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条件位置偏爱模型(CPP)是根据巴普洛夫经典条件反射原理建立起来的一种动物模型。动物首先会进行一个初始值的测试,一般选用无偏设计进行实验,随机选用一侧箱子作为伴药箱,在这一侧动物接受成瘾药物注射;而另一侧箱子作为非伴药箱,动物在非伴药箱接受生理盐水注射。经过多轮训练后,动物会在成瘾药物与伴药箱之间建立联系,在测试成瘾训练时,动物在三箱中自由穿梭,并发现在伴药箱停留的时间会较初始值测试时更长。尼古丁和具有奖赏效应的药物都可以诱导出动物的条件位置偏爱,CPP是评价成瘾性药物精神依赖性的经典范式。整个实验流程包括三部分,首先条件位置偏爱的建立,之后条件位置偏爱的消退,最后是偏爱的恢复。

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实验动物:

大鼠被饲养在恒温(23±2摄氏度)、恒湿(50±10%)12小时光暗周期循环饲养室中(8:30AM-8:30PM)。每个饲养箱饲养四只大鼠实验鼠均可自由饮水进食。为了减少动物非特异性的应激反应,在正式实验开始之前,动物至少适应饲养室的环境一周,实验者每天抚摸每只大鼠2-3分钟,共5天。实验节律与大鼠日节律相同,并尽量保证在同一时间段内完成。参照大鼠CPP得分进行随机分组,每组大鼠10-14只。

实验装置及程序简介:

条件位置偏爱实验箱装置由3个箱体构成,每个实验箱分为左、中、右三部分,实验箱的左右分别是两个相同尺寸(外径:长×宽×高,30cm×30cm×40cm)的中性箱和一个中间过渡箱(外径:长×宽×高,10cm×30cm×40cm)组成。过渡箱底板光滑,内壁呈白色。左侧条件箱内壁为黑色墙壁,贴有间隔2cm、宽度为2cm的白色横条纹,底部是栅栏底,为与应激环境更有区分度,铺上波浪状的网格不锈钢底板。其中,两侧的箱体为条件化训练箱(A和B箱),大小相同但底面纹理和侧面灯光图案不同,作为动物注射尼古丁或盐水后区分箱体的依据;中间的小箱体为过渡箱,抽去其两侧挡板,大鼠可以在3个箱子内自由穿梭活动。过渡箱底板光滑,白色内壁。两个条件化箱内壁分别是黑白相间的横条纹或竖条纹,且箱底的底板也有明显的差别,一个底板是网格;另一个底板是栅栏。条件化箱和过渡箱之间通过可以开启和关闭的门连接。条件化箱和过渡箱上方都装有摄像头,通过数据线与电脑相连,动物行为学分析软件可以实时采集、存储大鼠在箱体中的活动视频;此外该软件也可对采集的视频信息进行分析,得到大鼠在各箱的停留时间、穿梭次数、总的路程、活动距离、运动轨迹追踪图像等实验数据。为了最大限度的降低外界环境因素对于实验动物的影响,整套的CPP系统安放在独立房间中,隔光和隔音,室温恒定24摄氏度。

CPP程序分为前测期、条件化训练期和测试期。其中,大鼠在注射尼古丁训练箱(伴药侧)的停留时间减去注射生理盐水训练箱(非伴药侧)的停留时间,即为CPP得分值(s),作为判断大鼠是否形成条件化偏好的统计依据。前测期:抽去箱体中间挡板,记录大鼠15min内在各箱体内的停留时间,作为CPP得分的基础值。剔除明显偏好任何一箱大于540s的大鼠。条件化训练期:大鼠进行连续8个周期的生理盐水和尼古丁给药交替训练。为了排除给药顺序和箱体环境差异的影响,尼古丁和生理盐水注射采用平衡对抗设计,即一半大鼠放置A箱注射尼古丁(B箱注射生理盐水),一半大鼠放置B箱给药(A箱注射生理盐水)。

条件位置偏爱点燃模型

实验采用无偏设计,训练箱采用三室训练箱。第一天(D1):大鼠从中间箱放入,任其在三室中自由活动15分钟,用摄像头记录其活动的视频,最后用电脑记录和分析其在各室中停留的时间。计算偏爱分数(CPP score)=伴药箱停留时间-非伴药箱停留时间。剔除分数>300的鼠,分数在150-300之间的分配到偏爱的对侧箱给药,分数<150的鼠随机平衡分配到两侧;第二至七天(D2-D7):D2、4、6大鼠接受尼古丁皮下注射并放入伴药箱30分钟,之后大鼠被放回饲养笼;D3、5、7大鼠接受皮下注射相同剂量的生理盐水并放入对侧非伴药箱30分钟。第八天(D8)进行记忆测试,方法同D1基础值测试;第九到十四天(D9-D14):共训练6天,D9、11、13将条件位置偏爱训练中的尼古丁换成相对剂量的生理盐水皮下注射,其余与条件位置偏爱训练相同;第十五天(D15):大鼠进行消退测试,方法同基础值测试。第十六天:对大鼠进行点燃测试,有两种点燃方式:(1)足底电击诱导的点燃:在消退测试24h后将大鼠放进条件恐惧箱内,前5min为环境适应时间,15-20min对大鼠进行随机电击,电击强度为0.8mA,0.5S。20min结束后,直接将大鼠从条件恐惧箱内拿出,并立即放入CPP条件箱内进行点燃测试,方法同基础值测试;(2)尼古丁暴露诱导的点燃:同样在消退测试后24h进行测试,在大鼠进入CPP条件箱之前对大鼠进行0.5mg/kg剂量尼古丁腹腔注射,后立即进行测试。

通过CPP评分来衡量大鼠尼古丁CPP效应,CPP评分=伴药箱停留的时间/[伴药箱停留的时间+非伴药箱停留的时间]*100。如果大鼠在CPP实验箱的某个箱体内停留时间超过70%(630 s),将会被剔除。这些被剔除的大鼠在进行基线测试时,其行为表现是运动性差,往往是在某个箱体内长时间静止不动或者是频繁穿梭于两个条件化箱之间。为了有效的控制非条件性偏爱对实验的干扰,因此这些大鼠被剔除。

注意事项:

在整个实验过程中,为了减少实验中大鼠之间的相互干扰,每只大鼠完成训练或测试后,都会清走实验箱中大鼠粪便及尿液,用水清洗实验箱的底板,再使用75%酒精擦拭底板和实验箱的四壁,最后再间隔10分钟后,进行下一只大鼠训练或测试。

文献引用:

1.Stress-Induced Reinstatement of Nicotine Preference Requires Dynorphin/Kappa Opioid Activity in the Basolateral Amygdala.[J]. Nygard Stephanie K;;Hourguettes Nicholas J;;Sobczak Gabe G;;Carlezon William A;;Bruchas Michael R.The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience,2016

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3.韩龙.尼古丁导致决策能力异常的神经机制探讨[D].中国科学技术大学,2018.

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7.The ins and outs of the striatum: Role in drug addiction[J]. L.M. Yager;;A.F. Garcia;;A.M. Wunsch;;S.M. Ferguson.Neuroscience,2015

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