Sci Rep. 2018; 8: 2766.
Gepubliseer aanlyn 2018 Feb 9. doi: 10.1038/s41598-018-21046-0
PMCID: PMC5807356
Abstract
Cues wat die beskikbaarheid van smaaklike kos aandui, verkry die vermoë om voedsel soek en verbruik te kweek. Die huidige studie het 'n kombinasie van gedrags-, farmakologiese en analitiese tegnieke gebruik om die rol van Pavlovian-aansporingsmotivering in cue-potensiated feeding te ondersoek. Ons wys dat 'n cue gekoppel aan sukrose oplossing (CS +) sy beheer oor voeding kan oordra om sukroseverbruik by 'n nuwe houer te stimuleer en dat hierdie effek hang af van die aktivering van D1 dopamienreseptore, wat bekend is om ander vorme van gekognifiseerde gedrag, maar smaak nie smaaklikheid nie. Mikrostruktuurontledings van sukrose-lekgedrag het aan die lig gebring dat die CS + geneig was om die frekwensie te verhoog waarmee rotte betrokke was by aktiewe botsings van lekgedrag sonder om betroubare effek te hê op die duur van die lekbotsings, 'n mate wat in plaas daarvan geassosieer was met sukrose-smaaklikheid. Verder het ons bevind dat individuele verskille in CS + opgewekte toenames in die frekwensie geassosieer met totale sukrose inname by toets, wat die siening ondersteun dat hierdie proses verband hou met betekenisvolle dysregulasie van eetgedrag. Die huidige studie, dus (1), toon dat 'n dopamien-afhanklike Pavlovian-aansporingsmotiveringproses ku-potensiaalvoeding kan bemiddel, en (2) stel 'n eksperimentele en analitiese benadering uit om hierdie aspek van gedrag te ontleed.
Inleiding
Omgewingswyses wat die beskikbaarheid van smaaklike kosse aandui, kan kragtige voedselbehoeftes veroorsaak1-3 en bevorder eet in die afwesigheid van honger, 'n effek waargeneem in knaagdiere4,5 en mense6-9. Hierdie gedragsinvloed, wat geglo word om 'n belangrike rol in ooreet en vetsug te speel10-13, kan bestudeer word met behulp van die cue-potentiated feeding (CPF) taak. In 'n tipiese CPF-studie ondergaan honger diere Pavlovian kondisionering wat bestaan uit herhaalde koppelings tussen 'n gekondisioneerde stimulus (CS +, bv. 'N ouditiewe toon) en 'n klein hoeveelheid van 'n smaaklike voedsel of vloeistof, soos sukrose-oplossing, wat hulle van 'n koppie verbruik geleë in 'n vaste posisie in die eksperimentele kamer. Vervolgens kry hulle onbeperkte toegang tot hul onderhoudskou om seker te maak dat hulle ten volle benut word voor toetsing. Diere word dan teruggekeer na die kamer en word toegelaat om suiwrose vryelik uit die beker te gebruik terwyl die CS + tussenposes op 'n nie-kontinente wyse aangebied word. Onder sulke toestande vertoon diere 'n aansienlike vermeerdering in voedselverbruik tydens toetssessies met die CS + relatief tot sessies met 'n ongepaarde stimulus (CS-).
Terwyl sulke bevindings daarop dui dat eksterne leidrade onafhanklik van fisiologiese hongersnood kan optree om voeding te bevorder, is die sielkundige prosesse wat aan hierdie effek onderliggend is, nie stewig gevestig nie. Een moontlikheid is dat leidrade wat geassosieer word met smaaklike voedselverbruik reflektiewe of gewone beheer oor voeding (dws stimulus-respons gebaseer) verkry. As dit die primêre meganisme is wat die CPF bemiddel, moet die CS + verbruik stimuleer deur die spesifieke voedingsgedrag wat tydens Pavlovian kondisionering tot stand gebring is, uit te wek. hierdie reaksie leer siening is aannemelijk as die bron van voedsel vasgestel word oor opleiding en toetsing, soos in die voorbeeld hierbo beskryf. Alhoewel hierdie scenario van toepassing is op die meeste demonstrasies van CPF, is daar ook berigte dat voedselverwante leidrade op nuwe plekke kan aanvoer14-16, wat aandui dat hulle indirek voeding kan beheer. Een moontlike verduideliking is dat sulke leidrade kweek deur dieselfde Pavlovian-aansporingsmotiveringproses wat hulle toelaat om instrumentele voedsel-soekende gedrag te verwek en te versterk.17,18. dit motiverende siening voorspel dat die CS + 'n drang uitoefen om kos te soek, wat ook sal lei tot voeding wanneer kos geredelik beskikbaar is. Alternatiewelik, as bewys gelewer word dat seine vir smaaklike voedsel hedoniese evaluering van smaakstimulasies kan verhoog19-21, is dit moontlik dat leidrade deels die voeding versterk deur voedsel smaakliker te maak. Terwyl hierdie hedoniese siening meganisties van die motivering beskou word, is hierdie rekeninge nie onderling uitsluitend nie en kan verskillende aspekte van GPF verduidelik word.10,22.
Een manier om te onderskei tussen die motiverende en hedoniese rekeninge van die GPF, is om vas te stel hoe voedselparende leidrade die mikrostruktuur van voeding beïnvloed. As knaagdiere toegelaat word om sukrose-oplossing of ander smaaklike vloeistowwe vrylik te verteer, hou hulle deel aan likkewonde van verskillende tydsduur wat deur periodes van onaktiwiteit geskei word. Terwyl die gemiddelde duur van hierdie lekbuise 'n betroubare en selektiewe maatstaf van die smaaklikheid van die vloeistof bied23,24, word geglo dat die frekwensie van hierdie aanvalle deur motiveringsprosesse beheer word25-28. Dus, as die CS + voed stimuleer deur sukrose smaaklikheid te verbeter, dan moet die kuier die duur, maar nie noodwendig die frekwensie van die aanvalle, verhoog nie. In teenstelling daarmee, voorspel die motiverende siening dat die CS + sukrose moet soek en verbruik, selfs wanneer diere besig is met ander aktiwiteite, wat lei tot meer gereeld, maar nie noodwendig langer, lekke nie.
Die huidige studie het die effekte van CS + -aflewering op mikrostruktuur van sukrose met behulp van twee CPF-protokolle ondersoek, een waarin sukrose altyd op dieselfde plek beskikbaar was (Eksperiment 1), en een waarin die bron verander is oor opleiding en toetsing (eksperimente 2 en 3), waardeur ons die indirekte invloed van die CS + kan evalueer. Ons benadering vir die beoordeling van hierdie respons-onafhanklike (veralgemeende) invloed van voedselgepaarde leidrade op voeding, is gemodelleer na die Pavloviaanse-tot-instrumentele oordrag (PIT) -taak, wat wyd gebruik word om die motiveringsimpak van beloning-gepaarde leidrade op die studie te ondersoek. beloning-soekende gedrag18,29,30. Ons het ook Pavloviaanse kondisionerings- en toetsparameters wat algemeen in PIT-studies gebruik word, aangeneem om die vergelyking met daardie literatuur te vergemaklik. Aangesien dopamien D1-reseptoraktiwiteit van kardinale belang is vir die uitdrukking van PIT en ander maatstawwe van cue-gemotiveerde gedrag31-33 maar is relatief onbelangrik vir hedoniese aspekte van voedingsgedrag25,28,34, het ons ook die impak van D1-reseptorblokkade op suikerhul-lek (eksperiment 3) beoordeel as 'n verdere ondersoek na die rol van motivering in hierdie effek. Laastens het ons die mikrostruktuur van sukrose-lekdata uit hierdie eksperimente geanaliseer om te toets of CPF selektief geassosieer is met toenames in die frekwensie of duur van die aanvalle van sukrose-lek, soos voorspel word deur die motiverende en hedoniese sienings van CPF.
Results
Koei-potensieel voeding met 'n teken wat die voedselbron aandui
In ons eerste eksperiment het ons 'n konvensionele respons-kongruente CPF-ontwerp toegepas, waarin die spesifieke antwoorde wat benodig word om sukrose te verbruik, dieselfde was oor die opleidings- en toetsfases. Honger rotte het 10 d van Pavlovian kondisionering gegee om die CS + as 'n aanwysing vir sukrose beskikbaar te stel by 'n kosbeker aan die een kant van die kamer. Teen die laaste dag van kondisionering was bekerinskrywings (± SEM tussen vakke) beduidend hoër tydens die CS + (23.72 ± 2.79 per minuut) teenoor die inter-proefinterval [18.27 ± 3.25 per minuut; gepaar-monsters tToets, t(15) = 3.13, p = 0.007]. Bekerinskrywings gedurende die CS- (8.60 ± 1.91 per minuut) het nie beduidend van die tussenverhoorinterval [10.69 ± 2.00 per minuut verskil nie; gepaarde monsters tToets, t(15) = −1.60, p = 0.130].
Rotte is dan twee CPF toetse gegee in 'n voedselgewoonte toestand om die effekte van die CS + op sukrose lek te karakteriseer. In elke toets het rotte vrye toegang tot 2% of 20% sukrose-oplossing gehad, waardeur ons die invloed van sukrose-smaaklikheid op CPF kan bepaal. Figuur 1a toon die totale aantal lekke wat tydens CS-proewe waargeneem is as funksie van CS-periode, CS-tipe en sukrose-konsentrasie. Data is geanaliseer met behulp van veralgemeende lineêre gemengde effekte-modelle (Aanvullende tabel S1). Wat belangrik is, daar was 'n beduidende CS-periode × CS-tipe interaksie, t(116) = 12.70, p <0.001. Verdere ontleding (in duie stort oor konsentrasie) het 'n beduidende toename vir CS + -proewe getoon. p <0.001, maar nie CS-proewe nie, p = 0.118, wat aandui dat die CS + effektiewer was as die CS- in die toenemende sukrose-lek, relatief tot die pre-CS-vlakke. Ons ontleding het ook bevind dat hierdie keuselektiwiteit beduidend beïnvloed is deur sukrose-konsentrasie (3-rigting interaksie, p <0.001). Spesifiek, hoewel die CS + baie effektief was om sukrose-lek in beide 2% en 20% toestande te verhoog. ps <0.001, het die CS- nie leksyfers in die 2% -toets betekenisvol beïnvloed nie, p = 0.309, maar het 'n beskeie maar beduidende toename in die 20% -toets veroorsaak p = 0.039. Alhoewel die voedsel-gekoppelde leidraad oor die algemeen effektiewer was om die voeding te beheer, het die ongepaarde leidraad blykbaar 'n soortgelyke invloed uitgeoefen toe rotte toegelaat is om 'n baie smaaklike sukrose-oplossing tydens die toets te verbruik.
Oordrag van voedingspotensiaalvoeding na 'n nuwe voedselbron
Aangesien sukrose tydens die opleiding en toetsing in Eksperiment 1 by dieselfde bron beskikbaar gestel is, is dit onduidelik of die waargenome CPF-effek afhanklik was van die vermoë van die CS + om (1) motiveer rotte om sukrose op te spoor en te verteer of (2) direk na 'n spesifieke gekondisioneerde refleks, of gewoonte. Eksperiment 2 fokus meer op die vorige hipotese deur te toets of 'n CS + wat verband hou met die aflewering van sukrose in 'n voedselbeker, die sukrose van 'n tuit aan die teenoorgestelde kant van die kamer tydens die toets kan motiveer, vergelykbaar met gedragsverskynsels wat in PIT waargeneem is.
Rotte is opgelei volgens dieselfde Pavloviaanse kondisioneringsprosedure wat in eksperiment 1 gebruik is, wat gelei het tot 'n aanduiding van spesifieke antisiperende gedrag op die laaste dag van Pavloviaanse kondisionering. Voedselbeker benaderings (± SEM tussen proefpersone) was groter gedurende die CS + (18.71 ± 1.73 per minuut) relatief tot die inter-proefinterval [12.49 ± 0.98 per minuut; gepaar-monsters tToets, t(15) = 3.02, p = 0.009]. Daar was geen beduidende verskille tussen die CS- (9.41 ± 0.98 per minuut) en die tussen-proefinterval [8.44 ± 0.88 per minuut nie; gepaarde monsters tToets, t(15) = 0.98, p = 0.341].
Gegewe dat die effekte van die CS + op sukrose-lek in Eksperiment 1 ietwat duideliker was toe rotte met 2% sukrose getoets is, is ons aanvanklike toetsing met sukrose by 'n nuwe bron beskikbaar (tuit, met 'n voedselbeker bedek deur 'n ondeursigtige paneel - sien Metodes) op hierdie toestand gefokus. In hierdie toets het sukrose-likking egter nie beduidend verskil tussen CS + (328.1 ± 84.8-lekke) en voor-CS + periodes nie [245.6 ± 45.9-lekke; gepaar-monsters tToets, t(15) = 1.07, p = 0.300]. Om reaksiekompetisie verder te ontmoedig en sukrose-drink uit die tuit te versterk, het rotte 5 bykomende oefensessies gekry om van die tuit af te lek vir 20% sukrose onder voedseltekort in die afwesigheid van die CS's. Rotte is dan volledig versadig op die huis en het twee CPF-toetse toegedien met sukrose beskikbaar by die metaaluitloop. Tydens toetse het rotte deurlopende toegang tot 2% of 20% sukrose-oplossing in afsonderlike toetse (binne-proefpersone, teenbalans in orde).
Figuur 1b toon aan dat die CS + tydens hierdie toetsronding doeltreffend was om sukrose te drink op die nuwe plek, alhoewel daardie kuier nooit direk met hierdie gedrag verband hou nie. Gemengde-effekte-modelanalise (Aanvullende tabel S2) het 'n beduidende CS Type × CS-periode-interaksie gevind, t(120) = 15.16, p <0.001, wat aandui dat die CS + effektiewer was om sukrose-lek oor die basislyn te verhoog (CS vs. pre-CS periode, p <0.001) as die CS- (CS vs. pre-CS periode, p = 0.097), soos in eksperiment 1. Sukrose-konsentrasie het die cue-selektiwiteit van hierdie effek nie beduidend beïnvloed nie (3-rigting interaksie, p = 0.319). Dit is belangrik dat, terwyl lekke hoër blyk te wees tydens die pre-CS- relatief tot die pre-CS + periodes, gepaarde monsters t-toetse het aangedui dat hierdie verskil nie statisties beduidend was in die 2% -toestand nie, t(15) = 1.66, p = 0.118, of in die 20% toestand, t(15) = 1.56, p = 0.139. Dit is te verwagte gegewe die pseudo-ewekansige proefstruktuur wat tydens opleiding en toetsing gebruik word, wat stelselmatige (tussen-verhoor) oordrageffekte voorkom en die afwagting van toekomstige proefsoort (of tydsberekening) voorkom. Dit is ook opmerklik dat dieselfde diere soortgelyke CS + -verhogings in eksperiment 3 getoon het toe hul pre-CS- en pre-CS + lek-tariewe meer vergelykbaar was (sien Fig. 1c, voertuig).
Afhanklikheid van D1-tipe dopamienreseptore
Die resultate van Eksperiment 2 dui aan dat die CS + die vermoë verkry het om sukroseverbruik te vergroot deur 'n voedingsgedrag te veroorsaak wat nog nooit direk met die leidraad geassosieer is nie, in ooreenstemming met 'n PIT-agtige motiverende invloed. Gegewe die belangrikheid van D1-tipe dopamienreseptore in die Pavloviaanse aansporingsmotivering31-33, Eksperiment 3 het ondersoek of die blokkeer van aktiwiteit by hierdie reseptore CPF-uitdrukking sou ontwrig. Dieselfde rotte wat in Experiment 2 gebruik is, is 'n finale paar CPF toetse (20% sukrose) gegee na voorbehandeling met SCH-23390 (0.04 mg / kg), 'n selektiewe D1-antagonis of voertuig. Toetsresultate word in Fig. 1c (ook aanvullende tabel S3).
Ontleding het 'n hoof-effek van geneesmiddelbehandeling geopenbaar, t(120) = -2.15, p = 0.034, deurdat sukrose-lek oor die algemeen deur SCH-23390 onderdruk is. Dit is belangrik dat ons 'n beduidende dwelm × CS periode × CS tipe interaksie gevind het, t(120) = -20.91, p <0.001, wat aandui dat SCH-23390 die uitdrukking van CPF spesifiek onderbreek het. Uit 'n verdere ontleding het dit geblyk dat, terwyl die CS + sukrose-lek aansienlik verhoog het voor die CS-vlakke in die voertuigtoets, p <0.001, was daar geen effek van die CS + in die SCH-23390-toets nie, p = 0.982. Soortgelyk aan die veralgemeningswyses wat in eksperiment 1 waargeneem is, het die CS− effens aansienlike toenames in sukrose-lek in beide geneesmiddeltoestande ontlok ps ≤ 0.049. Dus, D1-tipe dopamienreseptor-antagonisme via SCH-23390-toediening het CS + opgewekte voeding aansienlik aangetas, in ooreenstemming met 'n aansporingsmotiewe-rekening van CPF.
Mikrostruktuuranalise van die gevolge van sukrose-paring leidrade en sukrose konsentrasie op voeding
Die resultate van eksperimente 2 en 3 suggereer dat die nuwe PIT-agtige protokol wat hier gebruik word, 'n aansporende motiveringsvorm van CPF ondersteun, aangesien die leidrade voedingsgedrag kan motiveer op 'n plek wat afgeskei is van die voedselbron wat deur die koeël aangedui word. Om hierdie rekening verder te toets, het ons ondersoek of die opwekkende effekte van die CS + op sukrose drink verband hou met 'n spesifieke verandering in die mikrostruktuur organisasie van lekgedrag. Soos hierbo beskryf, terwyl die lekduur van die lek verskil met vloeibare smaaklikheid23,24, die frekwensie waarmee rotte betrokke raak in nuwe botsings van lek, word gedink om 'n afsonderlike motiveringsproses te weerspieël25-28. Ons het sakkrose-konsentrasie gewissel om sy smaaklikheid te manipuleer, soos in vorige verslae23,35. Alhoewel hoë en lae sukrose konsentrasies ook verskil in kalorie-inhoud, het uitgebreide ondersoeke getoon dat die bout duur maatreël 'n sensitiewe en selektiewe maatstaf is van die invloed van orosensiewe beloning en is dissocieerbaar van na-verbruiks kalorie verwerking35-38. Dus, 'n CS + wat aansporingsmotivering aanleer, moet met die frekwensie toeneem, terwyl 'n CS + wat die inname toeneem deur suurrose meer smaaklik te maak, moet langer tydsduur bevorder.
Om voldoende statistiese krag te verseker39, het ons data in duie gestort oor alle nie-geneesmiddel toetstoestande wat hierbo beskryf is (2% en 20% toetse vir Experiment 1 en Experiment 2, en die voertuigvoorwaarde vir Experiment 3). Die gekombineerde data word in Fig. 2, afsonderlik geteken as totale lek (a), frekwensie (b) en duur (c). Figuur 2d toon rastergrafies van twee verteenwoordigende rotte se lekgedrag tydens pre-CS + en CS + periodes wanneer 2% en 20% sucrose by toets beskikbaar was. In ooreenstemming met die motiverende interpretasie van CPF, het hierdie rotte geneig om meer suikrose-lekkasies aan te pak tydens die CS + as tydens die voor-CS + tydperk. In teenstelling was die langer tydperke langer as die rotte die meer smaaklike 20% sukrose oplossing verbruik as wanneer 2% sucrose gebruik word, 'n effek wat tydens pre-CS + en CS + periodes duidelik was. Dus, die duur was nie sterk beïnvloed deur die sukrose-gepaarde cue nie. Inderdaad, die patrone wat in Fig. 2d is bevestig deur veralgemeende lineêre gemengde-effekte modelle van die gekombineerde datastel (sien Fig. 2a-c en aanvullende tabel S4). Sekondêre gemengde-effekte ontledings het aan die lig gebring dat die kategoriese faktor van "Experiment" (1, 2, 3) nie die CS Period × CS Tipe interaksies beduidend gematig het op die frekwensie of duur nie, ps ≥ 0.293, wat ons toelaat om hierdie data vir daaropvolgende ontledings te kombineer. Interessant genoeg is die vermoë van die CS + om lekgedrag te motiveer, ook weerspieël in 'n aansienlik vinniger latensie om lek te begin40-42 na CS + vs CS- onset [veralgemeende lineêre gemengde-effekmodel (responsverdeling = gamma, skakelfunksie = log); t(306) = -2.71, p = 0.007], alhoewel die rou verskil in latensies relatief beskeie was (CS +: 1.16 sekondes ± 0.47; CS-: 2.79 sekondes ± 0.79).
Mediasionele analise van CS periode effek
Gegewe sulke bevindinge het ons 'n statistiese bemiddelingsanalise uitgevoer43 op die gekombineerde data (Fig. 2) om vas te stel of CS + ontlokte sukrose drink verkieslik verband hou met veranderinge in frekwensie of duur. Figuur 3a toon die meervoudige mediasiemodelstruktuur vir hierdie analise (CS Periode). Daar was 'n beduidende algehele effek (Total; c) van CS tydperk op lek gedrag, t(156) = 4.11, p <0.001, c = 5.22 [2.71, 7.73], deurdat daar meer lekke gedurende die CS + was as die pre-CS + periode. Ons het toe getoets of die CS + die lekstruktuur op dieselfde manier beïnvloed het en 'n aansienlike aanwysing as gevolg van die frekwensie gevind het (M2), t(156) = 3.27, p = 0.001, a2 = 0.70 [0.28, 1.12], maar nie tydsduur nie (M1), t(141) = 1.89, p = 0.061, a1 = 0.34 [−0.02, 0.69]. Dus, op groepvlak, het die CS + -effek op die boutfrekwensie, maar nie die duur van die bout nie, gelyk aan die effek daarvan op die meer lek.
As die effek van die CS + op lek gemedieer word deur die effek daarvan op die frekwensie, dan (1) moet hierdie maatreëls gekorreleer word, en (2) moet die CS + effek op die frekwensie die CS + effek op die totale lekmaatstaf verantwoord. 'N beoordeling van die eerste voorspelling het bevind dat, ignoreer CS tydperk, beide bout frekwensie en bout duur was aansienlik gekorreleer met totale lekke, ps <0.001, wat nie verrassend is nie, aangesien hierdie mikrostruktuurmaatreëls 'n intrinsieke verband met totale lekke het. Ons beoordeling van die tweede voorspelling was egter meer openbaar. Ons het 'n meervoudige bemiddelingsmodel opgestel om te ondersoek of hierdie mikrostruktuurmaatreëls CS + -verwante afwyking in die totale lekmaat verklaar deur die botsingsfrekwensie en tydsduur as vaste effekte, tesame met CS-periode, in te sluit. Met ander woorde, ons het gevra of die beheer van variansie in hierdie leklekmaatreëls die CS + -effek verswak het, relatief tot die sterkte daarvan in die eenvoudiger (verminderde) model hierbo beskryf. In ooreenstemming met bemiddeling, het ons gevind dat dit direkte effek van CS tydperk op lekke (c') was nie beduidend nie, t(139) = 0.90, p = 0.370, c'= 0.41 [-0.49, 1.30], wanneer beheer vir die frekwensie en duur. Ons het toe die invloed van CS + op die lek deur elk van hierdie potensiële mediators beraam, en gevind dat daar 'n beduidende indirekte effek was van die frekwensie op lekke, a2b2 = 2.90 [1.18, 4.76], maar nie van duur nie, a1b1 = 1.71 [−0.09, 3.35]. Hierdie data dui dus aan dat CS + -geïnduseerde verhogings in lek hoofsaaklik aangedryf word deur toenames in die botsfrekwensie in teenstelling met die toename in die duur van die bout, in ooreenstemming met 'n motivering eerder as 'n hedoniese weergawe van CPF.
Mediasionale analise van sukrose konsentrasie effek
Ons het 'n tweede mediasionele analise op die gekombineerde data uitgevoer (Fig. 2) om te bevestig dat sukrose smaaklikheid (konsentrasie) verband hou met 'n selektiewe toename in die duur (Fig. 3b, Konsentrasie). Die vereenvoudigde model (geen vaste effekte vir frekwensie of duur nie) het bevind dat die totale effek van konsentrasie op totale lekkasies nie beduidend was nie, t(156) = 0.42, p = 0.678, c = 0.57 [−2.13, 3.27], wat aandui dat die totale vlakke van sukrose-lek by die toets nie sterk van die sukrose-konsentrasie afhang nie. Dit is te verwagte, aangesien die effek van sukrose-smaaklikheid op lek die duidelikste is gedurende die eerste 2-3 minute van verbruik.44, voor die eerste voor-CS-tydperk in ons toetssessies. Nietemin het die sukrose-konsentrasie 'n beduidende uitwerking op die duur gehad (M1), t(141) = 5.20, p <0.001, a1 = 0.88 [0.54, 1.21], met 20% sukrose wat langer drankdrankies ondersteun as 2% sukrose. Dit is interessant dat sukrose-konsentrasie 'n beduidende onderdrukkende effek op die frekwensie gehad het (M2), t(156) = -3.84, p <0.001, a2 = −0.83 [−1.26, −0.40], deurdat rotte geneig was om minder aanvalle te hê wanneer hulle 'n meer smaaklike oplossing drink. Dus word konsentrasieverwante toenames in die tydsduur gekompenseer deur afname in die frekwensie. In ooreenstemming hiermee het ons volledige bemiddelingsmodel, wat vaste effekte vir tydsduur en frekwensie insluit, geen direkte effek van konsentrasie op lekke aangedui nie. t(139) = 0.45, p = 0.650, c'= 0.23 [-0.76, 1.22]. Daar was egter beduidende indirekte, maar teenoorgestelde, effekte van die frekwensie, a2b2 = −3.49 [−5.50, −1.58], en tydsduur, a1b1 = 4.46 [2.96, 5.95], oor totale lekgedrag.
Individuele verskille in die effek van CS periode en konsentrasie op lek mikrostruktuur
Die mediasie modelle het aan die lig gebring dat die frekwensie en duur van die spel onderskeidende rolle speel om die effekte van die CS + en sukrose konsentrasie op lek op groepvlak te bemiddel, maar moenie aanspreek hoe sulke effekte uitgespreek word oor individuele rotte nie, wat belangrik kan wees om individuele individu te verstaan. kwesbaarhede om te ooreet. Gegewe die resultate van die bemiddelingsanalise, het ons voorspel dat individuele rotte 'n netto toename in die frekwensie gedurende die CS + -periode sal toon, relatief tot die basislyn, maar nie 'n konsekwente of betroubare verandering in die duur sal toon nie. Daarbenewens is individuele rotte voorspel om langer, maar minder gereeld, aan te gee om te lek wanneer 20% sucrose verbruik word, relatief tot die 2% toets. Fig. 3c en d toon individuele verskille in die effekte van onderskeidelik CS-periode (CS + - pre-CS +) en sukrose-konsentrasie (20% -2%) op die frekwensie en duur van die periode (analise van die gekombineerde datastel in Fig. 2). Die CS + verhoog die boutfrekwensie in 67% van rotte (Fig. 3c), met ongeveer gelyke getalle van hierdie rotte toon ook 'n toename in duur (34%) of nie (33%). 'N Chi-kwadraat-goedheid van fiksietoets wat gelyke verspreide datapunte oor die vier kwadrante aanvaar het, het beduidende verspreiding asimmetrie, x2(3) = 10.91, p = 0.012. Inderdaad, die gemiddelde van die ΔFrekwensie verspreiding was aansienlik groter as 0, t(66) = 4.80, p <0.001, terwyl die gemiddelde van ΔDatums verspreiding het nie beduidend verskil van 0 nie, t(66) = 1.80, p = 0.076. Met betrekking tot die konsentrasie-effek (Fig. 3d), het die meerderheid rotte (58%) langer vertoon en minder gereelde botsings met 20% versus 2% sucrose, en 'n chi-kwadraat goedheid van fiks toets het bevestig dat die data nie eweredig oor kwadrante versprei is nie, x2(3) = 31.85, p <0.001. Inderdaad, ons het gevind dat die gemiddelde van die ΔFrekwensie verspreiding was aansienlik minder as 0, t(51) = -4.22, p <0.001, terwyl die gemiddelde van die ΔDatums verspreiding was aansienlik groter as 0, t(51) = 4.18, p <0.001.
Mikrostrukturele voorspellers van sukroseverbruik
Die data in Fig. 3c stel voor dat daar 'n aansienlike veranderlikheid in die effek van die CS + op die frekwensie was, en dat sommige rotte veral sensitief was vir hierdie motiverende invloed. Alhoewel dit moontlik is dat hierdie rotte hul totale sukrose-inname kon beheer deur minder in die afwesigheid van die CS + te drink, sal verdere analise van die gekombineerde datastel (Fig. 2) het bevestig dat hierdie CS + geaktiveerde toenames in bout frekwensie geassosieer word met ooreet. Spesifiek, ons het gevind dat rotte wat positief Δ uitgestal hetFrekwensie tellings tydens CS + proewe (subgroepe Freq ↑, Dur ↓ en Freq ↑, Dur ↑ in Fig. 3C) het aansienlik meer sukrose verbruik as rotte wat nie gedoen het nie (subgroepe Freq ↓, Dur ↓ en Freq ↓, Dur ↑), t(63) = 2.27, p = 0.026 (Fig. 4a). Hierdie verhouding is gehandhaaf wanneer ΔFrekwensie is behandel as 'n deurlopende veranderlike, t(63) = 2.19, p = 0.032 (Fig. 4b), en was nie afhanklik van sukrose konsentrasie, konsentrasie × ΔFrekwensie, t(63) = 0.64, p = 0.528.
Bespreking
Ons het gevind dat 'n cue-signalering sukrose beskikbaarheid in staat was om sukrose inname in rotte te kweek, ongeag of die cue ook die spesifieke aksies wat nodig is om sukrose (Eksperiment 1) te verkry of nie (Eksperimente 2 en 3) aangedui het nie. Laasgenoemde bevinding is van besondere belang, aangesien dit onwaarskynlik is om afhanklik te wees van die uitvoering van voorafbepaalde gekondisioneerde voedingsreaksies (of stimulus-responsgewoontes) en stel voor dat sulke leidrade affektiewe en / of motiverende eienskappe verkry wat hulle in staat stel om buigsaam te oordra hulle beheer oor voedingsaksies. Hierdie neiging vir omgewingsprikkels om voedselverbruik te bevorder, selfs wanneer gevestigde voedingsroetines nie geredelik beskikbaar is nie, blyk 'n nuttige en selektiewe diermodel van die Pavlovian-proses te bied wat ku-verlengde voedselbehoeftes en ooreet by mense ondersteun1-3. Terwyl daar vorige verslae is dat voedselpaar stimuli voeding op 'n respons-onafhanklike wyse kan bevorder14-16, die meeste CPF-eksperimente hou die voedselbron vas oor oefen- en toetsfases en verskaf dus slegs beperkte inligting oor die aard van die sielkundige prosesse wat aan hierdie effek onderliggend is. Die huidige studie gee 'n aanduiding van die algemene opwekkende invloed van voedselpaarnuus op voedingsgedrag deur gebruik te maak van 'n prosedure gemodelleer na die PIT-taak, wat wyd gebruik word om die algemene motiverende invloed van voedselparende leidrade op voedsel-soekgedrag te bestudeer. Byvoorbeeld, soos in PIT, kan die huidige taak gebruik word om die neiging vir 'n aanduiding te bepaal om motiverende eienskappe te genereer wat veralgemeen na 'n nuwe plek. Ons het ook opleiding- en toetsparameters geleen (bv. Die duur van die toets, tussen-proefintervalle en versterkingskedule) wat algemeen vir PIT gebruik word, wat vergelykings oor studie fasiliteer. Hierdie benadering kan dus groter eksperimentele beheer bied vir toekomstige ondersoeke na moontlike verskille in die psigologiese en / of biologiese prosesse onderliggend aan Pavloviese beheer oor instrumentele versus verbruiksgedrag.
Die huidige studie het bevind dat aktivering van D1 dopamienreseptore krities is vir die uitdrukking van hierdie respons-onafhanklike vorm van GPF, wat help om 'n aansporende motiveringsinterpretasie te ondersteun, gegewe die belangrikheid van dopamien sein in die algemeen en D1-reseptoraktivering spesifiek in die uitdrukking van Pavlovian- instrumentele oordrag18,29-32,45,46. Gegee bewyse dat dopamien relatief onbelangrik is vir die verwerking van die hedoniese eienskappe van voedselstimuli25,28,34, lyk dit onwaarskynlik dat die D1-antagonis sy effek gehad het deur die kapasiteit van die CS + te ontwrig om soutrose-smaaklikheid te toets. Hierdie motiverende interpretasie word ook ondersteun deur ons mikrostruktuurlekanalise, wat bevind het dat die leidrade hoofsaaklik toegedien word deur meer lokkies te lek, eerder as om die duur van die bouts te verleng. In plaas daarvan varieer die duur van die sousrose, soos dit goed gevestig is23,24,26,27. Interessant genoeg het ons statistiese bemiddelingsontleding aan die lig gebring dat hoewel rotte betrokke was by langer aanvalle tydens die likking van 20% versus 2% sucrose, het hulle ook 'n kompenserende afname in die frekwensie getoon. Daarom het hierdie manipulasie van smaaklikheid die invloed van die manier waarop rotte hul sukrose inname beïnvloed het, beïnvloed sonder om hul algehele voedingsvlak te beïnvloed. In teenstelling hiermee was geen sulke kompenserende effek tydens proewe met die CS + duidelik nie, wat blykbaar die netto toename in lekgedrag wat op proewe met daardie koeël waargeneem is, lyk. Verder het rotte wat toenames in die frekwensie tydens CS + proewe toon, verhoogde vlakke van totale sukrose-inname. Sulke bevindings suggereer dat voedselparige leidrade (1) voedingsgedrag kan reguleer, en (2) is meer doeltreffend om oor ooreet te ry as manipulasies van sukrose-smaaklikheid, ten minste onder die toestande wat hier getoets word.
Die huidige resultate het ook lig op die rol van dopamien in die regulering van voedingsgedrag in die afwesigheid van eksplisiete voedselparende leidrade. Vorige studies het getoon dat sistemiese toediening van die D1 dopamien-antagonis SCH23390 onderdruk uncued sukroseverbruik deur die vermindering van die frekwensie sonder om die duur te verander25,26, wat soortgelyk is aan die patroon van lek uitgestal deur dopamien-gebrekkige muise47. Alhoewel die sielkundige meganismes wat die frekwensie in sulke situasies beheer, nie duidelik is nie, is daar voorgestel dat kontekstuele en / of interceptiewe leidrade wat met voeding geassosieer word, die vermoë kry om nuwe bouts van kos soek en verbruik aan te moedig25,26. Ons resultate bied 'n mate van ondersteuning vir die aanneemlikheid van hierdie interpretasie deur aan te toon dat nuwe lekkers van lek uit eksplisiete voedselpaarwyses ontstaan kan word en dat hierdie effek ook afhanklik is van D1 dopamienreseptoraktivering.
Soos elders opgemerk5,10, is daar relatief min vorige navorsing oor die rol van dopamien in GPF. Een vroeë studie het egter bevind dat die toediening van die nie-spesifieke dopamienreseptor antagonist α-flupenthixol verswak het CS + opgewek kos soek, maar het intact gelaat dat die cue se vermoë om voedsel verbruik te verhoog48, wat blykbaar in stryd is met ons bevinding dat D1-antagonisme cue-induced sucrose lek ontwrig. Daar is talle prosedurele verskille tussen die twee studies wat hierdie skynbare teenstrydigheid kan verduidelik. Dit kan byvoorbeeld wees dat ons selektiewe manipulasie van D1 dopamien-oordrag doeltreffend is om die invloed van CS + op voedselinname te ontwrig. Verder, in hierdie vorige studie48, is rotte wat deur voedsel ontneem is, opgelei en getoets in hul tuishokke met behulp van 'n unieke Pavloviaanse kondisioneringsprosedure waarin 'n leidraad gebruik is om voedingsessies aan te dui wat deur die loop van die dag onderbroke versprei is. Later is dit bewys dat dit effektief is om voeding te bevorder, selfs wanneer rotte in 'n onbemande toestand getoets word. Die aard en omvang van hierdie opleiding en die feit dat die vereiste voedingsreaksies onveranderd was oor die opleidings- en toetsfases dui daarop dat hierdie CPF-protokol die gebruik van 'n gereelde (stimulus-respons) voedingsreaksie tydens toetsing aangemoedig het. Gegewe dat oormatige oefening cue-gerookte kos kan lewer wat onsensitief is vir manipulasies van dopamien sein49, is dit moontlik dat hierdie potensiaalgebaseerde vorm van CPF minder afhanklik is van dopamien as die motiveringsvorm wat hier beskryf word.
Alhoewel daar nog baie oor die rol van dopamien in CPF bepaal moet word, is dit bekend dat hierdie gedragsverskynsel afhang van die ghrelin50-52 en melanien-konsentrerende hormoon53 neuropeptiedstelsels, wat fundamenteel betrokke is by die regulering van beide voedingsgedrag10 en dopamien sein54-56. Interessant genoeg hang die aptytstimulerende effekte van ghrelin af van die vermoë van hierdie hormoon om mesolimbiese dopamienignaal te moduleer57-60. Byvoorbeeld, die neiging tot ghrelin om voedselsoek en -verbetering te verhoog sonder om die smaaklikheid van voedsel te beïnvloed (duur van die likking) kan belemmer word deur die D1-dopamienreseptor-antagonis SCH-23390 toe te dien.60. Gebaseer op sulke bevindings, kan 'n mens verwag dat 'n soortgelyke interaksie tussen ghrelien en dopamien die motiverende invloed van voedselpaarknope oor voeding kan onderlê.
Alhoewel die huidige bevindings toon dat leidings wat deur voedsel gepaar is, ooreet kan stimuleer deur nuwe voedingsstowwe te motiveer, sal sulke leidrade waarskynlik ook voedings deur ander prosesse beïnvloed. Implisiet in ons oordrag-van-kontrole-benadering is die erkenning dat voedingswyses die inname kan veroorsaak deur direk spesifieke voedingsgedrag te ontlok. Alhoewel die CS + nie betroubaar verander het in die huidige studie nie, het 'n onlangse studie wat 'n meer konvensionele CPF-protokol met 'n vaste voedselbron gebruik, bewys gelewer dat voedingstowwe verlore kan slaan53. In ooreenstemming met hierdie, is daar vorige verslae dat leidrade wat gepaard gaan met smaaklike kos, die uitdrukking van appetitiewe orofasiale reaksies op smaakstimulasies kan verhoog.19-21, 'n ander maatstaf van smaakheelkunde of 'hou van'. Dit is dus waarskynlik dat voedingsposvoedings deur verskeie roetes gevoer kan word, deur drange te veroorsaak, deur spesifieke voedingsrespons te ontlok, en / of deur voedsel beter te laat smaak10. Hierdie prosesse kan onderliggend aan kwesbaarhede lei tot cue-potensiated ooreet, miskien verduidelik individuele verskille in vatbaarheid vir hierdie effek1,61,62. Die huidige bevindings demonstreer 'n effektiewe benadering vir die selektiewe ontleding van die motiverende komponent van CPF by rotte.
Metodes
Vakke en apparaat
Volwasse Long Evans-rotte-mannetjies (N = 32 totale rotte; n = 16 vir eksperiment 1 en n = 16 vir eksperimente 2 en 3), met 'n gewig van 370-400 g met aankoms, is in deursigtige plastiekhokke in 'n temperatuur- en humiditeit gehuisves. -beheerde vivarium. Rotte gehad ad libitum Toegang tot water in hul huishokke deur die eksperiment. Rotte is tydens sekere fases van die eksperiment op 'n voedselbeperkingsskedule geplaas, soos hieronder uiteengesit. Veeboerdery en eksperimentele prosedures is goedgekeur deur die UC Irvine Institusionele Komitee vir Dieresorg en Gebruik (IACUC) en was in ooreenstemming met die Nasionale Navorsingsraad se gids vir die versorging en gebruik van laboratoriumdiere.
Gedragsprosedures is uitgevoer in identiese kamers (ENV-007, Med Associates, St Albans, VT, VSA), gehuisves in gesonde en ligte verswakte hokkies. Sukrose-oplossing kan deur middel van 'n spuitpomp in 'n ingepakte plastiekbeker gelewer word, wat sentraal geleë is in een eindwand van elke kamer, 2.5 cm bokant die vlekvrye staal roostervloer. 'N Fotobalkopnemer wat by die ingang van die voedselhouer geplaas is, is gebruik om die inskrywings van die kop wat verband hou met sukroseverbruik te monitor, asook reaksies op gekondisioneerde benaderings tydens Pavloviaanse kondisiesessies. In sekere toetssessies (Eksperimente 2 en 3) kan sukroseoplossing verkry word deur 'n swaartekragvoedingsmetaaldrop te lek wat geplaas is ~ 0.5 cm in 'n 1.3 cm-gat wat op die eindmuur teenoor die kosbeker geleë is. Individuele lekke uit die voedselbeker en metaaluitloop is tydens toetssessies deurlopend aangeteken met behulp van 'n kontaklekmeter (ENV-250B, Med Associates, St Albans, VT, VSA). 'N Wit, ondeursigtige plexiglaspaneel is voor die eindwand geplaas om die kosbeker tydens alle sessies voor te sit wanneer sukrose van die metaalpuit verkry kon word. 'N Huislig (3 W, 24 V) het verligting verskaf en 'n waaier het ventilasie en agtergrond geraas.
Pavlovian kondisionering
Rotte is op 'n voedselbeperkingsskedule geplaas om hul liggaamsgewigte teen ongeveer 85% van hul vrygewiglichaamgewigte te behou voordat hulle 2 d van tydskrifopleiding ondergaan het, waarin hulle 60-lewerings van 20% -sakkrose-oplossing (0.1 ml) in elkeen ontvang het. daaglikse sessie (1 u). Rotte het dan 10 d van Pavlovian kondisionering ontvang. Elke daaglikse kondisioneringsessie bestaan uit 'n reeks 6-aanbiedings van 'n 2-min klankbaan (CS +, of 80-dB wit geluid of 10-Hz clicker), met proewe geskei deur 'n veranderlike 3-min interval (reeks 2-4) . Tydens elke CS + proef is 0.1 ml-alikotte (afgelewer oor 2 sek) van 20% sukrose-oplossing (w / v) in die kosbeker volgens 'n 30-sek ewekansige tydskedule afgelewer, wat 'n gemiddeld van vier sukrose-aflewerings per proef oplewer . Op die laaste dag van kondisionering is rotte ook 'n tweede sessie aangebied waarin die alternatiewe leidraad (CS−; alternatiewe gehoorstimulasie) op dieselfde manier aangebied is as die CS +, maar nie met sukrose-oplossing gepaar is nie. Antisiperende gedrag is gemeet deur die koers van koppie-benaderings (fotobalkonderbrekings) gedurende die periode tussen die aanvang van die CS en die eerste sukrose-aflewering te vergelyk (om die opsporing van ongekondisioneerde voedingsgedrag te voorkom), wat gekontrasteer is met die tempo van die koppie-benaderings tydens die inter- proeftydperk. Daar is vyf dae van al die rotte gegee ad libitum Toegang tot hul onderhouddieet na die laaste sessie van Pavlovian-kondisionering voordat hulle bykomende toetse ondergaan.
Cue-potensiële voedingstoets
eksperiment 1
Hierdie eksperiment het die impak van die CS + op die verbruik van sukrose-oplossing van dieselfde voedselbeker wat tydens oefening gebruik is, beoordeel, sodat die gekondisioneerde reaksie op daardie kuier (dws koppiebenadering) verenigbaar was met die gedrag wat nodig is om sukrose te verkry by toets. Nadat die gewig verloor het tydens die Pavlovian kondisionering, het rotte 'n paar CPF toetse ontvang, wat deur 48 h geskei is, waartydens rotte ongestoord gebly het in hul huiswerk. Tydens elke CPF-sessie (86 min in totale duur), is 2% of 20% sukrose-oplossing deurlopend in die kosbeker beskikbaar gestel deur die beker met 0.1 ml sukrose te hervul wanneer die rat die fotoboom gekruis het (koppiebenaderings). Om te verhoed dat die beker oorvol is, is die sukrose-aflewering egter slegs toegedien indien minstens 4 s sedert die laaste sukrose-aflewering verloop het en indien die rat gedurende die tussenperiode ten minste vyf lekke uitgevoer het. In die loop van hierdie sessie is elk van die 2-min ouditiewe stimuli 4 keer onvoorwaardelik aangebied in 'n pseudorandom-volgorde (ABBABAAB), geskei deur 'n vaste 8-min-interval. Die eerste verhoor het 8 min na die aanvang van die sessie begin om die versadiging van versadiging voor te stel voordat die gedragsinvloed van die leidrade beoordeel word. Proeforde is teengewerk met Pavlovian opleidingsvoorwaardes, sodat die eerste CS die CS + vir die helfte van die vakke en die CS- vir die oorblywende helfte van die vakke aangebied het. Die volgorde van die sukrose-konsentrasietoetsing is ook in ewewig gebring, met die helfte van elke toestand wat die 2% -toets eerste en die tweede 20% -test ontvang het, en die helfte van die teenoorgestelde rangskikking (dws al die diere het albei konsentrasies in afsonderlike toetse ontvang).
eksperiment 2
In hierdie eksperiment het ons die effek van die CS + op die verbruik van sukrose-oplossing van 'n ander bron as die beker wat tydens Pavloviaanse kondisionering gebruik is, ondersoek, sodat die gekondisioneerde reaksie op die teken nie strydig was met die gedrag wat nodig was om sukrose tydens die toets te verteer nie. Die eerste toets wat ons uitgevoer het, bevat slegs die 2% sukrose-toestand. Nadat die rotte gewig verloor het tydens Pavlovian kondisionering, is hulle twee daaglikse sessies (86 min duur) gegee, waarin hulle onbeperkte toegang tot 2% sukrose-oplossing van 'n metalepuit (swaartekrag gevoer via bottel) in 'n klein gaatjie in die eindmuur oorkant die kosbeker. 'N Wit Plexiglas-paneel is voor die muur geplaas tydens die sessies met toegang tot die tuit (insluitend die daaropvolgende CPF-toetse) om die diere te ontmoedig om op hierdie plek na sukrose te soek. Hierdie sessies is ontwerp om rotters te laat ervaar om sukrose te drink van 'n nuwe bron in die afwesigheid van die ouditiewe leidrade. Die volgende dag het rotte 'n enkele CPF-toetssessie ontvang soos beskryf in Eksperiment 1, behalwe dat 2% sukrose voortdurend by die metaaluitloop beskikbaar was, eerder as by die beker.
Omdat daar min bewyse van CPF in hierdie eerste toets was, vermoedelik as gevolg van reaksiekompetisie tussen CS + opgewekte voedselbeker en tuitbenadering, het ons rotte ekstra tuitoefening gegee (in die afwesigheid van die CS +) om sukrose by die tuit te versterk en ontmoedig Kosbeker benadering wanneer die tuit beskikbaar was (omdat dit met 'n paneel bedek was). Rotte is dus teruggeplaas op 'n voedselbeperkingsskedule (dieselfde as tydens Pavlovian-kondisioneringsfase) voordat 5 d vir addisionele spuitoefeninge gegee word, met elk van hierdie sessies wat bestaan uit 10 min toegang tot 20% sukrose-oplossing. Ratte is dan 4 d van ad libitum toegang tot huishouding sodat hulle gewig verloor wat in hierdie fase verloor is. Vervolgens was rotte akuut voedsel ontneem (20 h) voor die ontvangs van Pavlovian-heropleidingsessies met die CS + en CS-, soos tydens die laaste dag van aanvanklike opleiding (dws met 20% sukrose in kosbeker tydens CS + proewe afgelewer). Let daarop dat die tuit tydens hierdie en alle daaropvolgende Pavloviaanse heropleidingsessies uit die kamer verwyder is. Ratte is dan gegee ~ 20 h van ad libitum toegang tot tuisskudding voordat u twee CPF-toetse ondergaan het met behulp van die metaaluitloop, wat identies was aan die eerste toets, behalwe dat rotte toegang tot 2% of 20% in twee afsonderlike toetse (soos in Eksperiment 1) gekry het.
eksperiment 3
Nadat meer bewyse van CPF gevind is gedurende die laaste rondte van die toets met die tuit, is rotte van Eksperiment 2 ekstra toetsing gedoen om die afhanklikheid van hierdie effek op dopamienignaal by D1-dopamienreseptore te bepaal. Aan rotte is die eerste keer 'n 10-min sessie van tuitherleiding gegee waarin hulle toegang tot 20% sukrose-oplossing gekry het. Omdat rotte vinnig teruggekeer het na normale liggaamsgewig wanneer dit teruggekeer word ad libitum ons het hierdie prosedure gebruik om te verseker dat rotte honger gehad het tydens hierdie spout-omskolingsessie en tydens die daaropvolgende Pavlovian-heropleiding (CS + en CS-sessies, soos voorheen), wat op die dag voor elkeen gedoen is. die twee finale GPF-toetse. Ratte is ten minste 20 h van ad libitum huis chow toegang voor elke toets sessie. Tydens hierdie laaste rondte van die CPF-toetsing, het rotte tydens beide toetssessies deurlopende toegang tot 20% sukrose vanaf die tuit gehad. Vyftien minute voor elke toets is rotte 'n ip-inspuiting (1 ml / kg) van steriele sout of SCH-23390 (selektiewe D1 dopamienreseptor antagonis) gegee met 'n dosis (0.04 mg / kg) wat bekend staan om sukroseverbruik te onderdruk.25,34,63. Rotte is in albei medisyne-toestande getoets, wat die balans van die toetsorde was.
Data-analise
Die primêre afhanklike maatstaf was individuele lekke, wat met 'n resolusie van 10 ms met behulp van 'n kontaklikometer tydens alle CPF-sessies opgeneem is. Baie selde het ons artefakte in ons meetmeters opgespoor wat veroorsaak is deur volgehoue kontak tussen die rot (poot of mond) en sukrose (of metaaluitloop). Hierdie artefakte het die vorm gehad van hoëfrekwensie-lekometer-reaksies (> 20 Hz). Aangesien rotte 'n maksimum lek van <10 Hz vertoon64, het ons alle potensiële lekreaksies wat binne 0.05 sek van die laaste (nie-artefakte) lek voorkom, uitgesluit, wat ooreenstem met 'n 20-Hz afsnyfrekwensie. Sessies waarin ten minste 20% van die lekreaksies uitgesluit is, gegewe hierdie kriterium, is geheel en al uit die ontleding verwyder (1-sessie van die 1-rat in eksperiment 1).
Lekgedrag
Vir elke sessie het ons die totale aantal lekke oor periodesoorte bepaal (Pre-CS +, CS +, Pre-CS−, CS−). Aangesien ons primêre afhanklike maatstaf (totale lekke) 'n tellingveranderlike is, is hierdie data geanaliseer met behulp van veralgemeende lineêre gemengde-effekmodelle met 'n Poisson-responsverdeling en 'n log-skakelfunksie. 65-68. Hierdie statistiese benadering laat parameterberaming toe as 'n funksie van toestand (vaste effekte) en die individu (ewekansige effekte). In eksperimente 1 en 2 het die vaste-effekte struktuur 'n algehele afsnit ingesluit, die drie-rigting interaksie tussen CS Periode (Pre, CS) × CS Tipe (CS-, CS +) × Konsentrasie (2%, 20%) laer-orde hoof-effekte en interaksies. Vir eksperiment 3 is Drug (Vehicle, SCH) vervang vir konsentrasie om die verandering in eksperimentele ontwerp te akkommodeer. Hierdie veranderlikes was almal binne-vakke-veranderlikes, behandel as kategoriese voorspellers en gekodeer vir effekte. Random-effekte model seleksie betrokke die bepaling van die model wat die Akaike inligting kriterium tot die minimum beperk 69, terwyl dit ook verseker dat die aantal data punte per parameter nie onder 10 val nie 70,71. Met behulp van hierdie kriteria, die beste ewekansige struktuur oor eksperimente ingesluit deur-vakke ongekorreleerde afsnitte aangepas vir CS Periode, CS Tipe en Konsentrasie (of Dwelm)72. Alle statistiese ontledings is uitgevoer in MATLAB (The Math Works; Natick, MA). Die alfa-vlak vir alle toetse was 0.05. Aangesien alle voorspellers kategories was, word effekgrootte deur die onstandaarde regressiekoëffisiënt voorgestel 73, aangemeld as b in-teks en in modeluitvoertabelle. Post-hoc-ontledings van interaksies is uitgevoer met behulp van post hoc F-toetse van die eenvoudige effekte binne die omnibus-analise deur gebruik te maak van die coefTest funksie in MATLAB.
Mikrostruktuuranalise van lekgedrag
Individuele lekke is gekategoriseer as 'n aanvang of 'n voortsetting van 'n lek. 'N Aanval is afgebaken as meerdere opeenvolgende lekke waarin die interlick-intervalle (ILI) nie 1 s oorskry het nie74. Wanneer ten minste 1 s van die laaste lek geslaag het, is die volgende lek aangewys as die begin van 'n nuwe wedstryd. Deur frekwensie en duur is bereken deur die sessies vroegtydig in pre-CS en CS periodes te verdeel, soos gedoen vir totale lekke in die ontledings hierbo. In daardie tydperke is elke lek wat voorafgegaan is deur 'n tydperk van minstens 1 s as 'n bout aangewys. Die duur van elke wedstryd is bereken as die tydsinterval tussen die eerste en laaste lek in daardie wedstryd. Individuele lekke wat in isolasie voorkom, word nie as deel van 'n bout beskou nie. Om die grootte van die steekproef te maksimeer vir die daaropvolgende mediasionele ontledings39, die bout frekwensie en bout duur data was in duie gestort oor eksperimente algemene effekte van CS periode, CS tipe, en konsentrasie op hierdie mikrostruktuur maatreëls te evalueer. Data van die SCH-23390-toestand in Eksperiment 3 is nie by hierdie ontledings ingesluit nie.
Hierdie gegewens is geanaliseer deur middel van veralgemeende lineêre gemengde-effekmodelle wat 'n vaste-effekstruktuur van CS-periode × CS-tipe × Konsentrasie (en alle laer-orde-interaksies en hoofeffekte) bevat en 'n ewekansige-effekstruktuur van by-proefpersone se ongekorreleerde afsnitte aangepas vir CS-periode , CS Tipe, en konsentrasie. Soos in die analise van totale lekgedrag, is een sessie vir een rot van Experiment 1 uit die analise verwyder. Die bout frekwensie analise gebruik 'n Poisson respons verspreiding met 'n log link funksie as gevolg van die telling tipe aard van frekwensie data. Die bout duur analise gebruik 'n gamma reaksie verspreiding met 'n log link funksie as bout duur is 'n deurlopende maatstaf begrens tussen 0 en + ∞. Ter vergelyking, is dieselfde analise uitgevoer op totale lekke wat oor eksperimente ineengestort het, waarin die analise 'n Poisson-responsverdeling aanvaar het met 'n log-skakel funksie soos in die individuele eksperiment se totale lekanalises. Om te verseker dat die kritieke CS-tydperk × CS Tipe-interaksie nie afhang van watter eksperiment elke rat in was nie, is 'n tweede reeks modelle uitgevoer op die boutfrekwensie en duur, identies aan die analise wat pas beskryf is, maar met 'n addisionele vaste effekvoorspeller van eksperiment × CS-periode × CS-tipe. Eksperiment was 'n kategoriese faktor. Laastens, as 'n bevestigende maatreël van gemotiveerde lek40-42, het ons die latenstyd na die eerste lek ná die aanvang van die CS geanaliseer met behulp van 'n algemene lineêre gemengde-effekmodel met 'n gamma-responsverspreiding en 'n log-skakelfunksie (n = 310). Hierdie model het 'n vaste-effekstruktuur van CS-tipe × konsentrasie (en alle laer-orde-interaksies en hoofeffekte) en 'n ewekansige-effek-struktuur van by-subjekte-afsnitte wat aangepas is vir CS-tipe, konsentrasie en CS-tipe × konsentrasie.
Mediasionele analise van die frekwensie van die aanval en die duur van die aanval
Twee meervoudige mediasie modelle43,75,76 is uitgevoer om vas te stel of effekte (of gebrek daaraan) van CS-tydperk (Pre, CS) en konsentrasie (2%, 20%) op CPF beduidend bemiddeld is deur die frekwensie en / of duur. In die CS Period Model, die veranderlike X was CS periode (Pre, CS), die uitkoms veranderlike Y was die totale aantal lekke in daardie tydperk, en die mediators was by frekwensie (M1) en duur (M2). In die konsentrasiemodel, die veranderlike X was sukrose konsentrasie. Omdat cue-evoked lek was hoofsaaklik duidelik vir CS + proewe (sien Results), is slegs CS + proewe geanaliseer. Vir elke rot en vir elke toets sessie is die gemiddelde aantal lekke en bouts en die gemiddelde duur van elke bout bepaal vir voor-CS + en CS + periodes. Hierdie ontledings het alle rotte ingesluit uit eksperimente 1 en 2 (16 rotte per eksperiment × 2 eksperimente × 2 konsentrasies × 2 CS periodes = 128 data punte) en die voertuig toestand data van Experiment 3 (16 rotte × 2 CS periodes = 32 data punte) . Soos in die analise van die totale lekgedrag, is een sessie vir een rot van Experiment 1 verwyder uit die analise, wat 'n totaal van 158-data punte verlaat. Selde het nie tydens die sessie (9 / 158; 9.5%) gedurende die voor-CS + of CS + -periodes lek gelek nie. In hierdie gevalle is die gemiddelde aantal lekke en bouts gekodeer as "0" en die waarde vir die gemiddelde duur was as 'n leë sel. Wanneer dieselfde modelle uitgevoer word deur lys-skrapping te aanvaar (dws die verwydering van rye in watter tydsduur 'n leë sel is), word soortgelyke patrone gehou. Aangesien hierdie ontledings algemene lineêre modelle behels (dws eenvoudige of meervoudige lineêre regressie), was die boutfrekwensie en totale lekdata vierkantswortel getransformeer en die boutduurdata is log-getransformeer om te korrigeer vir positiewe skeefheid. Betekenis van die indirekte effek is bepaal deur 95% percentile bootstrapping met 10,000 iterations. Regressie koëffisiënte word aangemeld in ooreenstemming met tradisionele mediasionele analise verslae (bv. c'= direkte effek van X on Y)43,75.
Individuele verskille in cue-evoked veranderinge in die frekwensie en duur
Die bogenoemde ontledings het ons in staat gestel om die effek van die CS + op die lek van mikrostruktuur op groepvlak te beoordeel. Ons het ook individuele verskille in die uitdrukking van hierdie effek gekenmerk. Vir elke rot is twee verskilpunte bereken vir die meetfrekwensie en tydsduur. As parallel aan die CS-periode-model, is die frekwensie gedurende die periode voor die CS + afgetrek van die waarde vir die periode gedurende die CS + -periode (dws CS + - voor CS +); vir die konsentrasiemodel is die botsingsfrekwensie tydens die 2% sukrose-toets afgetrek van die ooreenstemmende waarde tydens die 20% -toets (dws 20% -2%). Hierdie berekeninge het maatstawwe gelewer wat die verandering in boutfrekwensie (ΔFrekwensie). Dieselfde berekeninge is vir die duur gedoen (dws, ΔDatums). Dus, vir elke paar Pre-CS + / CS + en 2% / 20% data punte, is die veranderinge in die frekwensie en die duur bepaal. Die middel van hierdie verdelings is vergelyk met 0 via 'n eenmonster t-toets (α = 0.05) om verspreidingsverskuiwing weg te neem van geen algemene verandering nie. Elk van hierdie data punte is gekategoriseer deur verhogings en / of afname in die frekwensie en duur en word voorgestel deur 'n bivariate spreidingsdiagram (bv. Toename in frekwensie / afsterwe gedurende die duur van CS + aanvang), wat toelaat dat die persentasie data bepaal word. punte in elke 2 × 2 kwadrant (met frekwensie / duur × toename / afname). Data punte waarin die verskil telling gelyk is aan nul is gekategoriseer as 'n afname (dws nie 'n toename nie). Chi-kwadraat (x2) Goedheid van fiks toetse vir beide die CS periode en konsentrasiedata het bepaal of die verdelings van hierdie data punte verskil van gelykmatig verspreide data oor hierdie vier kategorieë (α = 0.05). Om vas te stel of daar ongeveer 'n gelyke verspreiding van hierdie data punte oor die vier kwadrante vir elke eksperiment was, is eenvoudige korrelasie ontledings vir die CS Periode en Konsentrasiedata uitgevoer om die verhouding tussen die aantal data punte in elke kwadrant in elke eksperiment te evalueer en die ooreenstemmende verwagte aantal data punte, soos geraam deur die algehele verhoudings in elke kwadrant.
Mikrostrukturele voorspellers van sukroseverbruik
'N Finale reeks veralgemeende lineêre gemengde effekte-ontledings is uitgevoer om vas te stel of die totale volume sukrose-oplossing wat oor die hele toetssessies verteer is, voorspel word deur die rotasie se verandering in die frekwensie en duur van die voor-CS + na CS + periodes. Ontledings het data ingesluit van alle nie-geneesmiddeltoestande (2% en 20% sukrose toetse vir eksperimente 1 en 2, en die voertuigvoorwaarde van Experiment 3). Die ontledings het 'n gamma-responsverdeling aanvaar met 'n log-skakel funksie. Die eerste analise regressed totale sukrose oplossing verbruik (mL) op die hoof effekte van en interaksies tussen die 2 × 2 kategoriese groeperings van toenames / afname in frekwensie / duur soos hierbo beskryf. Die tweede analise het totale sukroseverbruik reggekry op die hoof-effekte van en interaksie tussen die deurlopende waarde van ΔFrekwensie en sukrose konsentrasie.
Data beskikbaarheid
Die datastelle wat tydens die huidige eksperimente ontleed is, is op redelike versoek by die ooreenstemmende skrywer beskikbaar.
Elektroniese aanvullende materiaal
Bedankings
Hierdie navorsing is ondersteun deur NIH-toekennings AG045380, DK098709, DA029035, en MH106972 tot SBO. Die befondsers het geen rol gehad in studieontwerp, data-insameling en -analise, besluit om te publiseer of voorbereiding van die manuskrip te maak nie.
Skrywer Bydraes
SBO het die eksperimente ontwerp en ontwerp; BH en ATL uitgevoer eksperimentering; OTM en SBO het die data ontleed. Alle outeurs het die artikel geskryf en die manuskrip hersien.
Notes
Kompeterende Belange
Die outeurs verklaar geen mededingende belange nie.
voetnote
Elektroniese aanvullende materiaal
Aanvullende inligting vergesel hierdie vraestel by 10.1038 / s41598-018-21046-0.
Uitgewer se nota: Springer Nature bly neutraal ten opsigte van jurisdiksie-eise in gepubliseerde kaarte en institusionele affiliasies.
Bydraer Inligting
Andrew T. Marshall, E-pos: ude.icu@1aahsram.
Sean B. Ostlund, E-pos: ude.icu@dnultsos.
Verwysings
;
