Summary
Животные модели рецидива, известный как восстановление процедуры, широко используются для изучения роли стресса в рецидивов препарат ищут. Здесь мы сообщаем о методе для стимулирования восстановления кокаина ищет в лабораторных крысах с помощью острого воздействия мягкий, прерывистый электрический footshock.
Abstract
Самый коварный аспект наркомании является высокая склонность к рецидиву. Животные модели рецидива, известный как восстановление процедуры, широко используются для изучения нейробиологии и феноменология рецидивов употребления наркотиков. Хотя процедурные различия возникли в течение последних нескольких десятилетий, большинство обычных процедур восстановления на основе препарата самоуправления (SA) модели. В этой модели, животное обучается выполнять оперантного ответ для получения наркотика. Впоследствии поведение потушен путем удержания ответа контингент подкрепления. Восстановление наркотиков ищет затем вызван дискретные события, такие как инъекции препарата обучение, повторное воздействие наркотиков связанные реплики, или воздействия стрессора 1.
Восстановление процедуры первоначально были разработаны для изучения способности острой не-контингент воздействием наркотиков обучение восстановить наркотиков ищет на крысах и обезьянах 1, 2. Восстановление процедуры с тех пор был изменен, чтобы изучить роль внешних стимулов, в том числе наркотиков связано сигналы и воздействия на различные формы стресса, в рецидивов препарат ищет 1, 3, 4.
За последние 15 лет, одним из основных направлений восстановления литература о роли стресса в наркотиков рецидива. Один из наиболее часто используемых форм стресса для изучения этой связи является острым воздействием мягкой, прерывистый, электрические footshocks. Способность footshock стресса, чтобы вызвать восстановление наркотиков стремятся изначально свидетельствует Шахам и коллеги (1995) у крыс с историей внутривенного героина С. 5. Впоследствии, эффект был обобщен на крысах с историей внутривенного кокаин, метамфетамин, и никотин SA, а также устные этанола 3 SA, 6.
Хотя footshock вызванного восстановлением наркотиков стремятся может быть достигнуто надежно и энергично, это эффект, который, как правило, чувствительны к определенным параметрическим переменным. К ним относятся расположение сессий исчезновения и восстановление тест, интенсивность и продолжительность footshock стресса, а также наличие наркотиков связано сигналы во время исчезновения и тестирование на восстановление. Здесь мы приводим протокол для footshock вызванного восстановлением кокаина ищет, что мы использовали с постоянным успехом для изучения взаимосвязи между стрессом и кокаина ищет.
Protocol
1. Животные Жилищно-Акклиматизация процедур
- Мужской Длинные крыс Эванс, весом 300-325 г на момент прибытия в виварий, размещаются индивидуально в стандартных пластиковых клетках содержащих переработанную бумагу гранул постельные принадлежности, с крышками проволочной сетки для размещения бутылок с водой и пищей.
- Крысы ведутся на обратный свет-темнота расписанию (свет с 19:00 до 07:00), в температуре и влажности контролируемой вивария.
- Пища и вода доступны без ограничений в домашних клетках в течение всего эксперимента.
- Крысы могут акклиматизироваться в виварий и жилищные условия в течение одной недели до операции. За это время крысы не трогать, за исключением обычной уборки, кормления, и контроль за весом.
2. Внутривенно хирургии катетеризации
- Под наркозом изофлуран газа, а с использованием стандартных асептического хирургические методы, крысы готовятся с силиконовой катетер в правую яремную вену. Катетер выходит в изменение канюли (пластмассы One) на поверхности черепа, а канюля устанавливается на череп с ювелирной винты и зубным цементом. Более подробную информацию о хирургических процедурах см. в разделе 7, 8.
- В конце операции, катетеры промыть примерно 0,2 мл раствора, содержащего 50% гепарина (1000 МЕ) и 50% декстрозы (25 г/50 мл). Пластиковые блокатор находится над открытием канюлю для защиты от внешнего катетера мусора, а также поддерживать катетера.
- Во время операции, и снова на следующий день после операции крысам вводят 5 мг / кг, SC, из обезболивающего Кетопрофен.
- Крысы могут как минимум семь дней, чтобы оправиться от хирургии до экспериментов. За это время крысы остались нетронутыми в домашних клетках, за исключением обычной уборки и кормления, а также ежедневный контроль за весом и общим состоянием здоровья. В последний день периода восстановления, катетеры промыть гепарином / раствор декстрозы (раздел 2.2) для проверки катетера.
3. Поведенческие процедур
Все поведенческие процедуры проводятся с использованием оборудования, поставляемого Med Associates Inc (Сент-Олбанс, VT). Оборудования, который находится в специальной комнате, включает в себя набор стандартных оперантного камер, каждая содержащаяся в звуковой ослабления корпуса. Каждый оперантного камера оснащена двумя убирающимися рычаги, как повышенный 6,5 см над полом стержне из нержавеющей стали. Белый световой раздражитель находится чуть выше одного рычага, а ответы на этот рычаг (так называемых "активных" рычага) в результате одновременного освещения световой раздражитель и активации инфузионный насос (Razel Scientific Instruments, Сент-Олбанс, VT). Насос расположен на полке рядом оперантного камере, но в пределах звукового ослабления корпуса. Другой рычаг (так называемых "неактивных" рычаг) остается продлен в камере во всех экспериментальных процедур; отвечать на этот рычаг без последствий. Наконец, каждая камера оснащена доставить постоянного тока, прерывистый, неизбежный, электрические footshock через скремблер на пол стальной стержень. Все экспериментальные условия (например, стимул презентаций, наркотиками вливания, шок поставки), а также запись данных и консолидации, осуществляются через интерфейсы между испытательные камеры и центральный компьютер операционную Med Associates программного обеспечения (MED-IV).
Эксперимент проводится в 5 этапов: 1) Привыкание, 2) Кокаин SA, 3) Немедикаментозные период; 4) вымирание, и 5) Проверка на восстановление. На всех этапах (за исключением, свободного от наркотиков период), крысы, передаются для ежедневных сессий с жильем комнату оперантного испытательных камер. Животные переданы в отдельности, в маленьких пластиковых контейнерах. Пища и вода не доступны в оперантного камер.
- Привыкание
- Двадцать четыре часа до первого кокаина SA сессии (. См. раздел 3.2), крысы могут приучить к оперантного камерах в течение одного 2-х сессии; в ходе этой сессии активных рычаг убирается.
- Кокаин SA обучение
- Перед каждым ежедневные тренировки, крыс взвешивают в жилищном помещении. Впоследствии они переводятся на оперантное камер.
- После помещения в оперантного камер, весной и трубка в сборе (простирающейся от насоса инфузии препарата) подключен к черепу монтажа канюли.
- Крысы имеют право самостоятельно администрировать кокаина HCl при ежедневной 3-х сессий, в общей сложности на 8-10 дней (последовательно или с двумя промежуточные "выходные" в период между сессиями 5 и 6).
- С. А. заседания поочередно утром (9:00-12:00) и второй половине дня (13:00-16:00). Сроки SA сессий чередовались потому процедур на последующих этапах эксперимента (то есть исчезновение и тестирование) происходит на обоих тРедакторы IME дня для всех животных (см. разделы 3.4 и 3.5), таким образом, этот механизм предотвращает любые смешанные эффекты время суток при последующих наркотиков помощью.
- Каждая тренировка предшествует 5-мин период акклиматизации, во время которых животные помещаются в оперантного камеры с активным рычагом отказался.
- В начале тренировки, активный рычаг распространяется на камеры и световой раздражитель (расположенный над активным рычагом) горит в течение 30 сек Кроме того, светлый дом включен в это время, и горит на протяжении всей сессии. Вместе взятые, эти события сигнала наличие кокаина.
- В ходе сессии ответов на активном рычаг подкрепляются 3-х вливание кокаина (0,23 mg/65 мкл, внутривенно) по фиксированным отношением-1 график подкрепления. Одновременно с активацией насоса вливания и доставки лекарств в 20-х активации стимула света над активным рычагом. Это 20-е свет презентации соответствует "Тайм-аут", в течение которого дополнительные активные ответы рычаг записываются, но не усилена.
- Животные допускаются не более 50 вливаний в 3-х сессии. Мы регулярно навязать этот критерий в нашей работе и, по нашему опыту, обнаружили, что это значительно снижает, если не исключает, случаи смерти в результате передозировки.
- В конце каждой сессии ежедневно, катетеры крыс сбрасываются с 0,2-0,3 мл гепарин-раствор декстрозы (см. раздел 2.2) и крысы вернулись в свои дома клетку.
- Немедикаментозные период
- После заключительной сессии кокаина С.А., крысы не трогать (за исключением обычной уборки, кормления, а также контроль веса) в их доме клетку для не менее семи дней.
- Вымирание кокаина подготовленных поведение
- Крысы передаются оперантного камер между 09:00-10:00 на вымирание обучения.
- Весной и трубки сборки связано с черепом монтажа канюли.
- В соответствии с условиями для обучения SA, каждый день исчезновения подготовка предшествует 5-мин период акклиматизации, во время которых животные помещаются в оперантного камеры с активным рычагом отказался.
- Крысы затем дается четыре 60-минутных сессий вымирания, разделенных 30-минутными интервалами. Каждый 60-минутных сессии инициируется те же события, которые происходят в начале учебных занятий (например, освещение свет дома, продление активной рычаг, и 30-сек освещения световой раздражитель над активным рычагом). На протяжении сессии, все условия, которые присутствовали во время тренировки SA сохраняются (то есть, ответа контингент освещения световой раздражитель в течение 20 сек и 3-х активации инфузионного насоса), кроме того, что активные ответы рычаг уже не усиленные вливания с кокаином . В течение 30-минутными интервалами, которые отделяют каждый 60-минутных сессии вымирания, активный рычаг убирается и маяк гаснет.
- В конце последней 60-минутных сессии, крысы, возвращаются в свои родные клетки.
- Шаги 3.4.1. к 3.4.5. повторяются в течение 3 дней подряд.
- Восстановление кокаина подготовленных поведение footshock стресса
- Крысы передаются оперантного камер между 09:00-10:00
- После помещения в оперантного камер, весной и трубки сборки связано с черепом монтажа канюли.
- В соответствии с условиями для обучения и исчезновения, 5-мин акклиматизации срок не предусмотрен, в течение которых крыс помещают в камеры с оперантного активных рычаг отказался.
- Крысы то дано два 60-минутных сессий исчезновения (см. 3.4.4.), Разделенных 30-минутный интервал, идентичны тем, данные во время исчезновения фазы.
- Если после второго 60-минутных сессии общего числа ответов на предыдущий активный рычаг составляет менее 15, животных даны тест для восстановления после дополнительной 30-минутного интервала. В этом 30-минутный интервал, footshock или фиктивных footshock (т.е. не footshock) находится в ведении (см. 3.5.6.). Если критерий не более 15 ответов на активном рычаг не достигается после второй сессии, дополнительная сессия исчезновения (ы) дается перед тестированием на восстановление.
- Через десять минут после второго 60-минутных сессии вымирания (или после дополнительных 60-минутных сессии исчезновения (ы), которые обязаны установить вымирания критерий не более 15 ответов), животные подвержены 20 мин перемежающейся электрической стресс footshock (или фиктивных footshock) в оперантного камеры. Footshock сделано в течение времени, когда активным рычагом убирается и дом, и стимул огни погасли. Footshock поставляется по переменной графика в среднем интервал 40 сек (10-70 сек диапазона). Каждый удар передается при интенсивности 0,9 мА, и 0,5 с в продолжительности. Эти параметры footshock основаны на большую работу пилот, проведенные в нашей лаборатории, чтобы установить надежную восстановления кокаина ищет, с минимальной интенсивности и продолжительности footshock экспозиции. В соответствии с этими параметрами, животные проявляют рефлексивный ответ, перешедшего на шок 0,5 с, а иногда выделяют краткий вокализации. Хотя животных наблюдалась на протяжении периода шок, интенсивности ударных не достаточной величины, чтобы вызвать более выражены признаки бедствия.
- Сразу же после окончания footshock сессии, активные рычаг распространяется и крыс разрешено нажмите рычаг под исчезновения условий (то есть, ответов не будут подкреплены с кокаином, но по-прежнему приводят в освещении световой раздражитель и активации инфузионного насоса ). Этот период времени определяется как тест на восстановление и, как правило, 1-3 часа по продолжительности. Большинство ответивших происходит в начале теста сессии (первые 30 мин-1 ч), а затем гаснет в течение более длительного периода тестирования. Таким образом, 1 час испытаний достаточно захватить восстановление эффект, с более длинными периодами теста обеспечения более полного вымирания профиля эффект.
- При повторных измерений дизайна работает, каждая крыса испытывается в условиях footshock и фиктивными footshock. Шаги 3.5.1. на 3.5.8 повторяются на следующий день теста, и альтернативное испытание для восстановления (footshock или фиктивных footshock) вводят.
4. Представитель Результаты:
Рисунок 1. Стилизованные профили ответа на осуществление деятельности по активной и неактивной рычаги во самоуправления обучение, исчезновения, и восстановление тестирования.
На рисунке 1 представлены стилизованные оперантного профилей ответ, характерный для продукта, полученного на различных этапах экспериментальной протокол, описанный в настоящем документе.
1. Активная ответы рычаг
- Кокаин SA обучения. Рисунок 1 (слева) показан типичный кокаина SA обучение кривой, которая включает в себя как число настои и общее количество активных прессы рычаг. Крысы обычно приобретают кокаина SA в течение 1-3 сессий и, как только поведение установлено, поддержание стабильного курса приема препарата (как правило, менее 20% в период сессии-дисперсии) в течение последующих сессий.
- Вымирание кокаина подготовленных поведения. Как видно на рисунке 1 (средняя панель), что на 1-й день исчезновения, когда ответы неармированного в первый раз, общее количество ответов на активном рычаг изначально выше, чем в конце этапа обучения (соответствующих так называемым "исчезновения взрыв»), постепенно, в течение четырех сессий вымирания, отвечая уменьшается. В дни 2 и 3 исчезновения, некоторое оживление реагирования (по сравнению с наблюдаемым во время последней сессии предыдущего дня) могут наблюдаться, однако, ответы, как правило, меньше, чем в начале предыдущего дня исчезновения и вымирания в целом протекает более быстрыми темпами в течение четырех сессий в этот день.
- Восстановление кокаина ищет. Как видно на рисунке 1 (справа), 20 мин воздействия прерывистой footshock вызывает увеличение неармированного отвечать на активное рычаг, по сравнению с наблюдаемым в конце предыдущей сессии исчезновения. Footshock также вызывает увеличение ответа по сравнению с наблюдаемым в условиях, когда притворство footshock назначается. Таким образом, восстановление кокаина ищет по footshock стресс может быть выражена в виде: 1) увеличение числа неармированного ответы после воздействия footshock, по отношению к реакции в вымирания сессии до footshock или 2) увеличение числа неармированного ответов после footshock относительно footshock обман.
2. Неактивные ответы рычаг
Как видно на рисунке 1 (красная линия), что на протяжении всей экспериментальной фазы, Есть очень низкий ответ уровней, связанных с неактивными рычаг. Тем не менее, незначительное увеличение отвечать на этот рычаг иногда наблюдается после воздействия footshock стресса. Даже в тех случаях, когда такое увеличение в ответ происходит, увеличение активных рычаг ответ, как правило, пропорционально гораздо больше.
Discussion
За последние несколько десятилетий, три варианта процедуры восстановления SA были разработаны для изучения восстановление наркотиков ищет в лабораторных крысах и обезьянах. Различия, которые определяют процедурные различия касаются в первую очередь от того, препарат С.А., исчезновения, и тестирование сессий происходят в тот же день или в разные дни 1. Процедура мы описали в этой статье, как правило, называют "внутри между" сессии изменения, так как препарат SA происходит во время ежедневных сеансов (т.е. в между-сессии образом), которые отделены от вымирания и тестах, но вымирание и тестирование происходит в тот же день (т.е. в пределах сессии образом) [например, 7, 9]. Кроме того, в так называемых "между сессиями" процедуры, все этапы эксперимента происходит последовательно, так, что SA, исчезновения, и тестирование сессий даны в разные дни (т. е. все фазы между сессиями) [например, 8, 10, 11]. Напротив, в полной "в сессиях" процедуры, С. А. обучения, исчезновения, и тестах все это происходит в тот же день [например, 12].
Хотя Есть опубликованы сообщения о footshock вызванного восстановлением наркотиков стремятся с помощью различных вариаций восстановлении процедуру, мы нашли этот стресс (по крайней мере у животных с историей кокаина SA), которые будут наиболее эффективны, когда исчезновение и тестирование происходит на том же сутки (например, в "пределах между" образом сессий). Кроме того, мы добились успеха с получением надежных footshock вызванного восстановлением кокаина ищет использованием полностью «в период между сессиями" процедура, но только в условиях, в которых животные размещаются в камерах SA в течение всего эксперимента 8, или, по крайней мере, во время исчезновения и тестирование 13. Недостаток этого между-сессии подход, более, что описанные в настоящем протоколе, является то, что он ограничивает количество предметов, которые могут быть обучены и испытаны в одно время и, тем самым, снижает эффективность сбора данных. Хотя в условиях настоящего Протокола только одна группа животных может быть погашен и испытаны в данный момент времени, большая пропускная способность может быть достигнута путем ошеломляющие на одну неделю времени начала фазы SA обучение в течение двух группах крыс. В этом случае первой группы крыс может войти без наркотиков фазы второй группы входит 2-я неделя обучения SA, и, соответственно, исчезновения и тестирование может быть проведено в первой группе в то время как вторая группа находится в своей наркотиков без фазы. Такой подход позволяет более эффективно использовать ресурсы и ускоряет скорость получения данных, в то время как ведущие к очень эффективной и надежной footshock вызванного восстановлением.
Важно отметить, что в нашей процедуре, исчезновение ранее наркотиков армированного поведения и тестирование на восстановление происходит в присутствии наркотиков связано сигналы. Хотя мы никогда не проводили обучение исчезновения или тестирование в случае отсутствия наркотика связанные реплики, как мы понимаем, основанные на личном общении, что стресс на самом деле может быть неэффективной в стимулировании восстановления при тестировании происходит в отсутствие потушен сигналы ( по крайней мере в случае с животными истории кокаина SA). Систематическое изучение этой переменной, и теоретическое значение он представляет, является важным вопросом для будущих исследований.
Окончательного процессуального фактором, который требует комментария, что эффект footshock нагрузку на восстановление, как представляется, очень чувствительны к манипуляциям из контекста. Например, footshock стресс действует только в стимулировании восстановления наркотиков ищет, если он вводится в среду, в которой препарат SA и вымирание происходят, то есть footshock не восстановить наркотиков ищет, если воздействие стресса происходит в контексте романа, предлагая важное взаимодействие между стрессором и наркотической среды, в его влиянии на восстановление 14.
В заключение процедуры footshock восстановлении на работе, подобные описанным в этой статье, были использованы с большим успехом выяснить основные поведенческие и нейробиологических механизмов, регулирующих взаимоотношения между стрессом и наркотиков рецидива. В самом деле, эти процедуры, когда изменены для обеспечения фармакологической предварительной обработки или нейрохимических манипуляции, направленные на конкретные нейронных субстратов, может служить мощным инструментом для характеристики нейробиологии по восстановлению наркотиков ищет стресса.
Disclosures
Эксперименты на животных были проведены в соответствии с руководящими принципами и правилами, установленными Канадский совет по Уходу за животными и Университета Торонто комитета ухода за животными. Производство этого видео была организована Med Associates, Inc, которая производит инструмент, используемый в этой статье.
Materials
| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package |  Med Associates, Inc. |
MED-008-CT-B1 | ||
| Deep extra tall MDF sound attenuating cubicle | Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component | Med Associates, Inc. |
ENV-018MD | |
| Standard modular test chamber with drug infusion top and waste pan | Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component | Med Associates, Inc. |
ENV-008CT | |
| Stainless steel grid floor | Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component | Med Associates, Inc. |
ENV-005 | |
| House light, hooded, 28V | Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component | Med Associates, Inc. |
ENV-215M | |
| Stimulus light 1” white lens | Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component | Med Associates, Inc. |
ENV-221M | |
| Low profile retractable response lever | Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component | Med Associates, Inc. |
ENV-112CM | |
| SmartCtrl 8 Input/16 output package | Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component | Med Associates, Inc. |
DIG-716P2 | |
| Single speed syringe pump, 3.33 RPM | Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component | Med Associates, Inc. |
PHM-100 | |
| Rat self infusion package | Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component | Med Associates, Inc. |
PHM-119B-23-D | |
| Drug Delivery, Arm assembly | Basic Drug Self-Administration Test Package for Rat Package Component | Med Associates, Inc. |
PHM-110-SAI | |
| Square wave aversive stimulator | Footshock Stress Component | Med Associates, Inc. |
ENV-414S | |
| Patented quick disconnect harness for stainless steel grid floor | Footshock Stress Component | Med Associates, Inc. |
ENV-005-QD | |
| Shock output cable | Footshock Stress Component | Med Associates, Inc. |
SG-219G-10 | |
| MED-PC IV Software | Software | Med Associates, Inc. |
SOF-735 |
References
- Shaham, Y. The reinstatement model of drug relapse: history, methodology and major findings. Psychopharmacology. 168 (1-2), 3-20 (2003).
- de Wit, H. Priming effects with drugs and other reinforcers. Experimental and Clinical Psychopharmacology. 4, 5-10 (1996).
- Bossert, J. M. Neurobiology of relapse to heroin and cocaine seeking: An update and clinical implications. Eur J Pharmacol. 526 (1-3), 36-50 (2005).
- Shalev, U., Grimm, J. W., Shaham, Y. Neurobiology of relapse to heroin and cocaine seeking: a review. Pharmacol Rev. 54 (1), 1-42 (2002).
- Shaham, Y., Stewart, J. Stress reinstates heroin-seeking in drug-free animals: an effect mimicking heroin, not withdrawal. Psychopharmacology. 119, 334-341 (1995).
- Shaham, Y., Erb, S., Stewart, J. Stress-induced relapse to heroin and cocaine seeking in rats: a review. Brain Res Brain Res Rev. 33 (1), 13-33 (2000).
- Erb, S. Central injections of CRF reinstate cocaine seeking in rats after postinjection delays of up to 3 h: an influence of time and environmental context. Psychopharmacology (Berl). 187 (1), 112-120 (2006).
- Erb, S., Shaham, Y., Stewart, J. Stress reinstates cocaine-seeking behavior after prolonged extinction and a drug-free period. Psychopharmacology. 128, 408-412 (1996).
- Tran-Nguyen, L. Time-dependent changes in cocaine-seeking behavior and extracellular dopamine levels in the amygdala during cocaine withdrawal. Neuropsychopharmacology. 19, 48-59 (1998).
- Stretch, R., Gerber, G. J., Wood, S. M. Factors affecting behavior maintained by response-contingent intravenous infusions of amphetamine in squirrel monkeys. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 49, 581-589 (1971).
- Shaham, Y., Rodaros, D., Stewart, J. Reinstatement of heroin-reinforced behavior following long-term extinction Implications for the treatment of relapse to drug-taking. Behavioural Pharmacology. 5, 360-364 (1994).
- Wit, H. de, Stewart, J.
- Erb, S. Alpha-2 adrenergic receptor agonists block stress-induced reinstatement of cocaine seeking. Neuropsychopharmacology. 23 (2), 138-150 (2000).
- Shalev, U. Stress and relapse to drug seeking in rats: studies on the generality of the effect. Psychopharmacology (Berl). 150, 337-346 (2000).
