Am J Fiziol Regul Integr Comp Physiol. 2011 Aprel; 300 (4): R876-R884.
2011 Fevral 9 onlayn dərc olundu. doi: 10.1152 / ajpregu.00655.2010
PMCID: PMC3075076
1,2 mücərrəd
Daha əvvəl insulinin hipotalamusun kavikat nüvəsinə verilməsinin siçovulda özünü idarə etməsi ilə qiymətləndirilən sakaroza motivasiya azaldığını bildirdik. Sükrozun özünü idarə etməsi ilə birlikdə mərkəzi sinir sisteminin (CNS) aktivləşdirilməsi nümunəsi qiymətləndirilmədiyi üçün, bu işdə biz c-Fos'un nöronal aktivasiya göstəricisi olaraq ifadə etdiyimiz ölçüldü. Sabit nisbətdə (FR) və ya mütərəqqi nisbəti (PR) cədvəlinə və c-Fos immunoreaktivliyinin CNS-də eşlenen təsvirinə görə, siçovul üçün siçovullara siçovulların sarsıdıcı üsullarla c-Fos ifadəsi ilə müqayisədə idarə edilmişdir. PR-nin başlanğıcı ilə əlaqədar olaraq medial hipotalamusda (qovulma, paraventrikul, retroksiyasma, dorsomedial və ventromedial nüvə) c-Fosun unikal ifadəsini müşahidə etdik və lateral hipotalamusda c-Fos və yataq nüvəsini ifadə etdik FR performansının başlaması ilə əlaqədar olaraq stria terminisləri. c-Fos ifadəsi həm FR və PR sıçanlarının nüvəsindəki accumbenslərində artırıldı. Çalışmamız, hipotalamik enerji homeostaz devresi ve limbik devrelerin bir gıda mükafat görevinin performansında önemini vurgulamaktadır. Enerji balansının tənzimlənməsində mediyal hipotalamusun rolunu nəzərə alaraq, işimiz bu dövriyyənin enerjinin homeostazının daha geniş kontekstində tənzimləmənin tənzimlənməsinə kömək edə biləcəyini göstərir.
ventral tegmental sahə (VTA) və striatum və kortikal sahələrə dair proqnozlar daxil olmaqla, mesolimbik dopaminergik (DA) dövrə, çoxsaylı dərman istismarının motivasiyalı və ya mükafatlandırıcı aspektlərində kritik rol oynayır13, 22-24, 26, 48). Laboratoriyamızın və digərlərinin son tədqiqatları göstərir ki, bu dövriyyə eyni zamanda ərzaqın həvəsləndirici və ya mükafatlandırıcı aspektlərində böyük rol oynayır. Enerji homeostazını tənzimləyən dövrə ilə funksional və anatomik qarşılıqlı təsiri heyvanların qidalanma vəziyyətinə görə yemək mükafatının modullaşdırılması hesabatları ilə təklif olunur (10, 14, 16, 43). Qidalanma və ya metabolik vəziyyətə görə yemək mükafatını da daxil olmaqla mükafatın modullaşdırılması insulinin (o cümlədən) neyron və endokrin siqnallarından təsirlənir15), leptin (11, 18, 21, 30, 32), ghrelin (35), melanin konsentrə hormon (MCH) (45) və orexin (5, 7): mərkəzi sinir sistemində (CNS) reseptorların olması, biyokimyəvi və hüceyrə effektivliyi və bu sinyallerin in vivo və ya davranış effektivliyi son illərdə bolca nümayiş etdirildi.
Genişləndirilmiş limbik dövrə eyni zamanda bəslənmə və yemək mükafatında da rol oynamışdır2, 19, 28). Bununla yanaşı, MSS saytlarına əlavə töhfə verilir. Xüsusilə, lateral hypothalamus (LH) uzun müddət qidalanma və özünü stimullaşdırıcı davranışlara vasitəçilik edən bir yerdir4, 31). LH içərisində sümükləşmənin oreksinergik nöronları və leptinləri qidalanma və yemək mükafatı üçün vacibdir (5, 29, 30). Son zamanlarda ya üçüncü serebral karbohidraya və ya hipotalamusun (ARC) kavisli nüvəsinə gətirilən insulinin sukrozun özünü idarə etməsini azaltdığını müşahidə etdik, lakin VTA-ya insulinin tətbiqi və ya nüvəli akumbens bu xüsusi mükafat paradiqmasına təsir göstərməmişdir (15). Beləliklə, çox hipotalamik sahələrin motivasiya olunan ərzaq axtarışında və əldə olunmasında əhəmiyyətli rol oynaya biləcəyi görünür və bununla tutarlı olaraq, hipotalamik bölgələrin qida özünü idarə etməsi ilə bağlı əhəmiyyətli dərəcədə aktivləşdirildiyini fərz edərdik. Bu hipotezi sınaqdan keçirmək üçün, sükrozlu özünü idarəetmə paradiqmasında təlimat verən sıxlıqların CNS-də c-Fos ifadəsini sabit əmsallardan (FR) sonra və ya mütərəqqi əmsallardan (PR) sonra, daha sərt bir vəzifə motivasiyanı qiymətləndirmək üçün (20).
MATERİALLAR VƏ METODLAR
Fənlər.
Mövzular Simonsendən (Gilroy, CA) kişi Albino siçovulları (325-425 g) idi. Siçovullar chow ad libitum üzərində saxlanıldı. Onlar 12: 12-saatlıq qaranlıq bir dövrdə işıqları 6 AM-də yanmış və yedikdən sonrakı və postabsorptiv vəziyyətdə, səhər 7-dən günortaya qədər təlim almış və sınaqdan keçirilmişdir. Siçovullarda həyata keçirilən bütün prosedurlar Milli Səhiyyə İnstitutlarının heyvanlara qulluq qaydalarına riayət etdi və VA Puget Sound Sağlamlıq Sistemində Araşdırma və İnkişaf Komitəsinin Heyvanlara Qulluq və İstifadə Alt Komitəsi tərəfindən təsdiq edildi.
Sucrose özünü idarə etmə.
Prosedurlar dərc olunan metodikamıza əsaslanırdı (15) və qidalanma siçovulları üzərində aparılıb. Təcrübə üç mərhələdən ibarət idi: Richardson və Roberts (PR) alqoritmindən istifadə edərək, təlim hazırlamaq, FR təlimləri və mütərəqqi əmsalları (PR)38). PR alqoritmi 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 28, 36, 48, 63, 83, 110, 145, 191, 251, 331, 437, 575 ( və s.) bir seansta mükafatların çatdırılmasına dair lever presləri38). Siçovullar 5% sukrozunu (0.5 ml mükafat) özünü idarə etmək üçün bir maye damcı qabına çatdırılmışdır. Med Associates (Gürcüstan, VT) sisteminin idarə etdiyi əməliyyat qutuları iki qola malik idi, lakin yalnız bir qol (aktiv, geri çəkilə bilən qol) infuziya pompasını aktivləşdirdi. Digər qolu (effektiv olmayan, dayanıqlı qol) üzərində olan təzyiqlər də qeyd edildi. Daha əvvəl müşahidə etdiyimiz kimi, fəaliyyətsiz qolu olan preslərin sayı çox aşağı idi (10 presses / sessiyadan az). Sükroz həlli ağızdan istifadəyə görə bir maye damcı qabına gətirildi (Med Associates, St Albans, VT). 1-h sessiyasında başlanğıc təlimatı davamlı bir takvimi ilə həyata keçirilmişdir (FR1: hər bir qolu mətbuatı gücləndirilmişdir). Hər bir sessiya, bütün oturumda qaldıqları aktiv bir qolu və ağ ev işığının işıqlandırılması ilə başladı. 5-nin səsi (2900 Hz, fondan yuxarı 20 dB) və işıq (aktiv qolu yuxarıda 7.5 W ağ işıq) diskret mürəkkəb tapşırığı hər bir mükafat çatdırılmasına müşayiət olundu, 20-in sükroz çatdırılmasından başlayaraq vaxtı. FR təhsili 10 gün ərzində həyata keçirilmişdir; İstiqamətli cavab beşinci sessiya ilə əldə edilir. 3 gün üçün maksimum mümkün 10 h / gün üçün PR təlimatı həyata keçirildi. PR sessiyaları heç bir aktiv qolu olmayan 30 mindən sonra başa çatdı, evdə işıq avtomatik olaraq söndürüldü və aktiv qol geri çəkildi; siçovulların otaqlardan çıxarıldığı və ev kafeslərinə döndükləri. "Zamanı dayandır" bildirildi Cədvəl 2 sistemin söndürülməsi zamanı təmsil edir; buna görə də, sonuncu aktiv lever mətbuatının dayandırılma vaxtı əvvəlindən 30 dəqiqə baş verərdi. Davranış məlumatları (Cədvəl 2) sessiyalar 6-10 FR təhsili üçün və sessiyalar 1-9 PR təlimində. Nəzarət aparatı olan siçovullar saqqızın özünü idarə edən siçovulların rəftarını və otaq təcrübələrini simulyasiya etmək üçün mənzil otağından götürülmüş və prosedur otağında 60 dəq üçün ev işığı ilə təmiz əməliyyat otağında yerləşdirilmişdir. Operator qutularında yemək və ya içmək üçün heç bir şey verilməmişdi və qolu çıxarmamışdılar.
Son gündə, siçovullar məşq günlərinə uyğun olaraq otaqlara yerləşdirildi və 90 dəqiqə otaqlarda saxlanıldı, bundan sonra anesteziya, perfuziya və sonrakı immunohistokimya üçün çıxarıldı. İdarəetmə siçovulları da prosedur otağına gətirildi və məşq günlərinə görə təmiz əməliyyat otağında 90 dəqiqə saxlanıldı, bundan sonra keyidildilər və aşılandı. Son 90 dəqiqəlik iclasdan dərhal sonra siçovullar izofluran inhalyasiyası ilə dərindən anesteziya edildi və% 0.9 NaCl ilə perfüze edildi, ardından soyuq% 4 paraformaldehid məhlulu. Anestezi və evtanaziya üçün vaxt, hadisədən 90-120 dəqiqə sonra c-Fos proteininin pik ekspresiyasının məlum vaxt gedişatına əsaslanır. Beləliklə, c-Fos ifadəsi, heyvanların tapşırığı yaşamasının və sükroz yeməsinin nəticəsi olmaqdan çox, davranış vəzifəsinin başlanğıcında CNS-nin aktivləşməsini əks etdirəcəkdir. Paraformaldehiddə bir neçə gün ərzində beyinlər çıxarıldı və düzəldildi; daha sonra,% 20 saxaroza-PBS içərisinə, daha sonra% 30 saxaroza-PBS həllinə yerləşdirildilər. İmmunohistokimya üçün beyinlər bir kriyostata (Leica CM 3050S kriostat) bölündü.
c-Fos immunohistokimya və kantitasiya.
Beyin bölmələrində immunoreaktiv c-Fos proteinini kəmiyyətləşdirmək üçün müəyyən metodikadan istifadə etdik (12). C-Fos ifadəsi üçün bütün beynin ilkin nitelikli ekranı keçirilmişdir. Slide monte 12-μm bütün beyin koronal bölmələr PBS (Oxoid, Hampshire, Böyük Britaniya) 3 dəfə yuyulur. Bölmələr daha sonra 1% normal keçi və ya eşşəkcə serum olan PBS-də otaq temperaturunda 5 h üçün bloklandı. Bölmələr daha sonra PBS-də bir neçə dəfə yuyulurdu və PBS-də hazırlanmış ilkin antikor həllərində 4 ° C gecəsində inkubasiya edildi. Bölmələr PBS-də üç dəfə yuyulur və sonra 1 h üçün PBS-də hazırlanmış orta antikor həllində otaq temperaturunda qaranlıqda inkübat edilir. Bölmələr daha sonra PBS-də yenidən yuyulur və monte edilir və Vectashield sabit quraşdırılmış mühit (Vector Laboratuarları, Burlingame, CA) montaj mühərriki ilə örtülür. Bölmələrin rəqəmsal görünüşləri Optiphot kamerasına birləşdirilmiş Nikon Eclipse E-800 floresan mikroskopu və Image Pro Plus (Media Cybernetics, Silver Spring, MD) proqramlarından istifadə edərək əldə edilmişdir.
Nəticədə, biz şərtləri, kəmiyyətləmə və nöronal fenotipləşmə üçün müəyyən bir fərq göstərən məhdud sayda sahələrə diqqət yetirdik. Xüsusilə, biz çekirdek akumbens core və shell (NAc) diqqət; stria terminalinin ön və arxa yataq nüvəsi (aBNST, pBNST); medial hipotalamik bölgələr [ventromedial nucleus (VMH), dorsomedial hipotalamus (DMH), paraventricular nucleus (PVN), retrokiyasmatik sahə (RCh) və ARC]; lateral hipotalamus (LH), dorsal və ventral bölgələr və dəfikirə (dəf) sahəsi; VTA; beyin kökləri (sol zeytun, hipoglossal (nXII) nüvəsinin sol tərəfi, lateral retikulyar nüvə və C1 / A1 adrenalin / noradrenalin nüvəsi]. Atlasla uyğunlaşan 12-μm bölmələri, Paxinos və Watson atlasına əsaslanan c-Fos ifadəsi və uyğunlaşdıqları bölmə və bölgələrdə kəmiyyətlə qiymətləndirilmişdir34). Xahiş edirəm Cədvəl 1 xüsusi stereotaksik koordinatlar üçün. Təcrübələrin əsas məqsədi hər bir davranış vəzifəsini müvafiq nəzarətlə müqayisə etməkdir (PR və PRC, FR və FRC). Davranış ve kontrol koşullarına bağlı olası farklılıkları optimize etmek için, PR ve FR gruplarından en yüksek performans gösteren analizler seçildi. Beləliklə, 4 / 12 PR və 3 / 12 FR siçovulları təhlil edilmişdir: Bu siçovulların müvafiq davranış qrupu üçün ortalama bir standart sapmadan daha çox olan aktiv qolu mətbuat sayı (əsas davranış sonu nöqtəsi) var idi. Control sıçanlarının (FR və ya PR siçovulları ilə eyni zamanda prosedur otağında olan 5 PRC və 3 FRC sıçanları) bir subkordu da təhlil edilmişdir. PR prosedurunun əlavə müddətini təqlid etmək üçün FR proseduru ("FRext") vasitəsilə üç əlavə siçovul əlavə qrupu qəbul edildi (məsələn, PR siçovulların FR və sonra PR ilə ümumi 20 gün üçün) FR və PR arasındakı fərqlər davranış vəzifəsinə və ya prosedur müddətinə bağlı idi. FRext beyinləri təhlil edilməmişdir və sistematik şəkildə nümayiş etdirilməmişdir, lakin xüsusi maraq bölgələri digər dörd qrupla müqayisəli kəmiyyətləşdirməyə imkan verməklə nəticələnmişdir.
Nöqtələr üçün (40 × böyüdükdə) atlasla uyğunlaşdırılmış bölgələr seçilmişdir. ImagePro Plus proqramı (Media Cybernetics) istənilən sahənin görünüşünü çəkmək üçün istifadə edilmişdir. Hesablama üçün bir sahə ayrıldı və müsbət hüceyrə sayıları üçün bir eşik yaradıldı. Eyni sahə və arka plan (eşik) müvafiq eksperimental qruplardan bölmələr üçün istifadə olunmuşdur və müsbət hüceyrələrin proqram sayılması (kəmiyyətləşdirmə) bütün icra qrupları üçün həmin sessiyada, arxa fonda oturma dəyişikliklərinin qarşısını almaq üçün həyata keçirilmişdir. Statistik analiz üçün, fərdi siçandan yalnız hər bir sahə üzrə müvafiq və ya tam bölmələr (baxın Cədvəl 1) mövcud idi; həmin sahə üçün ikitərəfli ikitərəfli nümayəndəlik olmadığı təqdirdə, müəyyən bir sahə üçün məlumat siçandan alınmamışdır.
Keyfiyyətli ikiqat etiketli immunofloresans təhlili.
C-Fosun miqdarı təyin olunduğu siçovullardan, ikiqat etiketli immunohistokimya üçün beyin bölmələri götürülmüşdür. Heyvanların davranış performansını pozmaq istəmədiyimiz üçün, peptid nörotransmitterlərin vizualizasiyasını optimallaşdırmaq üçün kolxisinlə əvvəlcədən müalicə edilməmişdir. Bu səbəbdən, öz-özünə idarəetmə vəzifəsi ilə birlikdə aktivləşdirilmiş nöronal fenotiplərin vizuallaşdırılması məhdud idi. Bununla birlikdə, bir sıra CNS məkanlarında aktiv neyronların fenotiplərinin qiymətləndirilməsinə başlamaq üçün rəqəmsal şəkillər (yuxarıdakı hissədə təsvir edildiyi kimi alınmışdır) 20 ×, 40 × və ya 60 × (şəkil əfsanələrində göstərildiyi kimi) böyüdülmədə çəkilmişdir. . Glutamat dekarboksilaz (GAD), tirozin hidroksilaz (TH), CRF, neyropeptid Y (NPY), Agouti ilə əlaqəli peptid (AgRP) və triptofan hidroksilaz üçün ikili boyama proseduru, c-Fos-immunoreaktivliyin analizi ilə müqayisə edildi. öz, yalnız c-Fos-Ab və digər birincili antikorlardan birinin qarışığı 4 ° C-də gecə inkubasiya üçün istifadə olunduğu xaric; eyni şəkildə, hər iki ikincil antikor da eyni məhlulda idi və qaranlıqda otaq temperaturunda 1 saat inkübe edildi. Oreksin analizi üçün bloklama addımından əvvəl 20 dəqiqəlik% 50 etanol yuyulması istifadə edilmişdir. Birincili antikorların uyğun bir seyreltilməsini təyin etmək üçün ilkin optimallaşdırma analizləri aparılmışdır. İstifadə olunan əsas antikorlar dovşan anti-c-Fos (1: 500) (sc-52) və siçan əleyhinə c-Fos (1: 800) idi (hər ikisi Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA); siçan anti-GAD (1: 1,000), siçan tirozin hidroksilaz (1: 500) və qoyun anti-triptofan hidroksilaz (hamısı Chemicon, Temecula, CA); dovşan anti-CRF (1: 500) (Dr. Wylie Vale-dən hədiyyə, Salk İnstitutu, CA); Phoenix Pharmaceutical (St. Joseph, MO) -dən dovşan əleyhinə NPY (1: 1,000), dovşan əleyhinə AGRP (1: 1,000) və keçi anti-oreksin A (1: 5,000). İkincili antikorlar Cy3-konjuge keçi dovşan və ya siçan əleyhinə idi (Jackson Immunoresearch; West Grove, PA), Alexa Fluor 488 keçi siçan əleyhinə və ya dovşan və ya eşşək anti-qoyun IgG (Molekulyar Problar, Eugene, OR) ; bütün ikincil antikorlar 1: 500-də seyreltilmişdir. c-Fos / MCH cüt immunostaining ardıcıl olaraq analiz edildi; əvvəlcə Alexa-1 keçi dovşan əleyhinə (2,500: 488) ikincil antikorlu MCH (1: 500 əsas antikor, Millipore) üçün. Slaydlar% 5 normal keçi serumu ilə yenidən kilidləndi və anti-c-Fos (1: 500) və ikincil antikor olaraq cy3-keçi dovşanına boyandı. Bloklaşdırma mərhələsindən əvvəl MCH analizi üçün 20 dəqiqəlik% 50 etanol yuyulması istifadə edilmişdir.
Statistik analizlər.
Qrup məlumatları mətndə, cədvəllərdə və rəqəmlərdə ± SE olduğu kimi təqdim olunur. Əhəmiyyət kimi təyin olunur P ≤ 0.05. Statistik müqayisələr eksperimental qruplar arasında (FR vs PR) və ya eksperimental qruplar və müvafiq nəzarətlər arasında (PR vs PRC; FR vs FRC) cütlənməmiş Student tələbələri arasında aparılır. t-test. Müxtəlif beyin bölgələrindəki aktiv qolu presləri ilə c-Fos ifadəsi arasında Pearson korrelyasiya əmsalları və eyni eksperimental şəraitdə müxtəlif beyin bölgələri arasında c-Fos ifadəsinin korrelyasiyası StatPlus: mac LE Mac OS versiyası üçün statistik analiz proqramı istifadə edilərək hesablanmışdır. 2009 AnalystSoft tərəfindən. Xətti korrelyasiya üçün test etdik (Pearson's) R statistik) fərqli CNS bölgələrində c-Fos ifadəsi arasındadır. Biz də müxtəlif aktiv CNS bölgələrində və davranışlarda c-Fos ifadəsi arasındakı əlaqələri araşdırdıq. FR-lər və c-Fos kəmiyyətinin aparıldığı siçovulların PR məlumatları bu korrelyasiya üçün istifadə edilmişdir.
NƏTİCƏLƏR
c-Fos kəmiyyəti.
Daha əvvəl müşahidə etdiyimiz kimi, PR və FR performansları üçün aktiv qolu presləri sayıCədvəl 2) və sükroz mükafatlarının sayı FR performansında daha çox idi. PR sıçanları üçün sessiyanın uzunluğu 90 dəqiqə (durma vaxtı - 30) idi. Cədvəl 3 kəmiyyətin aparıldığı bütün CNS bölgələrində c-Fos immunoreaktiv hüceyrə sayılarını siyahıya alır. FR və PR siçovulları üçün c-Fos ifadəsinin forması ümumiləşdirilir Əncir 1. Medial hipotalamusun əhəmiyyətli dərəcədə aktivləşməsi (MHqədər, sukroz üçün PR qolu basma ilə məşğul olan sıçanların ARC, PVN, RCh, DMH və VMH kompozitlərindən ibarətdir), lakin saqqal üçün FR leverə basaraq işlədilən sıçanlarda ümumi aktivasiya yox, müvafiq nəzarət ilə müqayisədə. PR sıçanlarının medial hipotalamusunda, bu aktivasiya PVN, ARC və VMH (Əncir 2). FR qolu basaraq, PR qolu basaraq deyil, LH-də əhəmiyyətli dərəcədə aktivləşdirmə ilə əlaqələndirilmişdir (əsasən, periferik ərazidə aktivləşdirmə əsasında). Aktiv lever presləri və hipotalamik c-Fos ifadəsi FRext və FR qrupları arasında müqayisə edilə bilir (MHqədər, 946 ± 26 və 911 ± 118; ARC, 176 ± 18 və 186 ± 10; LHqədər, 468 ± 79 və 378 ± 34; LHpeF, 200 ± 31 və 173 ± 15), FR və PR qrupları arasında ifadə nümunəsinin fərqi tədris / təcrübə müddəti ilə deyil, instrumental vəzifənin xarakterinə aid olduğunu göstərir. FR qrupu üçün BNST-də c-Fos ifadəsində əhəmiyyətli bir artım var idi, həm də aBNST və pBNST-də müşahidə edildi. FR və PR qolu basaraq, NAc kabuğunda artmış c-Fos-immunopitif nöronlarla əlaqəli idi; PR-lever basaraq məşğul olan sıçanlarda artan c-Fos ifadəsinə doğru qeyri-müəyyən bir tendensiya ilə FR lever basaraq işləyən siçovulların NAc nüvəsində c-Fos sayıları əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. c-Fos PR vəzifəsi ilə VTA-da artırılmamışdı, baxmayaraq ki, FR vəzifəsi ilə artımın qeyri-müəyyən bir tendensiyası müşahidə olundu. Nəhayət, c-Fos hipoglossal (kraniyal sinir XII) nüvəsində əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır, PR üçün hazırlanmış siçovulların beynində, lakin FR üçün deyil.
C-Fos ifadəsi, amigdala və serebral korteks (Əncir 3). Bununla yanaşı, həm nəzarət şəraitində, həm də PR və FR vəzifələri ilə əlaqəli prosedurun qeyri-spesifik aspektləri (prosedur otağına daxil edilməsi, hərəkətə keçirilməsi) bu aktivasiyaya səbəb ola biləcəyini göstərir. Bu bölgələrdə kəmiyyətlə əlaqələndirilməmişdir. Eyni şəkildə, nXII-dən başqa beyin kök bölgələrində aktivasiya müşahidə olunmuşdur, lakin nəzarət və vəzifə şərtlərinə uyğun olaraq meydana gəldikdə, ayrıca qeyri-spesifik arousal və ya davranış aktivləşməsində rol oynayan bir vasitədir.
Müxtəlif CNS bölgələrində c-Fos ifadəsi arasında korrelyasiya üçün test etdik. Kolu basan qrupların məlumatlarını birləşdirərək, LH və VMH-də c-Fos ifadəsi arasında mənfi bir əlaqə tapdıq; beləliklə, VMH-nin aktivləşdirilməsi LH-nin (Pearson's) ümumi aktivasiyasının azalması ilə əlaqələndirildi R, -0.7986; t = -3.7534; P = 0.0056). Bundan əlavə, LH və VTA (Pearson's) nin periferik bölgəsindəki c-Fos ifadəsi arasında əhəmiyyətli bir müsbət korrelyasiya müşahidə etdik. R, 0.7772; t = 3.493; P = 0.0082), bu iki bölgə arasında məlum monosinaptik əlaqə ilə uyğun gəlir (bax. 2 və 13). FR performansı üçün ayrı-ayrılıqda sınaqdan keçirilsə də VTA ilə NAc qabığına qarşı c-Fos ifadəsi arasında əhəmiyyətli bir mənfi korrelyasiya tapdıq (Pearson's R, -0.9262; t = -4.9125; P = 0.008) və ya PR performansı üçün (Pearson's) R, -0.9897; t = -9.7624; P = 0.0103), striatal bölgələrdən əsasən nigra və VTA arasında qarşılıqlı qarşılıqlı girişlərə2, 13). Müxtəlif CNS bölgələrindəki c-Fos ifadəsi və davranış arasındakı əlaqələri də test etdik. Kolu basan qrupların məlumatlarını birləşdirərək, ARC-də c-Fos ilə aktiv qol təzyiqləri arasında əhəmiyyətli dərəcədə müsbət bir korrelyasiya müşahidə etdik (Pearson's R, 0.8208; t = 3.8017; P = 0.0067).
Sükroz alma və sukroz üçün motivasiya ilə aktivləşdirilmiş nöronların müəyyən edilməsi.
Beyin kökündə c-Fos-pozitiv nöronlar TH üçün epinefrin və norepinefrin (və dopamin) üçün dərəcəsi məhdudlaşdırıcı enzim üçün müsbət immunostainq göstərməmişdir; Beləliklə, bu katekolaminergik nöronlar FR və ya PR vəzifələri ilə aktivləşməmiş görünmür. Bununla yanaşı bəzi c-Fos-pozitiv nöronlar triptofan hidroksilaz üçün müsbət immunostainq göstərərək, serotonin neyronlarının əhalisinin aktivləşdirildiyini bildirdilər. Göstərildiyi kimi Əncir 4ARC-də c-Fos-pozitiv hüceyrə orqanları AGRP-ləkəli liflər ilə əhatə olunmuş və NPY fiber / c-Fos immunostainqi üçün bənzər bir model müşahidə olunmuşdur (göstərilməyib). PVN-də c-Fos-pozitiv nöronlar CRF-pozitiv nöronları əhatə etdilər, lakin heç bir kolokalizasiya müşahidə olunmayıb (məlumat göstərilməyib). Əncir 5 LX-də həm orexin, həm də MCH üçün immunostaninq göstərir. Həm də dLH və peLH-də həmin nöronlar aşkar edilmişdir. Biz PEİ-də MCH pozitiv nöronları müşahidə etsək də, LH-nin bu bölgəsində c-Fos ilə əsasən kolokalizasiya yox idi. Buna baxmayaraq, peLH içərisində orexin pozitiv nöronlarda c-Fos kolokalizasiyasını müşahidə etdik (Əncir 6, yuxarı) və vLH-də MCH ilə çox məhdud c-Fos kolokalizasiyasıƏncir 6, alt). C-Fos ilə lokalizasiya və colokalizasiya, CRH kimi peptid nörotransmitterləri üçün az qiymətləndirilə bilər, çünki siçovulların kolxisin ilə müalicə edilməməsi. Nəhayət, nüvənin içində acumbens nüvəsi və qabığı (Əncir 7), FR və PR siçovulları üçün, GİB ilə c-Fos coimmunostaining, nörotransmitter GABA üçün sintetik ferment müşahidə edilmişdir. VTA çərçivəsində TH üçün sağlam boyanma var idi; lakin c-Fos-pozitiv nöronlar nadir hallarda müşahidə olunmuş və TH ilə yalnız colocalize görünməmişdir.
MÜZAKİRƏ
Bu işdə sükrozun özünü idarə etməsi ilə məşğul olan sükrozun basma fəaliyyətinin başlanması ilə əlaqəli kəskin CNS aktivləşdirməsinin modelini qiymətləndirmək üçün dərhal erkən genin, c-Fosun ifadəsini istifadə etdik, ya nisbətən qeyri-müəyyən bir məsələ (FR) və ya tədricən daha çətin bir vəzifə, sukroz kimi bir mükafatın motivasiya axtarışını əks etdirməyi düşünür və limbik dövriyyəni22, 24, 49) (PR). Hipotalamal aktivləşdirmə nümunələri iki tapşırıq arasında fərqləndilər: PR funksiyasında LH / limbic aktivasiyası və PR vəzifəsində üstünlük təşkil edən orta hipotalamik / limbik aktivasiya (bax. Əncir 1). Bunun bir çox səbəbi var. Birincisi, bu paradiqmalar MSS-də nitel olaraq fərqli təcrübə kimi "xəritə" verə bilər. FR performansında təlimat verən siçanlar asan, yüksək mükafat fəaliyyəti gözləyir. Təmin edici bir yeməyin ömrü FR sıçanlarında müşahidə edilən c-Fos modelinə böyük təsir göstərməlidir. Aktivləşdirmə nümunəsindəki görünən niteliksel fərq, PR heyvanlarının tapşırıqla daha çox təcrübəyə malik olduğunu ikinci ehtimal olduğunu göstərir və bu, 20 FR seansları qəbul edən sıçanların hipotalamusunda c-Fos ölçülməsi ilə dəstəklənir , PR qrupuna deyil, FR qrupuna bənzər fəaliyyət göstərir. Bu imkanlardan hər ikisi FR təlimatının çətinliklərini sistemli şəkildə artıraraq və CNS aktivasiyasında dəyişikliklərin qiymətləndirilməsi ilə sınaqdan keçirilə bilər, bu halda aktivasiya modelində keyfiyyət dəyişikliyini proqnozlaşdırır. Bununla belə, təlim təcrübələrinin sayı CNS aktivləşdirmə nümunəsi üçün hesablana bilməzsə, bir iclasda səkkiz mükafatlarının orta sayı ola bilər: PR vəzifəsi sadəcə "az mükafatlandırıcı" bir təcrübə kimi öyrənilə bilər və bu funksional olaraq LH aktivliyinin olmaması. Beləliklə, sessiyanın başlanğıcında CNS aktivləşdirmə nümunəsi şərtli yer paradiqması kimi interoceptive dövləti əks etdirə bilər: limbik dövrə içərisində aktivləşdirmə gücünün öyrənmə və motivasiyaya bağlı olması. FRC heyvanlarının medial hipotalamusunda c-Fos ifadəsinin dəyişkənliyini müşahidə etdik. Xüsusilə PVN içərisində, bu dəyişkənlik, FR siçovullarında aktivləşmənin maskalanması ola bilər, bunun üçün c-Fos və FRC sıçanlarının artmasına meyl müşahidə olunur (Cədvəl 3). Lakin, ümumi medial hipotalamik aktivasiya FR və FRC heyvanları arasında fərqlənmədi.
Qeyd etmək lazımdır ki, bizim məqsədimiz davranışın başlanmasına kömək edən CNS saytlarını müəyyən etmək olsa da, müvəqqəti qətnamə bir qədər nəzərə çarpır. Aşağıda müzakirə edildiyi kimi, indi instrumental və ya operativ davranışların müxtəlif sub-komponentlərinin neyronların müxtəlif populyasiyalarının13, 23, 33, 49). Çox dərhal çubuq basaraq və ya mükafatların yalamaqından görə aktivləşdirməni müşahidə etdiyimiz aktivləşdirmə nümunələrinə bir qədər qatqı gətirə biləcəyindən tamamilə çıxara bilmərik. Bizim tapıntılar özəl idarəetmə tapşırığının müxtəlif aspektləri və ya tərkib hissələrində xüsusi CNS saytlarının rolları ilə bağlı daha geniş tədqiqat aparmaq üçün əsas verir və bu cür tədqiqatlar üçün müxtəlif "on" və "off" timekarlarla digər erkən genlərin ölçülməsi36) çox faydalı olacaq.
Fərqli beyin bölgələri arasında c-Fos ifadəsində tapdığımız qarşılıqlı əlaqə, LH və VMH arasında və LH və VTA-nın ortaq bölgəsi arasındakı bu mükafat vəzifəsi üçün hipotalamik və əsas limbik bölgələrin tanınmış funksional keçidini dəstəkləyir (bax. 2 və 13). Biz də fərqli aktiv bölgələrdə c-Fos ifadəsi və davranış arasında korrelyasiya etdik. ARC-də c-Fos və aktiv lever presləri arasındakı əlaqə ARS fəaliyyətinin qidalanma qabiliyyətində müəyyən edilmiş təyinatına uyğun gəlir (1); əvvəlki müşahidəmizlə ARS-ə xüsusi insulin enjeksiyonunun sukrozun özünü idarə etməsinin azalması (15); ARK-nın kritik rolu və onun endorfinergik neyronlarının əvvəlki hesabatlarında, kokain özünü idarə etmənin40-42); və ARC-dən NAc-a müəyyən edilmiş proqnozlar ilə17). Beləliklə, ARK ehtimal ki, qida ilə yanaşı, məhdudlaşmır, bir çox növ mükafat stimulunu axtarmaq və əldə etmək üçün əsaslı davranışda əsas rol oynayır. Nəhayət, PR sucrose-axtarışının başlanğıcı ilə PVN və VMH-nin əhəmiyyətli dərəcədə aktivləşməsini müşahidə etdik. Bu, bu medial hipotalamik nüvələrin qidalanma tənzimlənməsində, ARC ilə birbaşa sinaptik əlaqə qurmada və limbik dövrə (1, 27, 37).
VCA-nın NA-qabığına qarşı FR-də və PR-də göstərilən testlərdən fərqli olaraq c-Fos ifadəsi arasında əhəmiyyətli bir mənfi korrelyasiya tapdıq. PR və ya FR sukrozunun özünü idarə etməsi (müvafiq nəzarətlərə qarşı) ilə birlikdə güclü VTA aktivasiyasına müşahidə edilmədiyi təəccüblü idi. Bəlkə də, bu tapşırıq bizim ölçülmə müddətini əks etdirir və bu heyvanların yaxşı hazırlaşdıqları vəzifənin başlanğıcında aktiv CNS saytlarına yönəldilir. Bu, Schultz (bu,44), dopamin nöronal aktivasiya gözlənilməz stimul və ya mükafatların bir göstəricisi kimi xidmət edir və bu aktivasiya təlim ilə birlikdə azalır. Ancaq trained heyvanlarda sukroz qəbul zamanı striatal dopamin sərbəstliyi çox dəqiq və müvəqqəti ayrı-ayrılıqda baş verən hadisədə (39). Beləliklə, müşahidə olunan meyllər daha böyük bir iş qrupu (yəni, daha çox statistik güc) ilə əhəmiyyətli dərəcədə əhəmiyyətli olacaqdır. Biz FR və PR sukrozunun qəbulunun başlanğıcında NAc aktivasiyasını müşahidə etdik. NAc neyronlarının aktivləşdirilməsi və inhibisyonu instrumental mükafat performansı ilə birlikdə bildirilmişdir və aktivasiya / aktivliyin təsviri təlim və ətraf mühitdən asılıdır və davranışın müxtəlif komponentləri ilə (məsələn, yanaşma, yanaşma, qəbul) əlaqələndirilir (6, 33, 50). Yuxarıda müzakirə edildiyi kimi, c-Fosun ölçülməsi bu cür aktivliyi ələ almayacaqdı. Carlezon təklif etmişdir ki, "mükafat" əsasən NAc neyronlarının fəaliyyətinin azalması ilə əlaqələndirilir, yəni orta sünbül neyronları (3). Bu, bizim müşahidələrimizlə - əhəmiyyətli dərəcədə inkişaf etmiş NAc c-Fos-nun idarəedici nəzarətlə müqayisədə və C-Fos-pozitiv nöronlarla orta boylu nöronların (GABAergic) aktivləşməsi ilə uyğunlaşan GAD ilə kolokalizə olunmuşdur, lakin biz NAc nöronal "inhibisyonunu xüsusi qiymətləndirməmişik ". NAc aktivasiyası və inhibisyonu hər iki anatomik və temporal spesifikliklə birlikdə instrumental vəzifələr zamanı baş verə bilər. Bu araşdırma perspektivindən birinə görə, NAc, instrumental sukroz qəbulunun başlanğıcında iştirak edir, məsələn, mühərrik aktivliyinə və NAc qabığına kömək edən NAc nüvəsi həm vəzifənin həm motor, həm də motivasiya aspektlərinə kömək edir.
FR sıçanlarının BNST (ön və arxa) əsas bölgələrinin aktivliyini də müşahidə etdik. BNST təkrarlanan stimul təcrübələrinə neyroendokrin reaksiyalarını tənzimləyən limbik dövranın bir hissəsidir (8, 9) və daha geniş mənada təkrarlanan stimullarla bağlı öyrənmə ilə əlaqəli olur. Onun rolu təkrarlanan stressor təcrübələri ilə bağlı ən geniş təsəvvür edilmiş olsa da, bizim tapıntı BNST üçün daha geniş rol oynayır: BNST təkrarlanan pozitiv və ya mənfi və ya stresli stimullara CNS cavablarını düzəldə bilər. FR'nin başlanğıcında bu aktivasyonu gözlemlediğimizden, PR deyil, performans, BNST işe alımı, FR eğitiminin artan sukroz mükafatlarına bağlı ola bilər. CRF nöronlarının birbaşa aktivləşdirilməməsinə dair müşahidə etdiyimiz müşahidələrə əsasən, sukroz üçün instrumental cavab vermə böyük bir stressor deyil; Bununla belə, digər PVN nöronlardakı c-Fos ifadəsi stress dövriyyəsinin modulyasiyasına46). Əslində, Ulrich-Lai və həmkarları fərqli bir pəhriz / besleme paradiqmasını istifadə edərək sukroz qəbulunun PVN funksiyasını47). Nəhayət, hipoglossal sinirin nüvəsinin PR ilə deyil, FR performansında aktivləşməsini müşahidə etdik. Bunun əhəmiyyəti yalnız spekulyasiya edilə bilər; bir ehtimal ki, sukrozun dadlılığının daha az sükroz mükafatına sahib olan sıçanlarda artması ola bilər.
Sükroz axtarma və sukroz qəbul edilməsi zaman içində dinamik bir multimodallik təcrübəsi olaraq qəbul edilməlidir, çünki sindirmə sükrozun kaloriya məzmununa, həm də habitabitə və oturma içərisində alizasiyaya bağlı periferik siqnallara səbəb olacaqdır (25). Bizim tədqiqatımız, qida möhkəmləndirmək üçün periferik endokrin siqnalların, yəni insulin və leptinin təsirinə yönəlmiş olsa da, onların təsiri qısamüddətli və ya uzun müddətli rol oynayan transmitterlər və nöropeptidlər tərəfindən birbaşa mərkəzləşdirilmiş ola bilər qidalanma və ya yemək mükafatı (bax. 14). Mövcud tədqiqat bu mövzuda bəzi təfsirlər verir; biz MCH və ya orexin, orexigenic olan iki nöropeptid ifadə edən nöronların bəzi aktivasiya müşahidə. Bu nəticələr, əslində, MCH və ya yeksan mükafatında orexin rolunu qiymətləndirə bilər, çünki kolxisinlə müalicə olunmayan sümüklərdə immunositokimiya heç də şübhəsiz ki, həm də bu nöropeptidlərin görüntüsünü məhdudlaşdırır. LH-də aktivləşdirilmiş orexin nöronların müəyyən edilməsi ümumilikdə, qidalanma, yemək mükafatı və daha çox ümumiləşdirilmiş stimul mükafatı (məsələn, 5, 7, 29) içində orexin nöronları əks etdirən çoxsaylı tədqiqatlarla tutarlıdır. PeFLH orexin nöronlarının aktivliyini müşahidə etdik. Aston-Jones və həmkarları (5) LH orexin neyronlarının fərqli populyasiyalarının mükafat davranışlarında rollarını pozduqları və fərdi mükafatın əvəzinə, arousalda peFLH orexin nöronlarını tətbiq etdilər. Beləliklə, bizim tapıntı LH orexin-in həyəcan içində rol oynadığını və bəlkə də sükroz qəbul etmək üçün aktiv leverə və ya istəklərinə yönəlməyi təklif edir.
Gələcək nəzərə layiqdir, sükrozun unikallığı və ya ümumiləşdirilməsi, mükafatlandırıcı bir stimul kimi. Burada bildirdiyimiz erkən CNS aktivasiyasının nümunəsi, bir stimul kimi qida üçün xüsusi və ya digər mükafatlandırıcı stimullara ümumiləşdirilir, müəyyənləşdirilməlidir. Xüsusilə FR vəzifəsində yuxarıda göstərildiyi kimi, bir sıra sukroz mükafatlarının alınması metabolik nəticələrə, hormonların azad edilməsinə (məsələn, xolesistokinin, ghrelin, insulin) modullaşdırma və periferik və CNS neyron aktivasiyasında dəyişikliklərin olması gözlənilir. Bu dəyişikliklər biz ölçdüyümüz erkən CNS aktivləşdirmə nümunələrində birbaşa rol oynayacaq, lakin təlim zamanı sukroz mükafatına dair öyrənmədə rol oynaya bilər. Yenə də orexin kimi nöropeptidlər tənqid olaraq tətbiq edilə bilər.
Bizim işimiz, bilikimizə görə, sukrozun özünü idarə etməsinin başlanğıcında spesifik mediyal hipotalamik nüvələrin aktivləşdirilməsinin ilk göstərilməsini, həm də homeostaz və stress reaksiyalılığına aid olan PVN, energetik homeostaz üçün vacib olan ARC, qidalanma hissi və qida qəbulunun tənzimlənməsi. Əksəriyyətlə, medial hipotalamusun və PR-nin PR başlanğıcı ilə aktivləşməsini müşahidə etdik, sukrozun özünü idarə etməsinin təşəbbüsündə hem homeostatik hem de limbik sahələrin rol oynadığını düşünürük. Əlavə limbik dövr sahələri tapşırıqdan sonrakı bir müddətdə işə qəbul edilə bilər.
Perspektivlər və əhəmiyyəti
Tarixi olaraq, motivasion və mükafat davranışlarının tədqiqatları CNS limbik dövriyyəsinə ən çox təsir edərdi, limbik və enerji homeostasis devresi arasında kritik funksional qarşılıqlılığı vurğulayan böyük bir dəlil yığdı. Hazırkı tədqiqat indi sükroz üçün əsaslandırılmış işlərdə spesial medial hipotalamik nüvələrin əhəmiyyətini göstərir. Bu işdən kənarlaşdırmaqla, gələcək işlərdə mediyal hipotalamusun rolu zəruri olub-olmadığını və onun aktivləşdirilməsinin sui-istifadəsi kimi digər mükafatların motivli şəkildə axtarılmasına aid olub-olmadığını qiymətləndirə bilər. Bundan əlavə, bu tədqiqatın nəticələri şişmanlıq kimi dəyişdirilmiş mediyal hipotalamik fiziologiyaya uyğun hallarda motivasiya olunmuş davranışların dəyişməsini öyrənmək üçün əsaslandırıcıdır.
GRANTS
Bu tədqiqat Milli Səhiyyə Qrant DK40963 tərəfindən dəstəklənmişdir. Dr. Dianne Figlewicz Lattemann Senior Research Career Scientist, Biyomedikal Laboratoriya Tədqiqat Proqramı, Qazi İşləri Puget Sound Səhiyyə Sistemi, Seattle, Vaşinqton. Dr. Sipols, Latviya Elm Şurası Grant 04.1116 tərəfindən dəstəklənir.
Minnətdarlıq
Drs təşəkkür edirik. Yavin Şaham, Stephen Benoit, Christine Turenius və JE Blevins məsləhət və faydalı müzakirələr üçün.
REFERANSLAR
;