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生物学基础
固定比率食物强化法建立鸽子吗啡辨别模型
生物学基础
2007-07-08 10:12:12 来自: 作者:任燕华 郑继旺 阅读量:1

    摘要 目的:建立鸽子吗啡辨别模型。方法:用固定比率食物强化方法训练鸽子辨别5mg·kg-1吗啡和盐水。之后分别用不同剂量的吗啡、海洛因、甲基苯丙胺替代训练剂量吗啡,并以纳曲酮拮抗吗啡效应,观察辨别效应的变化。结果:所训4只鸽子均形成对5mg·kg-1吗啡和盐水的辨别,辨别形成后鸽子在实验期间行为稳定。1.8mg·kg-1以上剂量的吗啡及1mg·kg-1以上剂量的海洛因能够替代训练剂量吗啡;0.3-3.2mg·kg-1甲基苯丙胺不能产生替代效应;1mg·kg-1纳曲酮拮抗训练剂量吗啡后,鸽子的反应正确率可降至5%以下。结论:固定比率强化程序下吗啡辨别效应-剂量曲线为阶跃式,与大鼠吗啡辨别模型相似;鸽子的吗啡辨别模型稳定,辨别效应具有药理特异性;鸽子可作为药物辨别实验动物应用于药物精神依赖性研究评价。
    关键词 鸽子;动物模型;精神依赖;药物辨别;食物强化;固定比率

  药物辨别实验是一种应用广泛的行为药理学方法[1]。大鼠是药物辨别实验中最常用的动物,其它种属如恒河候、松鼠猴、小鼠、鸽子等的辨别实验也相继出现。尤其是鸽子,因其寿命长,记忆力好,视觉好,辨色能力强,在行为药理学和毒理学研究领域得到日益重视。有些药物在不同种属的辨别刺激特性不同。来自不同种属的实验结果能够提供许多有关药物受体作用及其它神经机制方面的重要信息[2]
  近几年药物辨别实验已在国内展开,主要应用于评价滥用药物的精神依赖性潜力及其作用机制的研究[3],实验动物目前还仅限于大鼠。本文旨在建立鸽子吗啡辨别模型。之后通过给予不同剂量的吗啡,及一些不同药理类型的药物,观察鸽子的吗啡辨别行为变化,并与大鼠吗啡辨别模型进行比较。

1 材料和方法

1.1 实验动物
  
选用体重390-450g左右的♂肉鸽,单笼饲养,限量喂食,自由饮水,使其体重降至自由饮食时的80%(315-360g)之后开始训练。实验期间,每日实验结束后定量喂食,以保持体重。饮水不限。实验室及饲养室温度控制在21℃,湿度为60%。
1.2 药品
  盐酸吗啡,青海制药厂生产,批号:981101;甲基苯丙胺,国家麻醉品实验室提供;纳曲酮,Sigma公司。分别用生理盐水配制成所需浓度注射液。
1.3 实验装置
  
整个实验装置由辨别环境控制箱、鸽子操作箱和计算机控制系统组成。鸽子操作箱配有两个反应键供鸽子触啄,反应键可被设置在键背侧的灯照亮。反应键的下方有食物盒。若鸽子啄键反应正确则反应键照明灯熄灭,食物盒照明灯点亮,此时鸽子可从食物盒中获得食物。辨别环境控制箱为双层木质结构,具有避光、屏蔽、隔音及通风换气的功能;可通过观察窗观察箱内动物的状况。实验过程由计算机自动控制完成。
1.4 实验方法
1.4.1 吗啡辨别训练
  采用固定比率(FR)食物强化程序,以鸽子接受30min训练或得到100次食物强化为1个实验期(session)。每天进行1个实验期的行为训练。每个实验期前注射5mg·kg-1的吗啡或等容积的生理盐水,训练时指定操作箱内1个键为吗啡键,另1个为盐水键。设定给吗啡时啄吗啡键为正确,给盐水时啄盐水键为正确。每周训练6d,1d给药物(D),1d给生理盐水(N),依D,N,D,N,D,……次序循环。训练开始时FR=1,即啄1次正确键就能得到1次食物强化。以鸽子在1个实验期内操作正确率达80%以上为合格。若鸽子连续6个实验期合格,则FR值增加1次,FR值依次递增至FR=20。记录鸽子的反应正确率及反应速率。若FR值增加后,鸽子训练效果不好,可通过增加训练期或降低FR值重新训练,直到合格为止。
1.4.2 替代实验
  当鸽子在FR20程序下能够稳定辨别4mg·kg-1吗啡及盐水后,分别给予不同剂量的吗啡(0.3, 1, 1.8, 3.2, 10 mg·kg-1)进行替代实验。记录鸽子反应的正确率及反应速率,并与训练剂量下的辨别效应进行比较。为巩固鸽子在辨别训练阶段形成的辨别行为,保证实验的准确性,通常训练和替代实验交替进行。在替代实验期,两个键均指定为正确键,鸽子啄两个键总次数为20次即可获得1次食物强化,从而客观地反应鸽子在药物作用下对键的选择倾向性。
1.5 数据分析
  
以鸽子对吗啡键的反应率为反应正确率,以鸽子的反应速率表示药物对其活动度的影响。本实验以鸽子每个实验期所获得的第1次强化时的反应正确率为评价辨别刺激强度的指标。计算各组测量指标的平均值。训练药物的测量指标为基线值,替代实验的反应正确率为80%以上时,为完全替代;反应正确率为30%-80%,为部分替代;反应正确率低于30%时,则为不能替代。

2 结果

2.1 吗啡辨别的形成
  
4只鸽子经过58.8±s2.8个训练期均能够在FR20程序下辨别5mg·kg-1吗啡和盐水,即注射吗啡时啄吗啡键,注射盐水时啄盐水键。在吗啡实验期,鸽子的反应正确率为97.8%±s2.6%,反应速率为每秒2.5±s0.9;在盐水实验期,鸽子对吗啡键的反应正确率为1.8%±s1.8%,反应速率为每秒3.7±s0.8(图1、图2)。

图1 不同剂量吗啡的辨别效应
圆点为鸽子实验曲线,菱形点为大鼠实验曲线。左边的散点为训练剂量下的基线反应。实心点为吗啡期反应,空心点为盐水期反应

图2 不同剂量吗啡下动物的反应速率
圆点为鸽子实验曲线,菱形点为大鼠实验曲线。左边的散点为训练剂量下的基线反应速率。实心点表示吗啡期反应,空心点表示盐水期反应。

2.2 不同剂量吗啡的替代
  
对已形成吗啡辨别的鸽子,分别以0.3,1,1.8,3.2,10mg·kg-1的吗啡替代训练剂量的吗啡。结果表明,0.3、1mg·kg-1的吗啡不产生替代效应,1.8mg·kg-1以上剂量的吗啡则完全替代。吗啡辨别效应-剂量曲线为阶跃式,与大鼠吗啡辨别效应结果相似(图1)。当吗啡增加到10mg·kg-1时,能显著抑制鸽子的反应速率(图2)。替代效应的平均ED50值为1.3mg·kg-1,低于大鼠的ED50值2.07mg·kg-1。在实验过程中,鸽子反应的基线值保持稳定。
2.3 不同药物的替代
  
1,3.2mg·kg-1海洛因可完全替代训练剂量的吗啡(图3)。
   0.3,1,3.2 mg·kg-1甲基苯丙胺不能替代训练剂量的吗啡(图3);3.2mg·kg-1剂量甲基苯丙胺已显著抑制鸽子的反应速率。
  1mg·kg-1纳曲酮能明显抑制训练剂量吗啡的辨别效应(图3),鸽子表现为盐水样反应。

图3 不同测试药的替代效应
方形点为海洛因替代效应,圆点为甲基苯丙胺替代效应,三角形为纳曲酮拮抗训练剂量吗啡的效应。

 

3 讨论

  FR程序是药物辨别实验中最常使用的一种强化程序。FR强化程序下药物的辨别效应-剂量曲线呈阶跃式[4],即低剂量时,模型动物表现为盐水反应;随着药物剂量的增加,在某一剂量下动物的反应完全转变为药物反应;出现药物反应的最低剂量可视为该药能够产生辨别的最低剂量。本实验鸽子的吗啡辨别效应-剂量曲线为阶跃式,符合上述结论。有关强化程序本身对动物反应的影响有待进一步实验研究。在鸽子吗啡辨别行为形成后的整个实验过程中,其反应基线值保持稳定,表明没有吗啡耐受出现。
  本实验中,鸽子注射海洛因后能产生吗啡样辨别效应,且能被纳曲酮拮抗,而注射甲基苯丙胺后则无替代效应,表明其辨别效应具有药理特异性,且与μ受体作用有关,与文献报道结果一致[5,6]。通常在药物辨别实验中,一个药物的辨别效应仅能够被相同或相似药理性质的药物替代。本实验所建鸽子吗啡辨别模型稳定可靠,可作为阿片类精神依赖性研究评价的动物模型。同时,鸽子具有寿命长、记忆力好和辨色能力强等生理特征,其作为辨别实验动物具有一定优越性。

4 参考文献

1 陈军,郑继旺.药物辨别实验简介.中国药物依赖性通报,1994,3:150-154.
2 Herling S,Woods J H. Discriminative effects of narcotics: evidence for multiple receptor-mediated actions. Life Sci, 1981, 28: 1571- 1584.
3 陈军,谢潞,王卫平,等.羟甲芬太尼精神依赖性系统评价.中国药物依赖性通报,1995,4:9-12.
4 Colpaert FC. The discriminative response: an elementary particle of behavior. Behav Pharmacol. 1991,2:283- 286.
5 Schuster CR. The discriminative stimulus properties of drugs. In: Thompson T, Dews PB,eds, Advances in be-havioral pharmacology. New York: Academic Press, 1977.1:85- 138.
6 Young AM. Discriminative stimulus profiles of psychoactive drugs. Adv Subst Abuse, 1991,4:139- 203.

DISCRIMINATIVE STIMULUS EFFECTS OF MORPHINE IN PIGEONUNDER A FIXEDRATIO SCHEDULE OF REINFORCEMENT

Ren Yanhua, Zheng Jiwang

(National Institute on Drug Dependence,Beijing Medical University,Beijing,100083)

ABSTRACT Objective: To develop morphine discrimination behavior in pigeon. Method: Four pigeons were trained to discriminate 5.0 mg· kg-1 morphine from saline under a fixed- ratio (FR20) schedule of reinforcement. After training, different doses of morphine, heroin and methamphetamine were used to substitute for training dose of morphine. Naltrexone administered concomitantly with morphine. Result: 5 mg· kg-1 morphine produced discriminative stimulus in all pigeons and generalized to 1.8 mg·kg-1or higher doses of morphine or 1 mg·kg-1 or higher doses of heroin. Methamphetamine at tested doses failed to substitute morphine. Naltrexone decreased accuracy of morphine discriminative response to less than 5% . Conclusion: The dose- response curves of morphine discrimination in pigeons under a FR reinforcement schedule is quantal and similar to that of rats'. The pigeon can reliably discriminate morphine from saline. The discriminative stimulus is pharmacologically specific. A pigeon can be used as a subject in drug discrimination experiments to study the psychological dependence of drugs.
KEY WORDS pigeon; animal model; psychological dependence; drug discrimination; food reinforcement; fixed- ratio

修回日期:1999-08-16

中国药物依赖性杂志

1999年 第8卷 第4期

 

中国药物依赖性杂志(Chin J Drug Dependence) 1999;8(4):263-265

固定比率食物强化法建立鸽子吗啡辨别模型

任燕华 郑继旺

(北京医科大学中国药物依赖性研究所,北京,100083)

[责任编辑]杜新忠
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