Pavlov geconditioneerde Aanpak Training in Ratten
Summary
Here, we present a protocol to elicit Pavlovian conditioned approach behavior in rats. This procedure can be used to measure individual differences in the tendency to approach and attribute incentive salience to reward-related cues and investigate addiction vulnerability.
Abstract
Cues die voorwaardelijk zijn gekoppeld aan ongeconditioneerde, belonende stimuli zichzelf belonen eigenschappen kunnen verwerven door middel van een proces dat bekend staat als de toekenning van incentive opvallendheid, of de transformatie van neutrale stimuli tot aantrekkelijke, 'wilde' stimuli in staat zijn te motiveren gedrag. Pavlov geconditioneerde benadering (PCA) ontwikkelt na de reactie-onafhankelijke presentatie van een geconditioneerde stimulus (CS, bijvoorbeeld een hefboom) de levering van een ongeconditioneerde stimulus voorspelt (VS, bijvoorbeeld, een voedingsmiddel pellet) en kan worden gebruikt om incentive opvallendheid Tijdens de training drie patronen meten. reacties van geconditioneerde (CRS) kan ontwikkelen. teken bijhouden gedrag (CS-directed CR), doelgericht volgen gedrag (US-gerichte CR), en een tussengelegen respons (CRS) Log-trackers toeschrijven incentive opvallendheid te belonen-gerelateerde signalen en zijn kwetsbaarder voor-cue geïnduceerde herstel van de drug-op zoek naar evenals andere verslaving gerelateerd gedrag, het maken van PCA een potentially waardevolle procedure voor het bestuderen van de kwetsbaarheid van verslaving. We beschrijven materialen en methoden voor PCA gedrag ontlokken ratten en analyseren en interpreteren PCA gedrag in afzonderlijke experimenten.
Introduction
De overgang van het drugsgebruik tot verslaving brengt complexe interacties tussen Pavlov en instrumentele leren 1,2. Tijdens druggebruik en drug-seeking gedrag, zijn acties en resultaten geleerd door instrumentale processen; Echter, de relaties tussen stimuli (bv drugsgerelateerde signalen) en beloningen worden ook geleerd door Pavlov-processen. Pavlov signalen verwerven voorspellende waarde, maar ze kunnen ook het verwerven van incentive motiverende waarde 3, waardoor zij aantrekkelijk, wenselijk, en in staat is het bevorderen en onderhouden van belonen-zoekend gedrag 4 geworden.
Veel procedures onderzoeken beloning leren bij dieren, echter niet de ontvlechting van voorspellende versus incentive motivatie leren mogelijk te maken. In drug zelftoediening procedures, bijvoorbeeld, zowel instrumentaal als Pavlov eventualiteiten worden meestal gebruikt, zoals dat ratten leren om een actie uit te voeren (bijvoorbeeld neus-Poking hendel persen, etc.) om een resultaat (dat wil zeggen intraveneuze infusie drug) te ontvangen. Het belonen van resultaten wordt ook gekoppeld aan Pavlov stimuli (bijvoorbeeld verlichting van een neus-poke-poort, cue licht presentatie, geluid van de infuuspomp, interoceptieve gevoel van vocht levering in de bloedbaan, etc.). Het is vaak onduidelijk in deze procedures of signalen ondersteunen doelgerichte acties simpelweg omdat hun voorspellende relatie met de beloning, of signalen incentive motiverende eigenschappen van hun eigen hebben verworven.
Om de prikkel motiverende waarde van de voorspellende waarde van Pavlov stimuli experimenteel isoleren, ons laboratorium maakt gebruik van een Pavlov-geconditioneerde benadering (PCA) procedure om ratten die toeschrijven stimulans opvallendheid te belonen-gerelateerde signalen te identificeren. Tijdens een training, een geconditioneerde stimulus (CS, bijvoorbeeld, een hefboom) response-onafhankelijk voorspelt de Delivery van een ongeconditioneerde stimulus (US, bijvoorbeeld, een levensmiddel pellet). In de loop van meerdere trainingen, drie fenotypes ontwikkelen: sign-tracking (CS-directed geconditioneerde respons [CR]), goal-tracking (US-gerichte CR), en een tussengelegen respons (beide CR). Voor doel-trackers (GT), zal de CS gebruikt als een voorspeller van beloning levering; Echter, voor sign-trackers (STS), de CS wordt toegeschreven met incentive opvallendheid, steeds aantrekkelijk en wenselijk is. In deze review, schetsen we de apparatuur, setup, en verwerking van gegevens die nodig zijn om een PCA procedure uit te voeren. Daarnaast bieden we representatieve resultaten van de PCA training, schetsen belangrijke experimentele overwegingen, en discussiëren over de vermeende nut van PCA procedures bij het onderzoek naar verslaving en andere neuropsychiatrische aandoeningen.
Protocol
Representative Results
Discussion
PCA training kan worden gebruikt om individuele variatie bepalen de neiging prikkel opvallendheid toekennen geconditioneerde signalen, die is gesteld om een belangrijke component van kwetsbaarheid verslaving. Zo heeft eerder aangetoond dat STs toeschrijven stimulans opvallendheid voor zowel voedsel en medicijnen signalen 6, en zowel food- en drugsgerelateerde signalen activeren vergelijkbare hersengebieden binnen een amygdalo-striatale-thalamische circuit in STs 7. Bovendien STs zijn meer imp…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was funded by the University of Michigan Department Of Psychiatry (U032826; JDM), the National Institute on Drug Abuse (NIDA; K08 DA037912-01; JDM) and the Department of Defense (DoD) National Defense Science and Engineering Graduate (NDSEG) Fellowship (CJF).
Materials
| Standard Modular Operant Test Chamber with Modified Top for Rat | Med Associates, Inc. | ENV-008CT | Top has access slot for drug delivery leashes or other harness systems; comes with ENV-008CTC (Cover Insert) for access slot |
| Expanded PVC Sound Attenuating Cubicle | Med Associates, Inc. | ENV-022V | |
| PCI Operating Package for up to Sixteen Chambers | Med Associates, Inc. | MED-SYST-16 | Based on the number of operant chambers, MED-SYST-8 (PCI Operating Package for up to Eight Chambers) is also available |
| SmartCtrl | Med Associates, Inc. | DIG-716P2 | |
| Universal Cable, 25′ (7.6 m) | Med Associates, Inc. | SG-210CB | Based on individual needs, SG-210CB-50 (Universal Cable, 50′ [15.2 m]) is also available |
| 18″ (45.7 cm) 3-Pin Mini-Molex | Med Associates, Inc. | SG-216A | Based on individual needs, SG-216A-2 (2′ [61.0 cm] 3-Pin Mini-Molex) is also available |
| Power Cable, 25′ (7.6 m) | Med Associates, Inc. | SG-210CP-25 | |
| Stainless Steel Grid Floor for Rat | Med Associates, Inc. | ENV-005 | Based on preference, ENV-005A (Stainless Steel Grid Floor for Mouse) is also available |
| Reusable Waste Pan | Med Associates, Inc. | ENV-007-P3 | |
| Filler Panel Package for Standard Modular Test Chamber | Med Associates, Inc. | ENV-008-FP | |
| Modular Pellet Dispenser for Rat, 45mg | Med Associates, Inc. | ENV-203M-45 | |
| Pellet Receptacle, Trough Type | Med Associates, Inc. | ENV-200R2M | Based on preference, ENV-200R1M (Pellet Receptable, Cup Type) is also available |
| Retractable Lever | Med Associates, Inc. | ENV-112CM | Calibrated to 25 g; needs to be adjusted to 10 g before Pavlovian conditioned approach training |
| Retractable Lever Cue Light | Med Associates, Inc. | ENV-112CML | |
| House Light for Rat | Med Associates, Inc. | ENV-215M | |
| 100 mA Replacement Bulbs, Pack of 10 | Med Associates, Inc. | SG-800R | Red-colored; for use with ENV-215M (House Light for Rat) |
| Pellets, 45 mg, Primate Purified Diet, Banana Flavor | Bio-Serv | F0059 | 50,000/box |
References
- Everitt, B. J., Robbins, T. W. Neural systems of reinforcement for drug addiction: from actions to habits to compulsion. Nature Neurosci. 8 (11), 1481-1489 (2005).
- Everitt, B. J. Neural and psychological mechanisms underlying compulsive drug seeking habits and drug memories–indications for novel treatments of addiction. Eur J Neurosci. 40 (1), 2163-2182 (2014).
- Robinson, T. E., Berridge, K. C. The neural basis of drug craving: an incentive-sensitization theory of addiction. Brain Res Brain Res Rev. 18 (3), 247-291 (1993).
- Milton, A. L., Everitt, B. J. The psychological and neurochemical mechanisms of drug memory reconsolidation: implications for the treatment of addiction. Eur J Neurosci. 31 (12), 2308-2319 (2010).
- Meyer, P. J., et al. Quantifying individual variation in the propensity to attribute incentive salience to reward cues. PloS One. 7 (6), e38987 (2012).
- Yager, L. M., Robinson, T. E. A classically conditioned cocaine cue acquires greater control over motivated behavior in rats prone to attribute incentive salience to a food cue. Psychopharmacology (Berl). 226 (2), 217-228 (2013).
- Yager, L. M., Pitchers, K. K., Flagel, S. B., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational and neurobiological effects of an opioid cue. Neuropsychopharmacology. 40 (5), (2015).
- Lovic, V., Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Rats prone to attribute incentive salience to reward cues are also prone to impulsive action. Behav Brain Res. 223 (2), 255-261 (2011).
- Saunders, B. T., Robinson, T. E. Individual variation in the motivational properties of cocaine. Neuropsychopharmacology. 36 (8), 1668-1676 (2011).
- Saunders, B. T., Yager, L. M., Robinson, T. E. Cue-evoked cocaine ‘craving’: role of dopamine in the accumbens core. J Neurosci. 33 (35), 13989-14000 (2013).
- Kearns, D. N., Gomez-Serrano, M. A., Weiss, S. J., Riley, A. L. A comparison of Lewis and Fischer rat strains on autoshaping (sign-tracking), discrimination reversal learning and negative auto-maintenance. Behav Brain Res. 169 (2), 193-200 (2006).
- Fitzpatrick, C. J., et al. Variation in the form of Pavlovian conditioned approach behavior among outbred male Sprague-Dawley rats from different vendors and colonies: sign-tracking vs. goal-tracking. PloS One. 8 (10), e75042 (2013).
- Anderson, R. I., Spear, L. P. Autoshaping in adolescence enhances sign-tracking behavior in adulthood: impact on ethanol consumption. Pharmacol Biochem Behav. 98 (2), 250-260 (2011).
- Pitchers, K. K., et al. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to a food cue: Influence of sex. Behav Brain Res. 278, 462-469 (2015).
- Anderson, R. I., Bush, P. C., Spear, L. P. Environmental manipulations alter age differences in attribution of incentive salience to reward-paired cues. Behav Brain Res. 257, 83-89 (2013).
- Beckmann, J. S., Bardo, M. T. Environmental enrichment reduces attribution of incentive salience to a food-associated stimulus. Behav Brain Res. 226 (1), 331-334 (2012).
- Burns, M., Domjan, M. Topography of spatially directed conditioned responding: effects of context and trial duration. J Exp Psychol Anim Behav Process. 27 (3), 269-278 (2001).
- Christie, J. Spatial contiguity facilitates Pavlovian conditioning. Psychon Bull Rev. 3 (3), 357-359 (1996).
- Meyer, P. J., Cogan, E. S., Robinson, T. E. The form of a conditioned stimulus can influence the degree to which it acquires incentive motivational properties. PloS One. 9 (6), e98163 (2014).
- Beckmann, J. S., Chow, J. J. Isolating the incentive salience of reward-associated stimuli: value, choice, and persistence. Learn Mem. 22 (2), 116-127 (2015).
- Flagel, S. B., et al. A selective role for dopamine in stimulus-reward learning. Nature. 469 (7328), 53-57 (2011).
- Saunders, B. T., Robinson, T. E. The role of dopamine in the accumbens core in the expression of Pavlovian-conditioned responses. Eur J Neurosci. 36 (4), 2521-2532 (2012).
- Clark, J. J., Collins, A. L., Sanford, C. A., Phillips, P. E. Dopamine encoding of Pavlovian incentive stimuli diminishes with extended training. J Neurosci. 33 (8), 3526-3532 (2013).
- Anselme, P., Robinson, M. J., Berridge, K. C. Reward uncertainty enhances incentive salience attribution as sign-tracking. Behav Brain Res. 238, 53-61 (2013).
- Robinson, M. J., Anselme, P., Fischer, A. M., Berridge, K. C. Initial uncertainty in Pavlovian reward prediction persistently elevates incentive salience and extends sign-tracking to normally unattractive cues. Behav Brain Res. 266, 119-130 (2014).
- Gallistel, C. R., Gibbon, J. Time, rate, and conditioning. Psychol Rev. 107 (2), 289-344 (2000).
- Morrow, J. D., Maren, S., Robinson, T. E. Individual variation in the propensity to attribute incentive salience to an appetitive cue predicts the propensity to attribute motivational salience to an aversive cue. Behav Brain Res. 220 (1), 238-243 (2011).
- Morrow, J. D., Saunders, B. T., Maren, S., Robinson, T. E. Sign-tracking to an appetitive cue predicts incubation of conditioned fear in rats. Behav Brain Res. 276, 59-66 (2015).
- Saunders, B. T., O’Donnell, E. G., Aurbach, E. L., Robinson, T. E. A cocaine context renews drug seeking preferentially in a subset of individuals. Neuropsychopharmacology. 39 (12), 2816-2823 (2014).
