Pavlovian kondisjonerte Approach Opplæring i Rats
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
Stikkordene som er betinget paret med ubetingede, givende stimuli kan skaffe givende egenskapene seg gjennom en prosess som kalles tildeling av incentiv salience, eller transformasjonen av nøytrale stimuli i attraktivt, "ønsket" stimuli som kan motivere atferd. Pavlovian betinget tilnærming (PCA) utvikler seg etter responsen uavhengig presentasjon av en betinget stimulus (CS, for eksempel, en spak) som spår levering av en ubetinget stimulus (US, for eksempel, en mat pellet) og kan brukes til å måle incitament salience under trening, tre mønstre. av klimaanlegg svar (CRS) kan utvikle seg. sign-sporing atferd (CS-rettet CR), mål-sporing atferd (US-rettet CR), og en mellomliggende respons (både CR) Logg trackere tilskriver insentiv salience å belønne relatert signaler og er mer utsatt for kø-indusert gjeninnføringen av narkotika søker samt andre avhengighetsrelatert atferd, noe som gjør PCA en pottialt verdifull prosedyre for å studere avhengighet sårbarhet. Her beskriver vi materialer og metoder som brukes for å fremkalle PCA oppførsel fra rotter, så vel som å analysere og tolke PCA oppførsel i de enkelte forsøk.
Introduction
Overgangen av narkotikabruk til avhengighet innebærer komplekse samspill mellom Pavlovian og instrumentell læring 1,2. I løpet av narkotikabruk og narkotikasøkende atferd, er handlinger og resultater lært gjennom instrumentelle prosesser; derimot, er relasjoner mellom stimuli (f.eks narkotikarelaterte Køer) og belønner også lært gjennom Pavlovian prosesser. Pavlovian signaler erverve prediktiv verdi, men de kan også få insentiv motiverende verdi 3, der de blir attraktive, ønskelig, og i stand til å fremme og opprettholde belønning-søkende atferd fire.
Mange prosedyrer undersøker belønning læring i dyr, men ikke tillater løsrivelses av prediktiv versus incitament motiverende læring. I narkotikaselv administrasjon prosedyrer, for eksempel, både instrumentale og Pavlovian eventualiteter er vanligvis ansatt, slik at rotter lærer å utføre en handling (for eksempel nese-poking, spak-pressing, etc.) for å motta et utfall (dvs. intravenøs medikament infusjon). Den givende utfallet er også koblet sammen med Pavlovian stimuli (for eksempel belysning av en nese-rote port, cue lys presentasjon, lyden av infusjonspumpe, interoceptive følelse av væskestrømmen i blodet, etc.). Det er ofte uklart i disse prosedyrene om signaler støtter målrettede handlinger bare på grunn av deres prediktiv forhold til belønning, eller om signaler har kjøpt insentiv motiverende egenskaper av sine egne.
For å eksperimentelt isolere insentiv motiverende verdi fra prediktiv verdi av Pavlovian stimuli, bruker vårt laboratorium en Pavlovian betinget tilnærming (PCA) prosedyre for å identifisere rotter som attributt insentiv salience å belønne relaterte signaler. Under en treningsøkt, en betinget stimulus (CS, for eksempel, en spak) respons-uavhengig spår deliveri av en ubetinget stimulus (US, for eksempel, en mat pellet). I løpet av flere treningsøkter, tre fenotyper utvikle: sign-sporing (CS-rettet betinget reaksjon [CR]), mål-sporing (US-rettet CR), og en mellomliggende respons (både CR). For mål-trackere (GTS), er CS benyttes som en prediktor for belønning levering; Men for sign-trackere (STS), er CS tilskrevet med incitament salience, blir attraktivt og ønskelig. I denne gjennomgangen, skissere vi utstyret, oppsett og databehandling nødvendig å utføre en PCA prosedyre. I tillegg gir vi representative resultatene fra PCA trening, skissere viktige eksperimentelle hensyn, og diskutere den antatte nytten av PCA prosedyrer i å undersøke avhengighet og andre nevropsykiatriske lidelser.
Protocol
Representative Results
Discussion
PCA trening kan brukes til å bestemme individuell variasjon i tendensen til å tilskrive insentiv salience til klimaanlegg signaler, som har blitt hevdet å være en viktig del av avhengighet sårbarhet. For eksempel har det tidligere blitt vist at STS tilskriver insentiv salience til både mat og narkotika pekepinner 6, og både mat- og legemiddelrelaterte signaler aktivere lignende hjerneområder innenfor en amygdalo-striatal-thalamic krets i STS 7. Videre m er mer impulsive 8, utsatt…
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).
