Wir möchten Leah McAleer für ihre Unterstützung bedanken bei der Durchführung dieses Experiments und ihr zu helfen in der Poster-Präsentation auf der 2009 Society for Neuroscience Meeting und das Video-Produktion, zusammen mit Mohamed Abdalla und Allison Ahrens. Wir schätzen auch Rosie Maddox, Rachel Chavana und Linda Ju für ihre Unterstützung bei der Datenerhebung und-analysen für dieses Experiment. Dieses Projekt wurde von NIH / NIDA Stipendium 3R01DA014640-05S1 (CLD), The Waggoner Center for Alcohol und Suchtforschung Jones Fellowship und NIH / Niaa Training Grant AA07471 (AAF) unterstützt. Kokain HCl wurde großzügig von der NIDA Drug Inventar und Ver-und Control Program geliefert.

*= Wichtigsten Schritte <ol><li> Gut behandelt männlichen Sprague-Dawley Ratten sind auf den Hebel drücken, mit Lebensmitteln zu belohnen (; Bio-Serv, Frenchtown, NJ 45 mg Saccharose Pellets) geschult. </li><li> * Intravenöse Katheter sind aus Edelstahl Kanüle (Plastics One, VA) und Silastic Schlauch gebaut. Ratten werden einer Vena Katheterisierung chirurgisches Verfahren zur Droge Selbstverwaltung zu ermöglichen. Anästhesie bestand aus einer Mischung von Sauerstoff (0,8 l / min; Airgas Southwest, Corpus Christi, TX) und Isofluran (2,5-4%; AErrane, Baxter Healthcare, Deerfield, IL) über eine Gaszufuhr (VetEquip, Inc, Pleasanton geliefert , CA). Nach der Operation wird der Katheter Durchgängigkeit durch tägliche Spülen mit 0,1 ml einer 0,9% iger Kochsalzlösung, Heparin und Timentin (Antibiotikum) Lösung gehalten. Gentamicin, ein topisches Antibiotikum, ist das Schädeldach und Brust Schnitt um Infektionen zu verhindern angewendet. Alle chirurgischen Verfahren folgten die Leitlinien für die sterile Tier-Operationen. Chirurgie versorgt wurden autoklaviert und Instrumente wurden in einer chemischen Lösung und heiße Perle Sterilisator sterilisiert. Implantierten Katheter wurden mit Methanol, Wasser und Luft bei der Zubereitung gespült und dann in 70% Ethanol-Lösung auf den Tag der Operation gebadet. Die Ratten wurden für die Operation durch das Rasieren des Kopfes vorbereitet und Brustbereich gefolgt Anwendung eines betadine Lösung. Nach der Operation wurden die Ratten für mehrere Stunden vor Beginn des Tieres Kolonie zurückgekehrt überwacht. </li><li> Cocaine (NIDA Drug Inventar und Ver-und Control Program; RTI International, Research Triangle Park, NC) in diesem Experiment wurde in isotonischer Kochsalzlösung (0,9%) in die entsprechende Dosis-Konzentrationen nach Tiergewichte aufgelöst werden. Cocaine Lösungen wurden dann durch ein 0,2 um sterile Spritze Filter vor den täglichen Gebrauch gefiltert. </li><li> * Der Apparat besteht aus zwei Ein-Hebel-operante Kammern (28 x 22 x 21 cm) mit Haus und Reiz Lichter und 3 Sätze photobeams (Med Associates, St. Albans, VT) ausgestattet gebaut. Chambers sind durch eine konstruierte Plexiglas Gasse (21 x 25 x 25 cm) verbunden. Die Gasse besteht aus zwei schwarzen Wänden mit weißen Streifen und zwei Metall-Wände, eine klare Plexiglas oben, und ein weißes Plexiglas Boden. Die beiden Kammern haben operante Stahlgitter Stange (4,8 mm) Etagen über abnehmbare Metallkäfig Boden installiert. Sensorische Signale werden innerhalb des operanten Kammern gelegt, um einzigartige, unterscheidbare Umgebungen zu schaffen. Die visuelle Hinweise bestehen entweder weiß oder schwarz Filzmaterial an der Vorder-und Rückwand und über den Käfig top. Der Geruchssinn sind auf Ölbasis Düften (Rose oder Zimt) Sättigen einem Wattebausch unter die Stange Boden der Kammer befindet. </li><li> Die experimentelle Vorgehensweise erfolgt über mehrere Tage, beginnend mit Baseline Präferenz-Tests (2 Tage), gefolgt von Drogen Selbstverwaltung Sitzungen (8 oder 16 Tage) gefolgt, und endend mit einem konditionierten Platz Präferenz (CPP)-Prüfung (1 Tag). </li><li> * Während der Baseline-Vorzugs-und CPP Testverfahren haben Tiere Zugang zu beiden operante Kammern. Eine Videokamera über dem Gerät montiert Aufzeichnungen der Ratten-und Ausfahrten für jede Kammer. Photobeams innerhalb der Kammern zu erkennen Strahl Brüche, die als Index für die motorische Aktivität verwendet werden. Während Medikament Selbstverwaltung Sitzungen werden die Tiere auf einen einzigen operante Kammer beschränkt, während Hebel Reaktion und Motorik (z. B. photobeam Bruch) Daten mit einem Med Pentium 100 MHZ Rechner mit Med-PC-Software (Med Associates, Inc. ausgestattet werden aufgezeichnet, St. Albans, Vermont). </li><li> Baseline Präferenz Messungen werden an zwei aufeinanderfolgenden Tagen gesammelt. Um zu beginnen, ist die Ratte in der Mitte Gasse mit Zugang zu beiden operante Kammern für einen 20-Minuten-Zeitraum gelegt. Unmittelbar nach dem Einsetzen in die Kammer, die Videokamera, sind Med-PC-Software und Timer gleichzeitig aktiviert. Die Baseline-Präferenz-Daten werden während Besichtigungen der Videoaufnahmen ermittelt. </li><li> * Drug Selbstverwaltung Sitzungen beginnen am Tag nach der letzten Baseline-Test. Sensorische Signale (z. B. weiß oder schwarz Wandverkleidungen und Rose oder Zimt Duft) und ein Panel zu blockieren den Zugriff auf die Plexiglas-Center Gasse in die Kammer, bevor das Tier gelegt. Zu Beginn der Sitzung wird das Tier in der Kammer platziert, während die Schläuche aus dem Drogen-Spritze montiert, um das Tier Katheter Einlass angebracht ist. Nach dem Schließen der operante Kammertür ist die Med-PC-Programm und Timer gestartet und Kokain-Zugang ist für 1 Stunde. Jeder Hebel Reaktion führt die Infusion von 0,1 ml von Kokain (0,75 mg / kg / inj) oder Kochsalzlösung. Am Ende eines jeden Selbstverwaltung Sitzung der Ratte wird von der Droge Schlauch getrennt wird, entfernt aus der Kammer und legte im Käfig. </li><li> Am Tag nach der letzten Selbstverwaltung Sitzung unterziehen Tieren eine konditionierte Platz Präferenz (CPP) zu testen. Das Verfahren ist das gleiche wie für die Baseline-Messungen beschrieben (siehe 7). </li><li> * Data Assessment: Ein Experimentator blind Gruppenzuordnungen bestimmt die Höhe derZeit müssen die Tiere in jedem Fach, indem Sie das Videoband an Ein-und Ausfahrten zwischen den Kammern für einen 15-minütigen Zeitraum (Anfang 5 min nach der Platzierung innerhalb der Vorrichtung) zu beurteilen. Das gleiche Verfahren wird verwendet, um Baseline Vorlieben und CPP Testergebnisse zu bestimmen. </li><li> * Daten-Analysen: Die Unterschiede zwischen den Baseline-Messungen und post-Konditionierung CPP Scores werden verwendet, um Drogen-Konditionierung Effekte zu bestimmen. Difference Scores sind durch Subtraktion der Zeit in der Saline-gepaart Fach aus der Zeit in der Wirkstoff-gepaart Fach während der CPP-Test (Anzahl der Sekunden, in Drug-gepaart Fach) verbracht wird berechnet - (Anzahl der Sekunden, in Saline Fach)-gekoppelt. Statistische Analysen Unterschied Score Veränderung vom Ausgangswert bis Testsitzungen können durchgeführt werden, um Auswirkungen von Drogen-Konditionierung zu bestimmen. </li></ol> CPP Noten können auch als CPP Difference Scores Prozent (%) ausgedrückt werden. In der vorliegenden Studie war CPP Difference Score% zunächst durch Bestimmung der Prozent der Zeit in jeder operante Kammer mit der Formel verbrachte berechnet: (Zeit in Drug (oder Kochsalzlösung) Kammer / Total Time in jeder Kammer) * 100 =% Conditioned Ort Preference (CPP). - (Saline-gepaart%) = CPP Difference Score% (Drug-gepaart%): Der Unterschied Score Anteil wurde durch folgende Formel bestimmt. <img src="/files/ftp_upload/1998/1998fig1.jpg" alt="Abbildung 1" /> Abbildung 1. Beziehung zwischen Cocaine Intake und Conditioned Ort Preference Pearson Correlation Analysen bestimmt eine signifikante positive Korrelation zwischen Total Kokain-Reinforced Lever Responses und CPP Difference Score% für Tiere, die selbst verwalteten Kokain für acht Sitzungen (zB die Langzeit-Gruppe hatte;. P &lt;0,05), jedoch nicht für Tiere in der kurzfristigen Gruppe (z. B. 4 Kokain-Sitzungen). Offene Rauten stellen einzelne Datenpunkte für die Kokain-Long-Term (n = 9) und gefüllte Kreise repräsentieren die Cocaine Kurzfristig (n = 8) Gruppen. Best-Fit-Linien sind für Langzeit-gestrichelten und solide für kurzfristige Datenpunkte.

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	<li>Sanchis-Segura, C., Spanagel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioural+assessment+of+drug+reinforcement+and+addictive+features+in+rodents:+an+overview.">Behavioural assessment of drug reinforcement and addictive features in rodents: an overview.</a> Addict Biol. 11 (1), 2-2 (2006).</li><li>Tzschentke, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+reward+with+the+conditioned+place+preference+(CPP)+paradigm:+update+of+the+last+decade.">Measuring reward with the conditioned place preference (CPP) paradigm: update of the last decade.</a> Addict Biol. 12 (3-4), 227-227 (2007).</li><li>Koob, G. F., Bloom, K. 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E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-administered+and+passive+cocaine+infusions+produce+different+effects+on+corticosterone+concentrations+in+the+medial+prefrontal+cortex+(MPC)+of+rats.">Self-administered and passive cocaine infusions produce different effects on corticosterone concentrations in the medial prefrontal cortex (MPC) of rats.</a> Pharmacol Biochem Behav. 94 (1), 163-163 (2009).</li><li>Ciano, P. D. i., Blaha, C. D., Phillips, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditioned+changes+in+dopamine+oxidation+currents+in+the+nucleus+accumbens+of+rats+by+stimuli+paired+with+self-administration+or+yoked-administration+of+d-amphetamine.">Conditioned changes in dopamine oxidation currents in the nucleus accumbens of rats by stimuli paired with self-administration or yoked-administration of d-amphetamine.</a> Eur J Neurosci. 10 (3), 1121-1121 (1998).</li><li>Twining, R. C., Bolan, M., Grigson, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Yoked+delivery+of+cocaine+is+aversive+and+protects+against+the+motivation+for+drug+in+rats.">Yoked delivery of cocaine is aversive and protects against the motivation for drug in rats.</a> Behav Neurosci. 123 (4), 913-913 (2009).</li><li>Moolten, M., Kornetsky, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+self-administration+of+ethanol+and+not+experimenter-administered+ethanol+facilitates+rewarding+electrical+brain+stimulation.">Oral self-administration of ethanol and not experimenter-administered ethanol facilitates rewarding electrical brain stimulation.</a> Alcohol. 7 (3), 221-221 (1990).</li><li>Schindler, C. W., Panlilio, L. V., Goldberg, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Second-order+schedules+of+drug+self-administration+in+animals.">Second-order schedules of drug self-administration in animals.</a> Psychopharmacology (Berl). 163 (3-4), 327-327 (2002).</li><li>O'Dell, L. E., Khroyan, T. V., Neisewander, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dose-dependent+characterization+of+the+rewarding+and+stimulant+properties+of+cocaine+following+intraperitoneal+and+intravenous+administration+in+rats.">Dose-dependent characterization of the rewarding and stimulant properties of cocaine following intraperitoneal and intravenous administration in rats.</a> Psychopharmacology (Berl). 123 (2), 144-144 (1996).</li><li>Liu, Y., Roberts, D. C., Morgan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitization+of+the+reinforcing+effects+of+self-administered+cocaine+in+rats:+effects+of+dose+and+intravenous+injection+speed.">Sensitization of the reinforcing effects of self-administered cocaine in rats: effects of dose and intravenous injection speed.</a> Eur J Neurosci. 22 (1), 195-195 (2005).</li></ol>

Operante intravenösen Drogenkonsum Selbstverwaltung und Ort Konditionierung Verfahren sind zuverlässig und valide Modelle für die Untersuchung der neurobiologischen Grundlagen der Drogenabhängigkeit und Sucht 1 2 3. Beide Methoden sind weit verbreitet in vorklinischen Drogenmissbrauch Forschung eingesetzt und sind in der Lage, die verstärkenden Eigenschaften von missbrauchten Drogen 4 zu messen. Allerdings haben beide Methoden Mängel, dass die neuen Geräte und hier vorgestellte Methode verbessert auf 5. Ein großer Nachteil der traditionellen CPP Verfahren ist die nicht-bedingte Form der Medikamentengabe. Diese Art der Einnahme von Medikamenten hat unterschiedliche Verhaltens-und neurochemische Ergebnisse als Selbstverwaltung 6 7 8 9 10 11, und steht nicht im Einklang mit der menschlichen Drogenkonsum Erfahrungen. Außerdem, im Gegensatz zu Drogen Selbstverwaltung Verfahren sind CPP Paradigmen nicht progressive Veränderungen in der Medikamentenentwicklung Motivation als durch eine erhöhte Einnahme wider messen; einer vermeintlichen Wendepunkt in der Umstellung von Drogenkonsum in der Freizeit zu unkontrollierbaren Drogenabhängigkeit. Allerdings hat Drogen Selbstverwaltung Verhalten interpretativen Grenzen sowie. Zum Beispiel werden Response-Raten oft verwendet, um Lohn-Wert ableiten, sondern kann direkt von motorischen Wirkungen der Selbst-verabreichtes Medikament, unabhängig von der Droge motivationalen Effekte beeinflusst werden. Darüber hinaus kann die Zahl der drogenbedingten verstärkte Reaktionen auch durch Vorhandensein oder Fehlen von Medikamenten Infusions-assoziierte Reize 12 beeinflusst werden. Kokain ist bekannt, dass sie leicht selbst angewendet werden von Ratten und stabilen konditioniert Platz Präferenzen bei einer Vielzahl von Dosen und Verabreichungswege 2 13 14. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie stützen frühere Berichte über Drogen Verstärkung Modelle. Darüber hinaus wurde eine signifikante positive Beziehung zwischen Kokain-verstärkte Hebel Antworten und CPP Noten in der Long-, nicht aber die kurzfristige Kokain Gruppe bestimmt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass statt Klimaanlage und Selbstverwaltung sind nicht unbedingt isomorph Maßnahmen zu belohnen. Zum Beispiel ist es denkbar, dass CPP nach kurzzeitiger Exposition Kokain spiegelt akuten verstärkenden Eigenschaften in der Regel mit anfänglichen Drogenkonsum in der Freizeit zu sehen. Auf der anderen Seite kann in Ratten, die mit mehr Kokain Erfahrung, Kokain Einnahme Eskalation in Korrespondenz mit steigendem konditionierte Verstärkung zeigen progressive Veränderungen in Empfindlichkeit gegenüber Medikamenten oder verbesserte lohnende Arzneimittelwirkungen in bestimmten Bevölkerungsgruppen. Diese Methode hat featured Dienstprogramm über die Beurteilung der positiven verstärkenden Effekte von Medikamenten. Zum Beispiel, aversive Wirkungen von Drogen nicht während der ersten Drogenkonsum kann mit erweiterten Substanz-Exposition (z. B. klimatisierte Platz Aversionen oder CPA) entstehen und wäre nachweisbar mit dieser Technik. Weitere Anwendungen sind das Potenzial, Bildschirm für Subpopulationen am empfindlichsten auf Kokain-cue assoziatives Lernen, erleben vermittelte Veränderungen in Kokain-motivierte Verhaltensweisen zu bewerten und dauerhaft Arzneimittel-bedingte Effekte bei Drogenabstinenz und / oder cued Wiedereinstellung zu erkennen. Zusammenfassend ist dieses Gerät und Ansatz zeit-und kosteneffektive, können verwendet werden, um eine breite Palette von Themen aus dem Bereich des Drogenmissbrauchs zu untersuchen, und bietet mehr Flexibilität in der experimentellen Design als CPP-oder Selbstverwaltung Methoden allein.

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		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Operant Conditioning Behavior (Drug Self-administration) Test Package for Rat</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.med-associates.com/">Med Associates, Inc</a></td>
<td>MED-008-CT-B1</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Infrared Source and Detector (Photobeams)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.med-associates.com/">Med Associates, Inc</a></td>
<td>ENV-253SD ENV-253</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Med PC Software</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.med-associates.com/">Med Associates, Inc</a></td>
<td>SOF-735</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Single speed syringe pump</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Razel Scientific Instruments</td>
<td>Model R-E</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>45 mg sucrose pellets</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Bio-Serv</td>
<td>F0042</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Catheter cannula</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Plastics One</td>
<td>C313G-5UP</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Cocaine</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>RTI International</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

novel apparatus and method for drug reinforcement

Tiermodelle der Verstärkung haben sich als nützlich für das Verständnis der neurobiologischen Mechanismen der Drogenabhängigkeit. Operante Medikament Selbstverwaltung und klimatisierte Platz Präferenz (CPP) Verfahren sind expansiv in Tierversuchen verwendet, um verschiedene Komponenten des Medikaments Verstärkung, Konsum und Sucht beim Menschen Modells. Für diese Studie haben wir einen neuartigen Ansatz zur Untersuchung Medikament Verstärkung bei Ratten durch die Kombination von traditionellen CPP und Selbstverwaltung Methoden. Wir versammelten uns eine Vorrichtung mit zwei Med Mitarbeiter operante Kammern, Sinnesreize und ein Plexiglas-gebaut neutralen Zone. Diese Änderungen dürfen unsere Experimente zu motivationalen Aspekte der Einnahme von Medikamenten durch Selbstverwaltung und drogenfreie Beurteilung der Droge / cue Klimaanlage Stärke mit der CPP-Test umfassen. In unseren Experimenten, Ratten selbst verabreicht Kokain (0,75 mg / kg / inj, iv) entweder während vier (z. B. die &quot;short-term&quot;) oder acht (zB die &quot;long-term&quot;) im Wechsel-tägigen Sitzungen in einem operante Umgebung mit markanten Sinnesreize (zB Geruchs-und visuellen). Am zweiten Tag, in der anderen (anders-cued) operante Umgebung wurde Kochsalzlösung für Selbst-Infusion (0,1 ml, iv). Vierundzwanzig Stunden nach der letzten self-administration/cue-pairing Tagung wurde eine CPP-Test durchgeführt. In Übereinstimmung mit typischen CPP Erkenntnisse gab es eine klare Präferenz für die Kammer mit Kokain Selbstverwaltung verbunden. Darüber hinaus bei Tieren die sich im Langzeit-Experiment, eine signifikante positive Korrelation zwischen CPP Größe und die Anzahl der Kokain-verstärkte Hebel Antworten. Zusammenfassend ist dieses Gerät und Ansatz zeit-und kosteneffektive, können verwendet werden, um eine breite Palette von Themen aus dem Bereich des Drogenmissbrauchs zu untersuchen, und bietet mehr Flexibilität in der experimentellen Design als CPP-oder Selbstverwaltung Methoden allein.

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Novel Apparatus and Method for Drug Reinforcement

Operante Medikament Selbstverwaltung und klimatisierte Platz Präferenz (CPP) Verfahren sind expansiv in der Forschung verwendet, um verschiedene Komponenten des Medikaments Verstärkung, Konsum und Sucht beim Menschen Modells. In diesem Bericht, kombinierten wir traditionelle CPP und Selbstverwaltung Methoden als einen neuartigen Ansatz zur Untersuchung Medikament Verstärkung und Sucht bei Ratten.

Neuartige Geräte und Verfahren zur Drug Reinforcement

Animal models of reinforcement have proven to be useful for understanding the neurobiological mechanisms underlying drug addiction.  Operant drug ...

novel-apparatus-and-method-for-drug-reinforcement

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Pharmacology

Neuroscience

Unit 1

Drug Abuse and Addiction

SCIENTISTS IN ACTION

19.1K Aufrufe.  University of Texas at Austin. Operante Medikament Selbstverwaltung und klimatisierte Platz Präferenz (CPP) Verfahren sind expansiv in der Forschung verwendet, um verschiedene Komponenten des Medikaments Verstärkung, Konsum und Sucht beim Menschen Modells. In diesem Bericht, kombinierten wir traditionelle CPP und Selbstverwaltung Methoden als einen neuartigen Ansatz zur Untersuchung Medikament Verstärkung und Sucht bei Ratten.

Serie: Novel Apparatus and Method for Drug Reinforcement

A Novel Method for Assessing Proximal and Distal Forelimb Function in the Rat: the Irvine, Beatties and Bresnahan (IBB) Forelimb Scale

Several experimental models of cervical spinal cord injury (SCI) have been developed recently to assess the consequences of damage to this level of the spinal cord (Pearse et al., 2005, Gensel et al., 2006, Anderson et al., 2009), as the majority of human SCI occur here (Young, 2010; www.sci-info-pages.com). Behavioral deficits include loss of forelimb function due to damage to the white matter affecting both descending motor and ascending sensory systems, and to the gray matter containing the segmental circuitry for processing sensory input and motor output for the forelimb. Additionally, a key priority for human patients with cervical SCI is restoration of hand/arm function (Anderson, 2004). Thus, outcome measures that assess both proximal and distal forelimb function are needed. Although there are several behavioral assays that are sensitive to different aspects of forelimb recovery in experimental models of cervical SCI (Girgis et al., 2007, Gensel et al., 2006, Ballerman et al., 2001, Metz and Whishaw, 2000, Bertelli and Mira, 1993, Montoya et al., 1991, Whishaw and Pellis, 1990), few techniques provide detailed information on the recovery of fine motor control and digit movement.
The current measurement technique, the Irvine, Beatties and Bresnahan forelimb scale (IBB), can detect recovery of both proximal and distal forelimb function including digit movements during a naturally occurring behavior that does not require extensive training or deprivation to enhance motivation. The IBB was generated by observing recovery after a unilateral C6 SCI, and involves video recording of animals eating two differently shaped cereals (spherical and doughnut) of a consistent size. These videos were then used to assess features of forelimb use, such as joint position, object support, digit movement and grasping technique.
The IBB, like other forelimb behavioral tasks, shows a consistent pattern of recovery that is sensitive to injury severity. Furthermore, the IBB scale could be used to assess recovery following other types of injury that impact normal forelimb function.

A Novel Method for Assessing Proximal and Distal Forelimb Function in the Rat: the Irvine, Beatties and Bresnahan IBB Forelimb Scale

Here we will describe a rodent behavioral assay that can detect recovery of both proximal and distal forelimb function including digit movements during a naturally occurring behavior that does not require extensive training or deprivation to enhance motivation.

Eine neue Methode zur Beurteilung der proximalen und distalen Vordergliedmaße Funktion im Rat: Die Irvine, Beatties und Bresnahan (IBB) Vorderbein Skala

Several experimental models of cervical spinal cord injury (SCI) have been developed recently to assess the consequences of damage to this level of the ...

Forschung

Neurowissenschaften

A Novel Method of Drug Administration to Multiple Zebrafish (Danio rerio) and the Quantification of Withdrawal

Anxiety testing in zebrafish is often studied in combination with the application of pharmacological substances. In these studies, fish are routinely netted and transported between home aquaria and dosing tanks. In order to enhance the ease of compound administration, a novel method for transferring fish between tanks for drug administration was developed. Inserts that are designed for spawning were used to transfer groups of fish into the drug solution, allowing accurate dosing of all fish in the group. This increases the precision and efficiency of dosing, which becomes very important in long schedules of repeated drug administration. We implemented this procedure for use in a study examining the behavior of zebrafish in the light/dark test after administering ethanol with differing 21 day schedules. In fish exposed to daily-moderate amounts of alcohol there was a significant difference in location preference after 2 days of withdrawal when compared to the control group. However, a significant difference in location preference in a group exposed to weekly-binge administration was not observed. 
This protocol can be generalized for use with all types of compounds that are water-soluble and may be used in any situation when the behavior of fish during or after long schedules of drug administration is being examined. The light/dark test is also a valuable method of assessing withdrawal-induced changes in anxiety.

A Novel Method of Drug Administration to Multiple Zebrafish Danio rerio and the Quantification of Withdrawal

A novel method for reducing variability when exposing fish to drugs is explained. Fish exposed to various patterns of ethanol exposure were found to have altered anxiety levels during withdrawal in a light/dark scototaxic assay.

Eine neue Methode der Drug Administration auf mehrere Zebrafisch (<em&gt; Danio rerio</em&gt;) Und die Quantifizierung der Widerrufs

Anxiety testing in zebrafish is often studied in combination with the application of pharmacological substances. In these studies, fish are routinely ...

Assessment of Neuronal Viability Using Fluorescein Diacetate-Propidium Iodide Double Staining in Cerebellar Granule Neuron Culture

Primary cultured Cerebellar Granule Neurons (CGNs) have been widely used as an in vitro model in neuroscience and neuropharmacology research. However, the co-existence of glial cells and neurons in CGN culture might lead to biases in the accurate assessment of neuronal viability. Fluorescein diacetate (FDA) and Propidium Iodide (PI) double staining has been used to measure cell viability by simultaneously evaluating the viable and dead cells. We used FDA-PI double staining to improve the sensitivities of the colorimetric assays and to evaluate neuronal viability in CGNs. Furthermore, we added blue fluorescent DNA stains (e.g., Hoechst) to improve the accuracy. This protocol describes how to improve the accuracy of assessment of neuronal viability by using these methods in CGN culture. Using this protocol, the number of glial cells can be excluded by using fluorescence microscopy. A similar strategy can be applied to distinguish the unwanted glial cells from neurons in various mixed cell cultures, such as primary cortical culture and hippocampal culture.

This protocol describes how to accurately measure neuronal viability using Fluorescein diacetate (FDA) and Propidium Iodide (PI) double staining in cultured cerebellar granule neurons, a primary neuronal culture used as an in vitro model in neuroscience and neuropharmacology research.

Beurteilung der neuronalen Lebensfähigkeit unter Verwendung von Fluorescein-Diacetat-Propidium-Iodid-Doppelfärbung in Cerebellar-Granulat-Neuron-Kultur

Primary cultured Cerebellar Granule Neurons (CGNs) have been widely used as an in vitro model in neuroscience and neuropharmacology research. However, the ...

Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such as epilepsy and neurodegenerative disorders. However, it is technically difficult to obtain EEG recordings in neonates as it requires specialized handling and great care. Here, we present a novel method to record EEG in neonatal rat pups (P8-P15). We designed a simple and reliable electrode using computer pin loci; it can be easily implanted into the skull of a rat pup to record high-quality EEG signals in the normal and epileptic brain. Pups were given an intraperitoneal (i.p.) injection of the neurotoxin kainic acid (KA) to induce epileptic seizures. The surgical implantation performed in this procedure is less expensive than other EEG procedures for neonates. This method allows one to record high-quality and stable EEG signals for more than 1 week. Furthermore, this procedure can also be applied to adult rats and mice to study epilepsy or other neurological disorders.

Here, we introduce a novel technique designed to record electroencephalography (EEG) in freely moving neonatal epileptic pups and describe its procedures, features, and applications. This method allows one to record EEG for more than 1 week.

Aufzeichnung von EEG in frei bewegten neonatalen Ratten mit einer neuartigen Methode

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such ...

Novel Assay for Cold Nociception in Drosophila Larvae

How organisms sense and respond to noxious temperatures is still poorly understood. Further, the mechanisms underlying sensitization of the sensory machinery, such as in patients experiencing peripheral neuropathy or injury-induced sensitization, are not well characterized. The genetically tractable Drosophila model has been used to study the cells and genes required for noxious heat detection, which has yielded multiple conserved genes of interest. Little is known however about the cells and receptors important for noxious cold sensing. Although, Drosophila does not survive prolonged exposure to cold temperatures (&#8804;10 &#186;C), and will avoid cool, preferring warmer temperatures in behavioral preference assays, how they sense and possibly avoid noxious cold stimuli has only recently been investigated.
Here we describe and characterize the first noxious cold (&#8804;10 &#186;C) behavioral assay in Drosophila. Using this tool and assay, we show an investigator how to qualitatively and quantitatively assess cold nociceptive behaviors. This can be done under normal/healthy culture conditions, or presumably in the context of disease, injury or sensitization. Further, this assay can be applied to larvae selected for desired genotypes, which might impact thermosensation, pain, or nociceptive sensitization. Given that pain is a highly conserved process, using this assay to further study&#160;thermal nociception will likely glean important understanding of pain processes in other species, including vertebrates.

Novel Assay for Cold Nociception in Drosophila Larvae

Here we demonstrate a novel assay to study cold nociception in Drosophila larvae. This assay utilizes a custom-built Peltier probe capable of applying a focal noxious cold stimulus and results in quantifiable cold-specific behaviors. This technique will allow further cellular and molecular dissection of cold nociception.

Neuartige Assay für kalte Nozizeption in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larvae

How organisms sense and respond to noxious temperatures is still poorly understood. Further, the mechanisms underlying sensitization of the sensory ...

A Novel Method to Model Chronic Traumatic Encephalopathy in Drosophila

Chronic Traumatic Encephalopathy (CTE) is an established neurodegenerative disease that is closely associated with exposure to repetitive mild Traumatic Brain Injury (mTBI). The mechanisms responsible for its complex pathological changes remain largely elusive, despite a recent consensus to define the neuropathological criteria. Here, we describe a novel method to develop a model of CTE in Drosophila melanogaster&#160;(Drosophila&#160;)&#160;in an attempt to identify the key genes and pathways that lead to the characteristic hyperphosphorylated tau accumulation and neuronal death in the brain. Adjustable-strength impacts to inflict mild closed injury are delivered directly to the fly head, subjecting the head to rapid acceleration and deceleration. Our method eliminates the potential problems inherent with other Drosophila mTBI models (e.g.,animal death might be induced by damage to other parts of the body or to internal organs). The less labor- and cost-intensive animal care, short life span, and extensive genetic tools make the fruit fly ideal to study CTE pathogenesis and make it possible to perform large-scale, genome-wide forward genetic and pharmacological screens. We anticipate that the ongoing characterization of the model will generate important mechanistic insights on disease prevention and therapeutic approaches.

A Novel Method to Model Chronic Traumatic Encephalopathy in Drosophila

Here, we describe a new approach to inflict closed-head traumatic brain injury in Drosophila melanogaster. Our method has the advantage of directly delivering repetitive impacts with adjustable strength to the head alone. Further exploration of the invertebrate system will help to illuminate the pathogenesis of chronic traumatic encephalopathy.

Eine neuartige Methode zur Modellierung chronisch traumatischer Enzephalopathie in<em&gt; Drosophila</em

Chronic Traumatic Encephalopathy (CTE) is an established neurodegenerative disease that is closely associated with exposure to repetitive mild Traumatic ...

Assay Development for High Content Quantification of Sod1 Mutant Protein Aggregate Formation in Living Cells

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease that can be caused by inherited mutations in the gene encoding copper-zinc superoxide dismutase 1 (SOD1). The structural instability of SOD1 and the detection of SOD1-positive inclusions in familial-ALS patients supports a potential causal role for misfolded and/or aggregated SOD1 in ALS pathology. In this study, we describe the development of a cell-based assay designed to quantify the dynamics of SOD1 aggregation in living cells by high content screening approaches. Using lentiviral vectors, we generated stable cell lines expressing wild-type and mutant A4V SOD1 tagged with yellow fluorescent protein and found that both proteins were expressed in the cytosol without any sign of aggregation. Interestingly, only SOD1 A4V stably expressed in HEK-293, but not in U2OS or SH-SY5Y cell lines, formed aggregates upon proteasome inhibitor treatment. We show that it is possible to quantify aggregation based on dose-response analysis of various proteasome inhibitors, and to track aggregate-formation kinetics by time-lapse microscopy. Our approach introduces the possibility of quantifying the effect of ALS mutations on the role of SOD1 in aggregate formation as well as screening for small molecules that prevent SOD1 A4V aggregation.

We describe a method to quantify the aggregation of misfolded proteins. Our protocol details lentiviral induced stable cell line generation, automated confocal imaging, and image analysis of protein aggregates. As an illustrative application, we studied the effect of small molecules in promoting SOD1 aggregation in a time- and dose-dependent manner.

Assay-Entwicklung für hohe Content Quantifizierung der Sod1 mutierten Proteins Aggregatbildung in lebenden Zellen

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease that can be caused by inherited mutations in the gene encoding copper-zinc ...

Implantation of Chronic Silicon Probes and Recording of Hippocampal Place Cells in an Enriched Treadmill Apparatus

An important requisite for understanding brain function is the identification of behavior and cell activity correlates. Silicon probes are advanced electrodes for large-scale electrophysiological recording of neuronal activity, but the procedures for their chronic implantation are still underdeveloped. The activity of hippocampal place cells is known to correlate with an animal&#39;s position in the environment, but the underlying mechanisms are still unclear. To investigate place cells, here we describe a set of techniques which range from the fabrication of devices for chronic silicon probe implants to the monitoring of place field activity in a cue-enriched treadmill apparatus. A micro-drive and a hat are built by fitting and fastening together 3D-printed plastic parts. A silicon probe is mounted on the micro-drive, cleaned, and coated with dye. A first surgery is performed to fix the hat on the skull of a mouse. Small landmarks are fabricated and attached to the belt of a treadmill. The mouse is trained to run head-fixed on the treadmill. A second surgery is performed to implant the silicon probe in the hippocampus, following which broadband electrophysiological signals are recorded. Finally, the silicon probe is recovered and cleaned for reuse. The analysis of place cell activity in the treadmill reveals a diversity of place field mechanisms, outlining the benefit of the approach.

We describe the diverse steps to implant chronic silicon probes and to record place cells in mice that are running head-fixed on a cue-enriched treadmill apparatus.

Implantation von chronischen Silicon Sonden und Aufzeichnung der Hippocampal Platzzellen in eine angereicherte Laufband-Vorrichtung

An important requisite for understanding brain function is the identification of behavior and cell activity correlates. Silicon probes are advanced ...

A Computerized Test Battery to Study Pharmacodynamic Effects on the Central Nervous System of Cholinergic Drugs in Early Phase Drug Development

Investigating potential pharmacodynamic effects in an early phase of central nervous system (CNS) drug research can provide valuable information for further development of new compounds. A computerized and thoroughly validated battery of neuropsychological and neurophysiological tests has been shown to be sensitive to detect drug-induced effects of multiple new and existing compounds. The test battery covers the main CNS domains, which have been shown to respond to drug effects and can be repeatedly administered following drug administration to characterize the concentration-effect profile of a drug.
The standard tests in the battery are saccadic eye movement, smooth pursuit eye movement, the Bowdle visual analog scale (VAS), the Bond and Lader VAS, body sway, adaptive tracking, visual verbal learning, and quantitative electroencephalography (qEEG). However, the test battery is adaptive in nature, meaning that it can be composed and adjusted with tests fit to investigate specific drug classes, or even specific receptors.
Showing effects of new cholinergic drugs designed to have a pro-cognitive outcome has been difficult. The pharmacological challenge model is a tool for early proof-of-pharmacology. Here, a marketed drug is used to induce temporary and reversible disease-like symptoms in healthy subjects, via a pharmacological mechanism related to the disease that is targeted as indication for the new compound. The test battery was implemented to investigate the potential of the nicotinic receptor antagonist mecamylamine to be used as a challenge model for cholinergic dysfunction, as seen in neurodegenerative disorders.
A worsening of scores in a dose dependent manner on the visual verbal learning test (VVLT; a test for learning and memory abilities) and the adaptive tracking test (a measure of visuomotor control and arousal), in particular, showed that the test battery is sensitive to showing acute pharmacodynamic effect after administration of anti-cholinergic drugs.

A validated computerized battery of neuropsychological and neurophysiological tests is used to study pharmacodynamic effects on the central nervous system of newly developed drugs in early phase development. To demonstrate the test battery, the acute effects of mecamylamine and the reversal of these effects by two agonist drugs are described.

Eine computergesteuerte Testbatterie Pharmakodynamische Wirkungen auf das zentrale Nervensystem cholinerge Medikamente in der frühen Phase Medikamentenentwicklung zu studieren

Investigating potential pharmacodynamic effects in an early phase of central nervous system (CNS) drug research can provide valuable information for ...

CMAP Scan MUNE (MScan) - A Novel Motor Unit Number Estimation (MUNE) Method

Like other methods for motor unit number estimation (MUNE), compound muscle action potential (CMAP) scan MUNE (MScan) is a non-invasive electrophysiologic method to estimate the number of functioning motor units in a muscle. MUNE is an important tool for the assessment of neuropathies and neuronopathies. Unlike most MUNE methods in use, MScan assesses all the motor units in a muscle, by fitting a model to a detailed stimulus-response curve, or CMAP scan. It thereby avoids the bias inherent in all MUNE methods based on extrapolating from a small sample of units. Like &#39;Bayesian MUNE,&#39;&#160;MScan analysis works by fitting a model, made up of motor units with different amplitudes, thresholds, and threshold variabilities, but the fitting method is quite different, and completed within five minutes, rather than several hours. The MScan off-line analysis works in two stages: first, a preliminary model is generated based on the slope and variance of the points in the scan, and second, this model is then refined by adjusting all the parameters to improve the fit between the original scan and scans generated by the model.
This new method has been tested for reproducibility and recording time on 22 amyotrophic lateral sclerosis (ALS) patients and 20 healthy controls, with each test repeated twice by two blinded physicians. MScan showed excellent intra- and inter-rater reproducibility with ICC values of &#62;0.98 and a coefficient of variation averaging 12.3 &#177; 1.6%. There was no difference in the intra-rater reproducibility between the two observers. Average recording time was 6.27 &#177; 0.27 min.
This protocol describes how to record a CMAP scan and how to use the MScan software to derive an estimate of the number and sizes of the functioning motor units. MScan is a fast, convenient, and reproducible method, which may be helpful in diagnoses and monitoring disease progression in neuromuscular disorders.

CMAP Scan MUNE MScan - A Novel Motor Unit Number Estimation MUNE Method

This protocol describes a new method to estimate the number of functioning motor units in a muscle, by fitting a model to a detailed stimulus-response curve of the compound muscle action potential. It is quick and easy to perform and analyze and has excellent reproducibility.

CMAP Scannen MUNE (MScan) - eine neuartige Motoreinheit Nummer (MUNE) Schätzmethode

Like other methods for motor unit number estimation (MUNE), compound muscle action potential (CMAP) scan MUNE (MScan) is a non-invasive electrophysiologic ...

Neuartige Geräte und Verfahren zur Drug Reinforcement

Zusammenfassung

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