Formação Abordagem Condicionada pavloviano em Ratos
4 de fevereiro de 2016
Aqui, apresentamos um protocolo para eliciar o comportamento de abordagem condicionada pavloviana em ratos. Este procedimento pode ser usado para medir diferenças individuais na tendência de abordar e atribuir saliência de incentivo a pistas relacionadas à recompensa e investigar a vulnerabilidade ao vício.
O objetivo geral deste procedimento é eliciar o comportamento de abordagem condicionada pavloviana em ratos. Esse procedimento pode ajudar a responder a questões-chave no campo da neurociência comportamental, como por que alguns indivíduos podem resistir à tentação de buscar pistas de recompensa, enquanto outros não. A principal vantagem desse procedimento é que ele nos permite medir o valor motivacional de incentivo das pistas separadamente de seu valor preditivo.
Demonstrando esse procedimento estará Christopher Fitzpatrick, um estudante de pós-graduação em neurociência do meu laboratório. Este protocolo utiliza câmaras de condicionamento operante comerciais em gabinetes de atenuação de som com ventiladores para fornecer ruído ambiente. Dentro de cada câmara, equipe um carregador de pellets com um sensor infravermelho para entradas de cabeça.
Posicione-o na parede frontal de cada câmara, três centímetros acima do chão, e conecte um dispensador para entregar pellets de alimentos com sabor de banana de 45 miligramas. Em seguida, de maneira contrabalançada, posicione uma alavanca retrátil cerca de 2,5 centímetros de cada lado do receptáculo e cerca de 3 centímetros acima do chão. A alavanca deve ter uma luz LED para torná-la mais atraente.
Para calibrar a alavanca, coloque um peso de 10 gramas sobre ela e ajuste o parafuso de calibração até que o peso empurre a alavanca para baixo. Em seguida, coloque uma luz vermelha no teto da câmara acima do receptáculo. Isso aumentará a visibilidade da alavanca iluminada.
Isso completa os preparativos da câmara. Encomende ratos Sprague Dawley machos adultos entre 250 e 300 gramas e os hospede em pares na chegada. Deixe os ratos intactos por pelo menos dois dias na colônia habitacional para se aclimatar.
A colônia deve ser mantida em um ciclo claro-escuro de 12 horas, e os ratos devem ter acesso ad libitum a comida e água. Após um período inicial de aclimatação, manuseie cada rato por pelo menos um minuto por dia, por alguns dias. Nos dois dias anteriores ao pré-treino, dê a cada rato 15 pellets com sabor de banana diariamente.
Divida esses pellets uniformemente em lados separados da gaiola doméstica. Para este protocolo, crie um programa de pré-treinamento. A programação é feita em notação MEDState.
O manual está disponível online. Escreva um programa para entregar 50 pellets de comida em um cronograma de 30 segundos em tempo variável, cinco minutos após o início do programa. O intervalo é em média de 30 segundos, mas varia aleatoriamente entre zero e 60 segundos.
Durante esse tempo, a luz vermelha da casa deve estar acesa, mas a alavanca retrátil deve permanecer retraída durante o programa. Faça o pré-treino durante o ciclo de luz no dia anterior ao treino PCA. Coloque cada rato em uma câmara operante.
Feche e tranque a porta da câmara. Feche a porta do gabinete com atenuação de som e execute imediatamente o programa. Assim que o programa for concluído, remova os ratos das câmaras.
Registre o número de pellets consumidos. Quaisquer ratos que não consumam todos os pellets devem ser excluídos de testes adicionais. No software, escreva um programa de treinamento para executar 25 tentativas em cerca de 40 minutos, começando um minuto após o início do programa.
Durante cada tentativa, faça com que a alavanca acenda e se estenda para dentro da câmara por oito segundos. A luz vermelha interna está sempre acesa. Quando a alavanca se retrair, faça com que um pellet de alimento seja dispensado independentemente da resposta do rato.
Separe cada teste em um cronograma de 90 segundos em tempo variável. O intervalo é em média de 90 segundos, mas varia aleatoriamente entre 30 e 150 segundos. Execute o programa PCA da mesma forma que o pré-treinamento foi executado.
Depois de remover os ratos, registre o número de pellets consumidos e exclua os ratos que não consomem todos os pellets. Agora, usando os dados coletados pelo programa, calcule as pontuações do índice PCA. Os ratos machos foram submetidos a cinco sessões de treinamento de PCA, durante as quais o número, a latência e a probabilidade de entradas de revistas e pressionamentos de alavanca foram registrados.
Para cada sessão diária de treinamento de PCA, os escores do índice PCA foram calculados a partir dessas variáveis. As pontuações do índice PCA das duas últimas sessões de treinamento foram usadas para categorizar os ratos como rastreadores de sinais, rastreadores de metas ou como tendo um fenótipo intermediário. Os rastreadores de sinais abordaram e direcionaram seu comportamento principalmente para a sugestão de alavanca relacionada à recompensa.
No índice PCA, seus escores variaram de 5 a 1. Em contraste, os rastreadores de metas abordaram e direcionaram seu comportamento principalmente para a fonte de entrega de recompensa, o carregador de pellets. No índice PCA, seus escores variaram de 5 a 1.
O fenótipo intermediário não influencia nenhum dos comportamentos. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como obter a abordagem condicionada pavloviana em ratos.
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Visão Geral
Este protocolo induz o comportamento de aproximação condicionada de Pavlov em ratos, permitindo aos pesquisadores medir as diferenças individuais na tendência de se aproximar de estímulos relacionados à recompensa. Ele fornece insights sobre a vulnerabilidade à dependência e o valor motivacional dos estímulos.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência Comportamental
- Pesquisa em Dependência
- Comportamento Condicionado
Antecedentes
- A condicionamento pavloviano é um conceito fundamental na neurociência comportamental.
- Compreender as diferenças individuais no processamento de recompensa é crucial para estudos sobre dependência.
- Este procedimento separa o valor motivacional incentivador do valor preditivo das pistas.
- As câmaras comerciais de condicionamento operante são utilizadas para este protocolo.
Objetivo do Estudo
- Investigar por que alguns indivíduos resistem a estímulos relacionados à recompensa enquanto outros não.
- Medir a saliência motivacional atribuída a estímulos associados à recompensa.
- Explorar a vulnerabilidade à dependência por meio de respostas comportamentais.
Métodos Utilizados
- Utilização de câmaras de condicionamento operante com características atenuadoras de som.
- Incorporação de um sensor de infravermelho no magazine de pellets para medições de entrada da cabeça.
- Demonstração do procedimento por um estudante de pós-graduação em neurociência.
- Avaliação do comportamento de aproximação condicionado em ratos.
Resultados Principais
- Indução bem-sucedida de comportamento condicionado de aproximação pavloviana.
- Medição de diferenças individuais na resposta a estímulos de recompensa.
- Compreensão dos aspectos motivacionais do processamento de recompensa.
- Implicações potenciais para o entendimento dos mecanismos de dependência.
Conclusões
- Este protocolo é eficaz para estudar o comportamento condicionado em ratos.
- Ele fornece uma estrutura para explorar a vulnerabilidade à dependência.
- Pesquisas futuras podem se basear nestes achados para compreender melhor o processamento da recompensa.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
O treinamento em abordagem condicionada pavloviana (PCA) em ratos permite que equipes biofarmacêuticas analisem as propriedades motivacionais de estímulos associados à recompensa, auxiliando na redução de riscos mecanicistas em pesquisas sobre transtornos neuropsiquiátricos e dependência. Ao quantificar as diferenças individuais em comportamentos orientados por estímulos, o PCA fornece confiança preditiva para validação de alvos e seleção de modelos translacionais. Essa abordagem orienta decisões iniciais de descoberta e triagem de portfólios em programas para transtornos do sistema nervoso central e comportamentais.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia e Farmacêuticos
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação da atribuição de saliência incentivadora a estímulos de recompensa, esclarecendo as vias comportamentais relevantes para a vulnerabilidade à dependência.
- Auxilia na redução de riscos biológicos ao distinguir propriedades preditivas de propriedades motivacionais dos estímulos em modelos pré-clínicos.
- Facilita a validação funcional de alvos ao associar fenótipos comportamentais a mecanismos neurobiológicos subjacentes.
- Fornece índices quantitativos para triagem de alvos candidatos em fluxos de trabalho neurocomportamentais.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Prepara sistemas comportamentais validados para triagem de compostos subsequentes em estudos de dependência e motivação.
- Padroniza a medição dos comportamentos de rastreamento de sinal e rastreamento de objetivo para obter resultados de ensaio reprodutíveis.
- Permite a coleta escalável e automatizada de pressões na alavanca e entradas no magazine para fenotipagem comportamental de alto rendimento.
- Apóia a avaliação confiável de intervenções farmacológicas ou genéticas sobre a saliência incentivadora.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha fenótipos comportamentais pré-clínicos com marcadores de vulnerabilidade à dependência humana para continuidade translacional.
- Permite o avanço de programas do SNC ajustado ao risco, fornecendo leituras mecanicistas do comportamento induzido por estímulos.
- Apoia a redução preditiva de riscos na identificação de compostos líderes na descoberta de fármacos neuropsiquiátricos.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O treinamento em PCA está posicionado na interface entre a descoberta inicial e a validação pré-clínica, conectando pesquisas comportamentais baseadas em hipóteses com o desenvolvimento de modelos translacionais.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre o valor motivacional de estímulos e esclarece os mecanismos comportamentais subjacentes ao risco de dependência.
- Triagem: Fornece resultados quantitativos e reprodutíveis (escores de índice de PCA) para comparar os efeitos de intervenções entre coortes.
- Análises: Oferece medidas padronizadas de pressões na alavanca, entradas no magazine e latência para análises estatísticas robustas.
- Pesquisa Translacional: Conecta fenótipos comportamentais de roedores a desfechos relevantes para humanos em transtornos de dependência e motivação.
- Reutilização Empresarial: Estabelece uma plataforma de ensaio comportamental reutilizável para diversos programas de pesquisa neurocomportamental.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva na validação de alvos e reduz a ambiguidade mecanicista em modelos comportamentais.
- Valor Operacional: Permite a fenotipagem comportamental padronizada, escalável e reprodutível entre estudos.
- Valor Estratégico: Melhora a tomada de decisões de avanço ou interrupção e a alocação de capital em portfólios de doenças do sistema nervoso central e dependência.
- Impacto no Portfólio: Apoia a priorização e o avanço ajustados ao risco de candidatos a medicamentos neuropsiquiátricos.
Considerações sobre a Implementação
- Exige experiência em neurociência comportamental e protocolos de condicionamento operante.
- Requer acesso a câmaras operantes comerciais com software programável e instrumentação sensorial.
- Exige padronização entre equipes para pontuação comportamental e pipelines de análise de dados.
- Pode ser necessária adaptação para diferentes linhagens de roedores ou desfechos comportamentais.
- Os critérios de exclusão para não respondedores devem ser aplicados de forma consistente para garantir a integridade dos dados.
