Pavlovian Trainings konditionierten Ansatz bei 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
Hinweise, die bedingt sind gepaart mit unbedingten, lohnende Reize können lohnende Eigenschaften sich durch ein Verfahren, wie die Zuweisung von Aufmerksamkeitszuwendung, oder die Umwandlung der neutralen Reize in attraktiver ", wollte der Lage, das Verhalten der Reize bekannt erwerben motivieren. Pawlowschen bedingten Annäherung (PCA) entwickelt sich nach der Antwort unabhängige Darstellung eines konditionierten Reiz (CS, zB ein Hebel), die die Lieferung einer unbedingten Reiz (US, zB ein Lebensmittel-Pellet) prognostiziert für die Messung Aufmerksamkeitszuwendung und kann während des Trainings drei Muster. konditionierter Reaktionen (CR) können sich bilden:. sign-Tracking-Verhalten (CS-gerichtet CR), Ziel-Tracking-Verhalten (US-gerichtet CR) und eine Zwischenantwort (beide CR) Zeichen-trackers Attribut Aufmerksamkeitszuwendung zu belohnen bezogene und Hinweise sind anfälliger für Cue-induzierte Wiedereinsetzung von Drogen-sucht sowie andere suchtbezogenen Verhaltensweisen, so dass PCA einen Topfentially wertvolle Verfahren zur Sucht Verwundbarkeit zu studieren. Hier beschreiben wir Materialien und Methoden zur PCA Verhalten von Ratten hervorzurufen sowie analysieren und PCA Verhalten in einzelnen Experimenten deuten.
Introduction
Der Übergang von Drogenkonsum Sucht beinhaltet komplexe Interaktionen zwischen Pavlovian und Instrumentallern 1,2. Während Drogenkonsum und Drogensucht Verhaltensweisen, Handlungen und Ergebnisse werden durch instrumentelle Prozesse gelernt; aber die Beziehungen zwischen Stimuli (zB drogenbedingten Cues) und Belohnungen werden auch durch Pavlovian Prozesse gelernt. Pavlovian Cues erwerben Vorhersagewert, aber sie können auch Anreiz Motivationswert 3, wobei sie sich attraktiv, wünschenswert und in der Lage zu fördern und aufrechtzuerhalten Lohn-seeking Verhalten 4 erwerben.
Viele Verfahren Belohnung Untersuchung bei Tieren zu lernen, aber es nicht zulässig, die Herauslösung von Predictive gegen Anreiz motivierende Lern. In Medikament Selbstverwaltung Verfahren, zum Beispiel, werden die beiden Instrumental und Pavlovian Eventualitäten typischerweise verwendet, so dass Ratten lernen eine Aktion (zB Nasen poki durchzuführenng, Hebelpressen, etc.), um ein Ergebnis (dh intravenösen Drogen Infusion) zu empfangen. Die lohnende Ergebnis ist auch mit Pavlovian Reize (zB Beleuchtung einer Nase-Sack-Port, Cue Licht Präsentationen, Sound der Infusionspumpe, interozeptiven Gefühl der Flüssigkeitsabgabe in die Blutbahn, etc.) gepaart. Oft ist unklar, in diesen Verfahren, ob Hinweise zielgerichtet sind unterstützende Maßnahmen allein aufgrund ihrer vorausschauende Beziehung mit der Belohnung, oder ob Hinweise Anreiz Motivations Eigenschaften ihrer eigenen erworben haben.
Um den Anreiz Motivationswert aus dem Vorhersagewert von Pavlovian Reize zu experimentell isolieren, nutzt unser Labor einen Pawlowschen bedingten Annäherung (PCA) Verfahren um Ratten zu identifizieren, die Aufmerksamkeitszuwendung Attribut zu belohnen bezogene Hinweise. Während einer Trainingseinheit, eine konditionierte Stimulus (CS, zB ein Hebel) Antwort-unabhängig prognostiziert die delivGewinnung eines unbedingten Reiz (US, zB ein Lebensmittel-Pellet). Im Laufe von mehreren Trainingseinheiten, drei Phänotypen zu entwickeln: sign-Tracking (CS-gerichtet konditionierte Reaktion [CR]), Ziel-Tracking (US-gerichtet CR) und eine Zwischenantwort (beide CR). Für Ziel-trackers (GTS), wird die CS als Prädiktor für Belohnung Lieferung verwendet wird; jedoch für Zeichen-trackers (STS), wird die CS mit Aufmerksamkeitszuwendung zugeschrieben, attraktiv und begehrenswert zu werden. In diesem Beitrag erläutern wir die Ausrüstung, Konfiguration und Datenverarbeitung notwendig, um eine PCA-Verfahren durchzuführen. die vermeintlichen Nutzen der PCA Verfahren bei der Untersuchung von Sucht und anderen neuropsychiatrischen Störungen Darüber hinaus bieten wir repräsentative Ergebnisse von PCA Ausbildung, wichtige experimentelle Überlegungen skizzieren und diskutieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
PCA Training kann verwendet werden, um individuelle Unterschiede in der Tendenz zu bestimmen Aufmerksamkeitszuwendung auf Anlage Hinweise zuzuschreiben, die argumentiert, wurde ein wichtiger Bestandteil der Suchtanfälligkeit sein. Zum Beispiel hat es bisher gezeigt, dass STs Aufmerksamkeitszuwendung auf beide Food and Drug Hinweise 6 und sowohl Lebensmittel- und drogenbedingten Signale aktivieren ähnliche Hirnregionen innerhalb eines amygdalo-Striatum-Thalamus-Kreislauf-Attribut in STs 7. Darübe…
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).
