 ul Glass Syringe</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>7001KH</td>
			<td>Needle Style: 25s/2.75&#34;/3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton Tipped Applicator</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>23-400-101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lab Wipes</td>
			<td>Kimwipes</td>
			<td>34133</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Operant Software</td>
			<td>Coulbourn</td>
			<td>Graphic State</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Operant Chambers</td>
			<td>Coulborun</td>
			<td>Habitest</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rodent brain microinjection to study molecular substrates of motivated behavior

Brain microinjection can aid elucidation of the molecular substrates of complex behaviors, such as motivation. For this purpose rodents can serve as appropriate models, partly because the response to behaviorally relevant stimuli and the circuitry parsing stimulus-action outcomes is astonishingly similar between humans and rodents. In studying molecular substrates of complex behaviors, the microinjection of reagents that modify, augment, or silence specific systems is an invaluable technique. However, it is crucial that the microinjection site is precisely targeted in order to aid interpretation of the results. We present a method for the manufacture of surgical implements and microinjection needles that enables accurate microinjection and unlimited customizability with minimal cost. Importantly, this technique can be successfully completed in awake rodents if conducted in conjunction with other JoVE articles that covered requisite surgical procedures. Additionally, there are many behavioral paradigms that are well suited for measuring motivation. The progressive ratio is a commonly used method that quantifies the efficacy of a reinforcer to maintain responding despite an (often exponentially) increasing work requirement. This assay is sensitive to reinforcer magnitude and pharmacological manipulations, which allows reinforcing efficacy and/ or motivation to be determined. We also present a straightforward approach to program operant software to accommodate a progressive ratio reinforcement schedule.

Här visar vi exempel på resultat som kan erhållas genom ovanstående procedur. Visas först är ett typiskt område som transfekteras med virala vektorer (Figur 3). I allmänhet är en transfekterad volym av ~ 1 mm 3 erhållen i striatala vävnad. Volymen av den transfekterade regionen kan kvantifieras över seriesnitt med hjälp av Cavalieri metod 32 Viktigt är att transfekterade volymen beror på många faktorer, såsom typ av vävnad som transfekteras. virala serotyp; promotor; hastighet och volym injiceras, antalet partiklar injicerade; injektat pH; och om hyperosmolära reagens, såsom mannitol, användes. 33,34 Vanligtvis vi mikroinjicera 10 12 partiklar / ml, 1 l / sida under 10 minuter och låt 7 ytterligare min före ersätta obturatorer. Dessutom är injektatet allmänhet omkring pH 8. Därefter visar vi att motivationen kan manipuleras antingen transgenexpression (Figur 4)eller farmakologisk reagensmikroinjektion (Figur 5). I figur 4, uttryckte vi en Designer Receptor Exklusivt Aktiveras av designer drugs (DREADDs). Den DREADD receptor kodande regionen följt av en inre ribosominträdesställe och en mCitrine kassett. Den mCitrine möjliggör bekväm visualisering av transfekterade celler. Den DREADD kopplades till heterotrimera G-protein Gαq. Aktivering av Gαq kopplade DREADD kan stimulera astrocyter, 28,35 och DREADD själv kan aktiveras genom systemisk administration av klozapin-N-oxid (CNO, 3 mg / kg, ip). 14,22,36 Råttor tränas att spak svara för etanol förstärkning, där 3 hävarmspressar gav en chans att dricka under dagliga 1 tim sessioner under 60 sammanhängande dagar. Nästa råttor tvingas in avhållsamhet, och Gαq kopplade DREADDs uttrycktes i nucleus accumbens kärn astrocyter. Efter 3 veckors avhållsamhet, motivation att själv admi<html> Nister etanol mättes genom brytpunkt. 21,27-30 Aktivering av nucleus accumbens kärn astrocyter via systemisk CNO administration, minskade motivationen hos råttor att återuppta etanolsjälvadministration efter avhållsamhet jämfört med vehikel. Viktigt, CNO hade ingen effekt i en lika utbildad kohort som uttryckte grönt fluorescerande protein i stället för DREADD. <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53018/53018fig3.jpg" /> Figur 3. Representant ventrala striatum region transfekterades genom mikroinjicerade virus. Den här bilden visar regionen av nucleus accumbens astrocyter som transfekterades genom att följa ovanstående metod. Data omtryckt från Bull et al. 13 med tillstånd från upphovsrättsinnehavaren. Detaljer återfinns i denna publikation och tillhörande kompletterande material.blank &quot;&gt; Klicka här för att se en större version av denna siffra. <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/53018/53018fig4.jpg" /> Figur 4. Motivation av råttor att själv administrera etanol minskas genom att aktivera en transgen som var överuttryckt i nucleus accumbens kärn astrocyter. Virus mikroinjicerades och motivation mäts via brytpunkt efter att ha tillåtit en vecka för viruset att uttrycka. Transgenen uttryckte var en Designer Receptor Exklusivt Aktiveras av designer drugs (DREADDs). En en-vägs ANOVA (F (2,30) = 3,29, p = 0,04) följt av ett Scheffé post hoc visade att aktivering av DREADD genom systemisk administrering av klozapin-N-oxid (CNO, 3 mg / kg, ip ) reducerade signifikant motivation hos råttor att själv administrera etanol efter avhållsamhet jämfört med vehikel CNO hade ingen effekt i en lika utbildad kohort som uttryckte grönt fluorescerande protein (GFP) i stället för DREADD. Data omtryckt från Bull et al. 13 med tillstånd från upphovsrättsinnehavaren. Detaljer återfinns i denna publikation och tillhörande kompletterande material. <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/53018/53018fig5.jpg" /> Figur 5. Mikroinjektion av gap junction blockerare ökade motivationen hos råttor att själv administrera etanol efter avhållsamhet Två gap junction blockerare utvärderades för deras effekt på motivation (mäts via brytpunkten) hos råttor att själv administrera etanol. Meflokin och 18- a-glycyrretinsyra (18-α). En två-vägs ANOVA visade att mikroinjektion av gap-junction blockerare i nucleus accumbens kärnan ökade motivationen hos råttor att själv administrera etanol efter avhållsamhet (F (3,40) = 5,56, p = 0,003). Data omtryckt från Bull et al. 13 med tillstånd från upphovsrättsinnehavaren. Detaljer återfinns i denna publikation ochden åtföljande kompletterande material.

Watch this Scientific Journal Video about Rodent Brain Microinjection to Study Molecular Substrates of Motivated Behavior at JoVE.com

Rodent Brain Microinjection to Study Molecular Substrates of Motivated Behavior (Video) | JoVE

Rodents are an appropriate model to investigate the molecular substrates of behavior and complex psychiatric disorders. Brain microinjection in awake rodents can be used to elucidate disease substrates. An efficient and customizable brain microinjection method as well as the execution of an operant paradigm that quantifies motivation is presented.

Gnagare Brain mikroinjektion för att studera molekylära substrat av motiverat beteende

Brain microinjection can aid elucidation of the molecular substrates of complex behaviors, such as motivation. For this purpose rodents can serve as ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Rodent Brain Microinjection to Study Molecular Substrates of Motivated Behavior

Assessment and Evaluation of the High Risk Neonate: The NICU Network Neurobehavioral Scale

Assessment and Evaluation of the High Risk Neonate: The NICU Network Neurobehavioral Scale (Video) | JoVE

Bedömning och utvärdering av högrisk Neonatal Den NICU Network Neurobehavioral Scale

There has been a long-standing interest in the assessment of the neurobehavioral integrity of the newborn infant.  The NICU Network Neurobehavioral Scale ...

Stereotactic Injection of MicroRNA-expressing Lentiviruses to the Mouse Hippocampus CA1 Region and Assessment of the Behavioral Outcome

Stereotactic Injection of MicroRNA-expressing Lentiviruses to the Mouse Hippocampus CA1 Region and Assessment of the Behavioral Outcome (Video) | JoVE

Stereotaktisk injektion av MicroRNA-uttryckande Lentiviruses till musen Hippocampus CA1 Region och bedömning av de Behavioral Utfall

MicroRNAs (miRNAs) are small regulatory single-stranded RNA molecules around 22 nucleotides long that may each target numerous mRNA transcripts and dim an ...

Stereotaxic Microinjection of Viral Vectors Expressing Cre Recombinase to Study the Role of Target Genes in Cocaine Conditioned Place Preference

Stereotaxic Microinjection of Viral Vectors Expressing Cre Recombinase to Study the Role of Target Genes in Cocaine Conditioned Place Preference (Video) | JoVE

Stereotaxic mikroinjektion av virala vektorer som uttrycker Crerekombinas att studera betydelsen av mål gener i Cocaine miljöbetingad preferens

Microinjecting recombinant adenoassociated viral (rAAV) vectors expressing Cre recombinase into distinct mouse brain regions to selectively knockout genes ...

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks (Video) | JoVE

Avslöjande Vispa Dövhet: Upptäcka rytmrubbningar med Synkroniserad Finger Tapping och Perceptuella Timing Uppgifter

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

A Dual Task Procedure Combined with Rapid Serial Visual Presentation to Test Attentional Blink for Nontargets

A Dual Task Procedure Combined with Rapid Serial Visual Presentation to Test Attentional Blink for Nontargets (Video) | JoVE

En Dual Uppgift Procedur Kombinerat med Rapid Serial Visual Presentation till Test uppmärksamhets Blink för Nontargets

When viewers search for targets in a rapid serial visual presentation (RSVP) stream, if two targets are presented within about 500 msec of each other, the ...

Using the Activity-based Anorexia Rodent Model to Study the Neurobiological Basis of Anorexia Nervosa

Using the Activity-based Anorexia Rodent Model to Study the Neurobiological Basis of Anorexia Nervosa (Video) | JoVE

Använda aktivitetsbaserade Anorexia Gnagare modell för att studera den neurobiologiska Grund för anorexia nervosa

Anorexia nervosa (AN) is a psychiatric illness characterized by excessively restricted caloric intake and abnormally high levels of physical activity. A ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning (Video) | JoVE

Kombinerad Shuttle-Box Träning med Elektro Cortex inspelning och stimulering som ett verktyg för att studera Perception och lärande

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice (Video) | JoVE

Gnagare Psyko Vigilance Test (rPVT): En metod för bedömning neurobehavioral Performance i råttor och möss

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

Reversible Cooling-induced Deactivations to Study Cortical Contributions to Obstacle Memory in the Walking Cat

Reversible Cooling-induced Deactivations to Study Cortical Contributions to Obstacle Memory in the Walking Cat (Video) | JoVE

Reversibel kylning-inducerad avaktiveringar att studera kortikala bidrag till hinder minne i vandrande katt

On complex, naturalistic terrain, sensory information about an environmental obstacle can be used to rapidly adjust locomotor movements for avoidance. For ...

Central and Divided Visual Field Presentation of Emotional Images to Measure Hemispheric Differences in Motivated Attention

Central and Divided Visual Field Presentation of Emotional Images to Measure Hemispheric Differences in Motivated Attention (Video) | JoVE

Centrala och splittrade synfältet Presentation av emotionella bilder att mäta hemisfäriska skillnader i motiverade uppmärksamhet

Two dominant theories on lateralized processing of emotional information exist in the literature. One theory posits that unpleasant emotions are processed ...