Sci Rep. 2018; 8: 2766.
Publicado en línea 2018 Feb 9. doi 10.1038/s41598-018-21046-0
PMCID: PMC5807356
Resumen
Las señales que indican la disponibilidad de alimentos sabrosos adquieren la capacidad de potenciar la búsqueda y el consumo de alimentos. El estudio actual empleó una combinación de técnicas conductuales, farmacológicas y analíticas para probar el papel de la motivación de los incentivos de Pavlov en la alimentación potenciada por la clave. Mostramos que una señal combinada con una solución de sacarosa (CS +) puede transferir su control sobre la alimentación para estimular el consumo de sacarosa en un nuevo recipiente, y que este efecto depende de la activación de los receptores de dopamina D1, que se sabe que modula otras formas de motivación Comportamiento pero no sabor de sabor. Los análisis microestructurales del comportamiento de la lamida de sacarosa revelaron que el CS + tendía a aumentar la frecuencia con la que las ratas se involucraban en episodios activos de comportamiento de lamer sin tener un efecto confiable en la duración de esos episodios, una medida que en cambio estaba asociada con la palatabilidad de la sacarosa. Además, encontramos que las diferencias individuales en CS + provocaron aumentos en la frecuencia de la pelea se asociaron con la ingesta total de sacarosa en la prueba, lo que respalda la opinión de que este proceso estaba relacionado con una desregulación significativa de la conducta alimentaria. Por lo tanto, el estudio actual (1) demuestra que un proceso motivacional de incentivo pavloviano dependiente de la dopamina puede mediar en la alimentación potenciada por la señal, y (2) presenta un enfoque experimental y analítico para analizar este aspecto del comportamiento.
Introducción
Las señales ambientales que indican la disponibilidad de alimentos sabrosos pueden desencadenar poderosos antojos de alimentos.1–3 y promover el comer en ausencia de hambre, un efecto observado en roedores.4,5 y los humanos6–9. Esta influencia del comportamiento, que se cree que juega un papel importante en la sobrealimentación y la obesidad10–13, se puede estudiar utilizando la tarea de alimentación potenciada por señales (CPF). En un estudio típico de CPF, los animales hambrientos se someten a un condicionamiento pavloviano que consiste en pares repetidos entre un estímulo condicionado (CS +; por ejemplo, un tono auditivo) y una pequeña cantidad de un alimento o líquido apetitoso, como la solución de sacarosa, que consumen de una taza. Ubicada en una posición fija en la cámara experimental. A continuación, se les otorga acceso sin restricciones a su comida de mantenimiento para garantizar que estén completamente preparados antes de la prueba. Luego, los animales se devuelven a la cámara y se les permite consumir libremente la sacarosa de la copa, mientras que el CS + se presenta intermitentemente de una manera no contingente. Bajo tales condiciones, los animales exhiben una elevación pronunciada en el consumo de alimentos durante las sesiones de prueba con el CS + en relación con las sesiones con un estímulo no apareado (CS−).
Si bien estos hallazgos indican que las señales externas pueden actuar independientemente del hambre fisiológica para promover la alimentación, los procesos psicológicos subyacentes a este efecto no están firmemente establecidos. Una posibilidad es que las señales asociadas con el consumo de alimentos sabrosos adquieran un control reflexivo o habitual sobre la alimentación (es decir, basados en el estímulo-respuesta). Si este es el mecanismo principal que media el CPF, entonces el CS + debería estimular el consumo al provocar los comportamientos específicos de alimentación que se establecieron durante el condicionamiento pavloviano. Esta aprendizaje de respuesta La vista es plausible cuando la fuente de alimento se fija a través de la capacitación y las pruebas, como en el ejemplo descrito anteriormente. Aunque este escenario se aplica a la mayoría de las demostraciones de CPF, también ha habido informes de que las señales asociadas a los alimentos pueden provocar la alimentación en nuevas ubicaciones14–16, lo que indica que pueden controlar la alimentación indirectamente. Una posible explicación es que tales señales potencian la alimentación a través del mismo proceso motivacional de incentivo pavloviano que les permite provocar y vigorizar comportamientos instrumentales de búsqueda de alimentos.17,18. Esto vista motivacional predice que el CS + provoca una necesidad de buscar alimentos, lo que también llevaría a la alimentación cuando los alimentos están disponibles. Alternativamente, dada la evidencia de que las señales para alimentos sabrosos pueden mejorar la evaluación hedónica de los estímulos del gusto19–21Es posible que las señales potencien la alimentación en parte al hacer que los alimentos sean más sabrosos. Si bien esta visión hedónica es mecánicamente distinta de la visión motivacional, estas cuentas no se excluyen mutuamente y pueden explicar diferentes aspectos de CPF.10,22.
Una forma de distinguir entre las cuentas motivacional y hedónica de CPF es determinar cómo influyen las señales de alimentos en la microestructura de la alimentación. Cuando se permite que los roedores consuman libremente la solución de sacarosa u otros líquidos sabrosos, se involucran en episodios de lameración de diferentes duraciones que están separados por períodos de inactividad. Considerando que la duración promedio de estos episodios de licking proporciona una medida confiable y selectiva de la palatabilidad del fluido23,24Se cree que la frecuencia de estos episodios está controlada por procesos motivacionales.25–28. Por lo tanto, si el CS + estimula la alimentación al aumentar la palatabilidad de la sacarosa, entonces esa señal debería aumentar la duración, pero no necesariamente la frecuencia, de los episodios de lamer. En contraste, la visión motivacional predice que la CS + debería desencadenar la búsqueda y el consumo de sacarosa incluso cuando los animales están preocupados por otras actividades, lo que lleva a episodios más frecuentes, pero no necesariamente más largos, de lamer.
El estudio actual investigó los efectos de la administración de CS + en la microestructura que lamía sacarosa utilizando dos protocolos de CPF, uno en el que la sacarosa siempre estaba disponible en la misma ubicación (Experimento 1), y otro en el que se cambió la fuente durante el entrenamiento y las pruebas (Experimentos 2 y 3), lo que nos permite evaluar la influencia indirecta del CS +. Nuestro enfoque para evaluar esta influencia independiente de la respuesta (generalizada) de las señales emparejadas con los alimentos en la alimentación se modeló después de la tarea de transferencia de Pavlovian a instrumental (PIT), que se utiliza ampliamente para estudiar el impacto motivacional de incentivo de las señales emparejadas con recompensa en comportamiento de búsqueda de recompensa18,29,30. También adoptamos los parámetros de condicionamiento y prueba pavlovianos comúnmente utilizados en los estudios PIT para facilitar la comparación con esa literatura. Dado que la actividad del receptor D1 de la dopamina es crucial para la expresión de PIT y otras medidas de comportamiento motivado por la señal31–33 pero es relativamente poco importante para los aspectos hedónicos del comportamiento de alimentación25,28,34, también evaluamos el impacto del bloqueo del receptor D1 en el lamido de sacarosa potenciado con la clave (Experimento 3) como una prueba adicional del papel de la motivación en este efecto. Finalmente, analizamos la microestructura de los datos de lamida de sacarosa de estos experimentos para comprobar si la CPF se asociaba de manera selectiva con los aumentos en la frecuencia o la duración de los episodios de lamida de sacarosa, como lo predecirían las vistas motivacional y hedónica de la CPF, respectivamente.
Resultados
Alimentación potenciada por señales con una señal que señala la fuente de alimento
En nuestro primer experimento, aplicamos un diseño convencional de CPF congruente con la respuesta, en el que las respuestas específicas requeridas para consumir sacarosa fueron las mismas en las fases de entrenamiento y prueba. A las ratas hambrientas se les dio 10 d de condicionamiento pavloviano para establecer el CS + como un indicio de la disponibilidad de sacarosa en una taza de comida en un lado de la cámara. Para el último día de acondicionamiento, las entradas de copa (± entre sujetos SEM) fueron significativamente más altas durante el CS + (23.72 ± 2.79 por minuto) en comparación con el intervalo entre ensayos [18.27 ± 3.25 por minuto; muestras pareadas t-prueba, t(15) = 3.13, p = 0.007]. Las entradas de copa durante el CS− (8.60 ± 1.91 por minuto) no difirieron significativamente del intervalo entre ensayos [10.69 ± 2.00 por minuto; muestras pareadas t-prueba, t(15) = −1.60, p = 0.130].
Las ratas se sometieron a dos pruebas de CPF en un estado alimentado para caracterizar los efectos del CS + en la extracción de sacarosa. En cada prueba, las ratas tuvieron acceso libre a una solución de sacarosa 2% o 20%, lo que nos permite evaluar la influencia de la palatabilidad de la sacarosa en el CPF. Figura 1a muestra el número total de licks observados durante los ensayos de CS en función del período de CS, el tipo de CS y la concentración de sacarosa. Los datos se analizaron utilizando modelos de efectos mixtos lineales generalizados (Tabla complementaria S1). Es importante destacar que hubo una interacción significativa CS Period × CS Type, t(116) = 12.70, p <0.001. Un análisis adicional (colapso a través de la concentración) reveló un aumento significativo para los ensayos de CS +, p <0.001, pero no ensayos CS−, p = 0.118, lo que indica que el CS + fue más eficaz que el CS− para aumentar el lamido de sacarosa, en relación con los niveles pre-CS. Nuestro análisis también encontró que esta selectividad de señal estaba significativamente influenciada por la concentración de sacarosa (interacción de 3 vías, p <0.001). Específicamente, aunque el CS + fue altamente efectivo para elevar el lamido de sacarosa en condiciones de 2% y 20%, ps <0.001, el CS− no afectó significativamente las tasas de lamido en la prueba del 2%, p = 0.309, pero provocó un aumento modesto pero significativo en la prueba del 20%, p = 0.039. Por lo tanto, aunque la señal emparejada de alimentos fue generalmente más eficaz para controlar la alimentación, la señal no emparejada pareció ejercer una influencia similar cuando se permitió que las ratas consumieran una solución de sacarosa muy apetecible en la prueba.
Transferencia de alimentación potenciada con cue a una nueva fuente de alimento
Debido a que la sacarosa estuvo disponible en la misma fuente durante el entrenamiento y las pruebas en el Experimento 1, no está claro si el efecto de CPF observado dependía de la capacidad del CS + para (1) motivar ratas para buscar y consumir sacarosa o (2) obtener directamente un específico reflejo condicionadoo hábito. El experimento 2 se enfocó más directamente en la hipótesis anterior al comprobar si un CS + asociado con el suministro de sacarosa en una taza de comida podría motivar que la sacarosa saliera de un pico en el lado opuesto de la cámara en la prueba, comparable con los fenómenos de comportamiento observados en el PIT.
Las ratas se entrenaron con el mismo procedimiento de condicionamiento pavloviano utilizado en el Experimento 1, lo que dio como resultado un comportamiento de aproximación anticipatoria específico para el momento del último día de acondicionamiento pavloviano. Los enfoques de taza de alimentos (± SEM entre sujetos) fueron mayores durante el CS + (18.71 ± 1.73 por minuto) en relación con el intervalo entre ensayos [12.49 ± 0.98 por minuto; muestras pareadas t-prueba, t(15) = 3.02, p = 0.009]. No hubo diferencias significativas entre el CS− (9.41 ± 0.98 por minuto) y el intervalo entre ensayos [8.44 ± 0.88 por minuto; muestras pareadas t-prueba, t(15) = 0.98, p = 0.341].
Dado que los efectos del CS + en la extracción de sacarosa en el Experimento 1 fueron algo más evidentes cuando las ratas se probaron con 2% de sacarosa, nuestra prueba inicial con sacarosa está disponible en una nueva fuente (pico, con una taza de comida cubierta por un panel opaco - ver Métodos) se centró en esta condición. Sin embargo, en esta prueba, el lamido de sacarosa no difirió significativamente entre los períodos CS + (328.1 ± 84.8) y pre-CS + [245.6 ± 45.9; muestras pareadas t-prueba, t(15) = 1.07, p = 0.300]. Para desalentar aún más la competencia de respuesta y fortalecer el consumo de sacarosa del pico, se les dio a las ratas 5 sesiones adicionales de entrenamiento para lamer del pico al 20% de sacarosa bajo privación de alimentos en ausencia de los CS. Luego, las ratas se saciaron completamente con comida casera y se les administraron dos pruebas de CPF con sacarosa disponible en el pico de metal. Durante las pruebas, las ratas tuvieron acceso continuo a una solución de sacarosa al 2% o al 20% en pruebas separadas (dentro de los sujetos, orden compensado).
Figura 1b muestra que durante esta ronda de pruebas, el CS + fue eficaz en la promoción del consumo de sacarosa en la nueva ubicación, aunque esa señal nunca se asoció directamente con este comportamiento. Análisis de modelos de efectos mixtos (tabla complementaria S2) encontró una interacción CS Periodo CS significativo, t(120) = 15.16, p <0.001, lo que indica que el CS + fue más eficaz para elevar el lamido de sacarosa por encima de los niveles de referencia (período CS vs.pre-CS, p <0.001) que el CS− (CS vs período pre-CS, p = 0.097), como en el Experimento 1. La concentración de sacarosa no influyó significativamente en la selectividad de este efecto (interacción de 3 vías, p = 0.319). Es importante destacar que, si bien las tasas de lamido parecieron ser elevadas durante el período pre-CS− en relación con los períodos pre-CS +, las muestras pareadas t-las pruebas indicaron que esta diferencia no fue estadísticamente significativa en la condición 2%, t(15) = 1.66, p = 0.118, o en la condición del 20%, t(15) = 1.56, p = 0.139. Esto es de esperar dada la estructura de ensayo pseudoaleatorio utilizada durante el entrenamiento y las pruebas, que evita los efectos de arrastre sistemáticos (entre ensayos) y excluye la anticipación del tipo de ensayo futuro (o el momento). También vale la pena señalar que estos mismos animales mostraron elevaciones específicas de CS + similares en el lamido en el Experimento 3 cuando sus tasas de lamido pre-CS− y pre-CS + eran más comparables (ver Fig. 1c, vehículo).
Dependencia de los receptores de dopamina tipo D1
Los resultados del Experimento 2 indican que el CS + adquirió la capacidad de potenciar el consumo de sacarosa al desencadenar un comportamiento de alimentación que nunca se había asociado directamente con esa señal, consistente con una influencia motivacional similar a la del PIT. Dada la importancia de los receptores de dopamina tipo D1 en la motivación de incentivo pavloviano31–33, Experimento 3 examinó si la actividad de bloqueo en estos receptores interrumpiría la expresión de CPF. Las mismas ratas utilizadas en el Experimento 2 recibieron un par final de pruebas de CPF (20% de sacarosa) después del tratamiento previo con SCH-23390 (0.04 mg / kg), un antagonista selectivo de D1 o un vehículo. Los resultados de la prueba se muestran en la Fig. 1c (también tabla suplementaria S3).
El análisis reveló un efecto principal del tratamiento farmacológico, t(120) = −2.15, p = 0.034, en el sentido de que SCH-23390 disminuyó generalmente el lamido de sacarosa. Es importante destacar que encontramos una interacción significativa entre fármaco × período de CS × tipo de CS, t(120) = −20.91, p <0.001, lo que indica que SCH-23390 interrumpió específicamente la expresión de CPF. De hecho, un análisis más detallado reveló que, si bien el CS + aumentó significativamente el lamido de sacarosa sobre los niveles pre-CS + en la prueba del vehículo, p <0.001, no hubo efecto de CS + en la prueba SCH-23390, p = 0.982. Similar a la generalización de señales observada en el Experimento 1, el CS− provocó aumentos marginalmente significativos en lamer la sacarosa en ambas condiciones de la droga, ps ≤ 0.049. Por lo tanto, el antagonismo del receptor de dopamina tipo D1 a través de la administración de SCH-23390 perjudicó significativamente la alimentación evocada por CS +, consistente con un incentivo motivador en la cuenta de CPF.
Análisis microestructural de los efectos de las señales emparejadas con sacarosa y la concentración de sacarosa en la alimentación
Los resultados de los Experimentos 2 y 3 sugieren que el nuevo protocolo similar a PIT utilizado aquí apoya una forma motivacional de incentivo de CPF, ya que las señales fueron capaces de motivar el comportamiento de alimentación en una ubicación separada de la fuente de alimento señalada por la señal. Para probar más a fondo este análisis, examinamos si los efectos excitadores del CS + en el consumo de sacarosa estaban relacionados con un cambio específico en la organización microestructural del comportamiento de lamer. Como se describió anteriormente, mientras que la duración de la pelea varía con la palatabilidad del fluido23,24Se piensa que la frecuencia con la que las ratas se involucran en nuevos episodios de lamida refleja un proceso motivacional separado.25–28. Variamos la concentración de sacarosa para manipular su palatabilidad, como en informes anteriores.23,35. Aunque las concentraciones altas y bajas de sacarosa también difieren en el contenido calórico, una extensa investigación ha demostrado que la medida de la duración de la pelea es una medida sensible y selectiva de la influencia de la recompensa orosensorial y es disociable del procesamiento de calorías post-consumatorio35–38. Por lo tanto, un CS + que induce la motivación de incentivo debería aumentar la frecuencia del combate, mientras que un CS + que aumenta la ingesta al hacer que la sacarosa sea más apetecible debería promover una mayor duración del combate.
Para asegurar suficiente poder estadístico.39, colapsamos los datos en todas las condiciones de prueba no farmacológicas descritas anteriormente (2% y 20% pruebas para Experimento 1 y Experimento 2, y la condición del vehículo para Experimento 3). Los datos combinados se muestran en la Fig. 2, graficadas por separado como licks totales (a), frecuencia de combate (b) y duración de combate (c). Figura 2d muestra gráficos de trama del comportamiento de lamido de dos ratas representativas durante los períodos pre-CS + y CS + cuando 2% y 20% sacarosa estaban disponibles en la prueba. De acuerdo con la interpretación motivacional de la CPF, estas ratas tendieron a participar en más episodios de lamida de sacarosa durante el CS + que durante el período pre-CS +. Por el contrario, las duraciones de la pelea tendieron a ser más largas cuando las ratas consumían la solución de 20% de sacarosa más sabrosa que cuando consumían 2% de sacarosa, un efecto que fue evidente durante los períodos pre-CS + y CS +. Por lo tanto, la duración de la pelea no estuvo fuertemente influenciada por la señal emparejada con sacarosa. De hecho, los patrones vistos en la fig. 2d fueron corroborados por los modelos lineales generalizados de efectos mixtos del conjunto de datos combinados (ver Fig. 2a – c y tabla suplementaria S4). Los análisis secundarios de efectos mixtos revelaron que el factor categórico de “Experimento” (1, 2, 3) no moderó significativamente las interacciones del período CS × tipo CS en la frecuencia o duración del combate. ps ≥ 0.293, que nos permite combinar estos datos para análisis posteriores. Curiosamente, la capacidad del CS + para motivar el comportamiento de lamido también se reflejó en una latencia significativamente más rápida para iniciar el lamido.40–42 después de inicio CS + vs. CS− [modelo lineal generalizado de efectos mixtos (distribución de respuesta = gamma, función de enlace = log); t(306) = −2.71, p = 0.007], aunque la diferencia bruta en las latencias fue relativamente modesta (CS +: 1.16 segundos ± 0.47; CS−: 2.79 segundos ± 0.79).
Análisis mediacional del efecto del período CS
Ante tales hallazgos, realizamos un análisis estadístico de mediación.43 en los datos combinados (fig. 2) para determinar si el consumo de sacarosa provocada por CS + se relacionó preferentemente con los cambios en la frecuencia o duración de la pelea. Figura 3a muestra la estructura del modelo de mediación múltiple para este análisis (período CS). Hubo un efecto global significativo (total; c) del periodo CS sobre el comportamiento de lamer, t(156) = 4.11, p <0.001, c = 5.22 [2.71, 7.73], en el sentido de que hubo más lamidos durante el período CS + que en el período pre-CS +. Luego probamos si el CS + influyó de manera similar en la microestructura de lamido, y encontramos una elevación significativa inducida por señales en la frecuencia de la pelea (M2), t(156) = 3.27, p = 0.001 a2 = 0.70 [0.28, 1.12], pero no la duración del combate (M1), t(141) = 1.89, p = 0.061 a1 = 0.34 [−0.02, 0.69]. Por lo tanto, a nivel de grupo, el efecto de CS + sobre la frecuencia de la pelea, pero no la duración de la pelea, se asemejaba a su efecto sobre lamer en general.
Si el efecto del CS + en el lamido estuvo mediado por su efecto en la frecuencia de los combates, entonces (1) estas medidas deberían estar correlacionadas, y (2) el efecto de CS + en la frecuencia del combate debería explicar el efecto de CS + en el total de la medición de licks. Una evaluación de la primera predicción encontró que, ignorando el período CS, tanto la frecuencia de la pelea como la duración de la misma se correlacionaron significativamente con el total de licks, ps <0.001, lo cual no es sorprendente dado que estas medidas microestructurales tienen una relación intrínseca con lamidos totales. Nuestra evaluación de la segunda predicción, sin embargo, fue más reveladora. Construimos un modelo de mediación múltiple para examinar si estas medidas microestructurales explicaban la varianza relacionada con CS + en la medida de lamido total al incluir la frecuencia y la duración de la pelea como efectos fijos, junto con el período de CS. En otras palabras, preguntamos si el control de la varianza en estas medidas de pelea debilitaba el efecto CS +, en relación con su fuerza en el modelo más simple (reducido) descrito anteriormente. De acuerdo con la mediación, encontramos que este de reservas Efecto del periodo CS sobre lame (c') no fue significativo, t(139) = 0.90, p = 0.370 c'= 0.41 [−0.49, 1.30], cuando se controla la frecuencia y duración del combate. Luego, estimamos la influencia de CS + en lamer a través de cada uno de estos mediadores potenciales, y encontramos que hubo un efecto indirecto significativo de la frecuencia de la pelea en licks, a2b2 = 2.90 [1.18, 4.76], pero no de duración del combate, a1b1 = 1.71 [-0.09, 3.35]. Por lo tanto, estos datos indican que las elevaciones inducidas por CS + en el lamido son impulsadas principalmente por aumentos en la frecuencia de la pelea en oposición a los aumentos en la duración de la pelea, consistente con una explicación más motivacional que hedónica del CPF.
Análisis mediacional del efecto de la concentración de sacarosa.
Realizamos un segundo análisis de mediación en los datos combinados (Fig. 2) para confirmar que la palatabilidad (concentración) de la sacarosa estaba relacionada con un aumento selectivo en la duración de la pelea (Fig. 3b, Concentración). El modelo simplificado (sin efectos fijos para la frecuencia o la duración de la pelea) encontró que el efecto total de la concentración en la vida total no fue significativo, t(156) = 0.42, p = 0.678 c = 0.57 [−2.13, 3.27], lo que indica que los niveles generales de lamido de sacarosa en la prueba no dependieron en gran medida de la concentración de sacarosa. Esto es de esperar, ya que el efecto de la palatabilidad de la sacarosa en lamer es más evidente durante los primeros 2-3 minutos de consumo.44, mucho antes del primer período pre-CS en nuestras sesiones de prueba. Sin embargo, la concentración de sacarosa tuvo un efecto significativo en la duración del combate (M1), t(141) = 5.20, p <0.001, a1 = 0.88 [0.54, 1.21], con un 20% de sacarosa que soporta períodos más prolongados de beber que un 2% de sacarosa. Curiosamente, la concentración de sacarosa tuvo un efecto supresor significativo sobre la frecuencia de los episodios (M2), t(156) = −3.84, p <0.001, a2 = −0.83 [−1.26, −0.40], ya que las ratas tendían a participar en menos episodios cuando bebían una solución más apetecible. Por lo tanto, los aumentos relacionados con la concentración en la duración del combate fueron compensados por disminuciones en la frecuencia del combate. De acuerdo con esto, nuestro modelo de mediación completo, que incluía efectos fijos para la duración y frecuencia de los combates, no indicó ningún efecto directo de la concentración en los lamidos, t(139) = 0.45, p = 0.650 c'= 0.23 [−0.76, 1.22]. Sin embargo, hubo importantes efectos indirectos, pero opuestos, de la frecuencia de la pelea, a2b2 = −3.49 [−5.50, −1.58], y duración del combate, a1b1 = 4.46 [2.96, 5.95], sobre el comportamiento total de lamido.
Diferencias individuales en el efecto del periodo de CS y la concentración en la microestructura de lamido.
Los modelos de mediación revelaron que la frecuencia y la duración de la pelea desempeñan roles distintos en la mediación de los efectos de la CS + y la concentración de sacarosa en la lamida a nivel grupal, pero no abordan cómo dichos efectos se expresan en ratas individuales, lo que puede ser importante para entender a las personas. Vulnerabilidades a comer en exceso. Dados los resultados del análisis de mediación, predijimos que las ratas individuales mostrarían un aumento neto en la frecuencia de la pelea durante el período CS +, en relación con la línea de base, pero no mostrarían ningún cambio consistente o confiable en la duración de la pelea. Además, se predijo que las ratas individuales mostrarían episodios más largos, pero menos frecuentes, de lamidos cuando consumían 20% de sacarosa, en relación con la prueba de 2%. Higo. 3c yd muestran diferencias individuales en los efectos del período CS (CS + - pre-CS +) y la concentración de sacarosa (20% –2%), respectivamente, en la frecuencia y duración de los episodios (análisis de los datos combinados establecidos en la Fig. 2). El CS + aumentó la frecuencia de combate en 67% de ratas (Fig. 3c), con números aproximadamente iguales de estas ratas que también muestran un aumento en la duración de la pelea (34%) o no (33%). Una prueba de bondad de ajuste de chi-cuadrado que asumió puntos de datos distribuidos uniformemente en los cuatro cuadrantes reveló una asimetría distributiva significativa,2(3) = 10.91, p = 0.012. De hecho, la media de ΔFrecuencia La distribución fue significativamente mayor que 0, t(66) = 4.80, p <0.001, mientras que la media de ΔDuración La distribución no difirió significativamente de 0, t(66) = 1.80, p = 0.076. Con respecto al efecto de concentración (Fig. 3d), la mayoría de las ratas (58%) exhibieron más tiempo y los episodios menos frecuentes con 20% en comparación con 2% de sacarosa y una prueba de bondad de ajuste de ji cuadrado confirmaron que los datos no se distribuyeron uniformemente en los cuadrantes,2(3) = 31.85, p <0.001. De hecho, encontramos que la media de ΔFrecuencia La distribución fue significativamente menor que 0, t(51) = −4.22, p <0.001, mientras que la media de ΔDuración La distribución fue significativamente mayor que 0, t(51) = 4.18, p <0.001.
Predictores microestructurales del consumo de sacarosa.
Los datos en la fig. 3c sugieren que hubo una variabilidad considerable en el efecto de la CS + en la frecuencia de la pelea y que algunas ratas fueron particularmente sensibles a esta influencia motivacional. Aunque es posible que estas ratas pudieran controlar su consumo total de sacarosa bebiendo menos en ausencia del CS +, un análisis adicional del conjunto de datos combinados (Fig. 2) confirmó que estos aumentos desencadenados por CS + en la frecuencia de combate se asociaron con comer en exceso. Específicamente, encontramos que las ratas que exhibieron positivo positiveFrecuencia puntuaciones durante los ensayos CS + (subgrupos Freq ↑, Dur ↓ y Freq ↑, Dur ↑ en la Fig. 3C) consumió significativamente más sucrosa que las ratas que no (subgrupos Freq ↓, Dur ↓ y Freq ↓, Dur ↑), t(63) = 2.27, p = 0.026 (Fig. 4a). Esta relación se mantuvo cuandoFrecuencia fue tratado como una variable continua, t(63) = 2.19, p = 0.032 (Fig. 4b), y no dependía de la concentración de sacarosa, concentración × ΔFrecuencia, t(63) = 0.64, p = 0.528.
Discusión
Encontramos que una señal de disponibilidad de sacarosa podía potenciar la ingesta de sacarosa en ratas independientemente de si esa señal también señalaba las acciones específicas necesarias para obtener sacarosa (Experimento 1) o no (Experimentos 2 y 3). El último hallazgo es de particular interés porque es poco probable que dependa de la ejecución de respuestas de alimentación condicionada preexistentes (o hábitos de estímulo-respuesta), y en su lugar sugiere que dichas señales adquieran propiedades afectivas y / o motivacionales que les permiten transferir con flexibilidad. Su control a través de acciones de alimentación. Esta tendencia de los estímulos ambientales para promover el consumo de alimentos, incluso cuando las rutinas de alimentación establecidas no están fácilmente disponibles, por lo tanto, parece proporcionar un modelo animal útil y selectivo del proceso Pavloviano que apoya los antojos de alimentos provocados por la señal y la sobrealimentación en humanos.1–3. Si bien hay informes anteriores de que los estímulos pareados con alimentos pueden promover la alimentación de manera independiente de la respuesta14–16La mayoría de los experimentos de CPF mantienen la fuente de alimento fija durante las fases de entrenamiento y prueba y, por lo tanto, brindan solo información limitada sobre la naturaleza de los procesos psicológicos que subyacen a este efecto. El presente estudio proporciona una demostración de la influencia excitadora generalizada de las señales de alimentos emparejados en el comportamiento de alimentación utilizando un procedimiento modelado después de la tarea PIT, que se usa ampliamente para estudiar la influencia motivacional generalizada de las señales de alimentos emparejados en el comportamiento de búsqueda de alimentos. Por ejemplo, como en PIT, la tarea actual se puede usar para evaluar la tendencia de una señal a adquirir propiedades motivacionales que se generalizan a una nueva ubicación. También tomamos prestados los parámetros de entrenamiento y prueba (p. Ej., La duración de la señal, los intervalos entre ensayos y el programa de refuerzo) que se usan comúnmente para el PIT, lo que facilita las comparaciones entre los estudios. Por lo tanto, este enfoque puede proporcionar un mayor control experimental para futuras investigaciones de posibles diferencias en los procesos psicológicos y / o biológicos que subyacen al control pavloviano sobre el comportamiento instrumental frente al comportamiento consumatorio.
El estudio actual encontró que la activación de los receptores de dopamina D1 es crítica para la expresión de esta forma de CPP independiente de la respuesta, que ayuda a respaldar una interpretación motivacional de incentivo dada la importancia de la señalización de la dopamina en general, y la activación del receptor D1 específicamente en la expresión de Pavlovian transferencia instrumental18,29–32,45,46. Dada la evidencia de que la dopamina es relativamente poco importante para procesar las propiedades hedónicas de los estímulos alimentarios25,28,34Parece poco probable que el antagonista de D1 tenga su efecto al interrumpir la capacidad del CS + para alterar la palatabilidad de la sacarosa en la prueba. Esta interpretación motivacional también está respaldada por nuestro análisis de lama microestructural, que encontró que las señales aumentaron la alimentación principalmente provocando más episodios de lamer, en lugar de extender la duración de esos episodios. En cambio, las duraciones de los combates variaron con la palatabilidad de la sacarosa, como se ha establecido.23,24,26,27. Curiosamente, nuestro análisis estadístico de mediación reveló que aunque las ratas se involucraban en episodios más largos cuando lamían 20% frente a 2% de sacarosa, también mostraron una disminución compensatoria en la frecuencia de combate. Por lo tanto, esta manipulación de la palatabilidad pareció afectar la forma en que las ratas modelaron su consumo de sacarosa sin afectar su nivel general de alimentación. En contraste, tal efecto compensatorio no fue evidente durante las pruebas con el CS +, lo que parece explicar el aumento neto en el comportamiento de lamer observado en las pruebas con esa indicación. Además, las ratas que muestran aumentos en la frecuencia de la pelea durante los ensayos de CS + también mostraron niveles elevados de la ingesta total de sacarosa. Dichos hallazgos sugieren que las señales emparejadas con los alimentos (1) pueden desregular el comportamiento de alimentación, y (2) son más efectivos para conducir la sobrealimentación que las manipulaciones de la palatabilidad de la sacarosa, al menos en las condiciones probadas aquí.
Los resultados actuales también arrojan luz sobre el papel de la dopamina en la regulación del comportamiento de alimentación en ausencia de señales apareadas de alimentos explícitos. Estudios previos han demostrado que la administración sistémica del antagonista de dopamina D1 SCH23390 Suprime uncued Consumo de sacarosa al reducir la frecuencia del combate sin alterar la duración del combate25,26, que es similar al patrón de lamido exhibido por ratones deficientes en dopamina47. Aunque los mecanismos psicológicos que controlan la frecuencia de los ataques en tales situaciones no están claros, se ha sugerido que las señales contextuales y / o interoceptivas que se han asociado con la alimentación adquieren la capacidad de motivar de manera subrepticia nuevos episodios de búsqueda y consumo de alimentos.25,26. Nuestros resultados brindan apoyo para la verosimilitud de esta interpretación al demostrar que los nuevos episodios de lamer pueden ser provocados por señales explícitas de alimentos emparejados y que este efecto también depende de la activación del receptor de dopamina D1.
Como se señala en otra parte5,10, ha habido relativamente poca investigación previa sobre el papel de la dopamina en la PPC. Sin embargo, un estudio inicial encontró que la administración del antagonista no específico del receptor de dopamina α-flupentixol atenuado CS + provocó la búsqueda de alimentos, pero dejó intacta la capacidad de esa señal para aumentar el consumo de alimentos.48, lo que parece estar en desacuerdo con nuestro descubrimiento de que el antagonismo de D1 altera la succión inducida por la señal de succión. Existen numerosas diferencias de procedimiento entre los dos estudios que podrían explicar esta aparente discrepancia. Por ejemplo, puede ser que nuestra manipulación selectiva de la transmisión de dopamina D1 sea más efectiva para interrumpir la influencia de CS + en la ingesta de alimentos. Además, en este estudio previo.48Las ratas privadas de alimentos fueron entrenadas y probadas en sus jaulas domésticas utilizando un procedimiento de acondicionamiento pavloviano único en el que se usó una señal para señalar las sesiones de alimentación que se distribuyeron intermitentemente a lo largo del día. Más tarde, se demostró que esa señal era eficaz para promover la alimentación, incluso cuando las ratas se probaron en un estado no privado. La naturaleza y el alcance de este entrenamiento y el hecho de que las respuestas de alimentación requeridas no se modificaron durante las fases de entrenamiento y prueba sugieren que este protocolo CPF puede haber alentado el uso de una respuesta de alimentación habitual (estímulo-respuesta) durante la prueba. Dado que el sobreentrenamiento puede hacer que la búsqueda de alimentos evocada por el cue sea insensible a las manipulaciones de la señalización de dopamina49, puede ser que esta forma de CPF potencialmente basada en el hábito sea menos dependiente de la dopamina que la forma motivacional descrita aquí.
Aunque queda mucho por determinar sobre el papel de la dopamina en la PPC, se sabe que este fenómeno de comportamiento depende de la grelina.50–52 y hormona concentradora de melanina53 Sistemas neuropeptídicos, que están implicados fundamentalmente en la regulación del comportamiento alimentario.10 y la señalización de la dopamina54–56. Curiosamente, los efectos estimulantes del apetito de la grelina dependen de la capacidad de esta hormona para modular la señalización de la dopamina mesolímbica57–60. Por ejemplo, la tendencia de la grelina a mejorar la búsqueda y el consumo de alimentos sin afectar la palatabilidad de los alimentos (duración de la extinción) puede inhibirse mediante la administración conjunta del antagonista del receptor de dopamina D1 SCH-2339060. Según estos hallazgos, uno podría esperar que una interacción similar entre la grelina y la dopamina pueda ser la base de la influencia motivadora de las señales de la comida en pares.
Si bien los hallazgos actuales demuestran que las señales emparejadas con los alimentos pueden estimular la sobrealimentación al motivar nuevos episodios de alimentación, estas señales también pueden influir en la alimentación a través de otros procesos. Implícito en nuestro enfoque de transferencia de control es el reconocimiento de que las señales de alimentación pueden desencadenar la ingesta al provocar directamente conductas específicas de alimentación. Además, aunque el CS + no alteró de forma confiable las duraciones de la pelea en el estudio actual, un estudio reciente que emplea un protocolo de CPF más convencional con una fuente fija de alimentos encontró evidencia de que las señales de alimentación pueden alargarse en los episodios de lamer53. De acuerdo con esto, hay informes previos de que las señales asociadas con los alimentos sabrosos pueden aumentar la expresión de reacciones orofaciales apetitivas a los estímulos del gusto.19–21, otra medida del gusto hedonico o "me gusta". Por lo tanto, es probable que las señales de los alimentos puedan impulsar la alimentación a través de múltiples rutas, causando antojos, provocando respuestas específicas de alimentación y / o haciendo que la comida tenga mejor sabor.10. Estos procesos pueden subyacer a distintas vulnerabilidades para comer en exceso potenciado por la señal, tal vez explicando las diferencias individuales en la susceptibilidad a este efecto1,61,62. Los hallazgos actuales demuestran un enfoque efectivo para analizar selectivamente el componente motivacional de CPF en ratas.
Métodos
Temas y aparatos
Ratas Long Evans macho adultas (N = 32 ratas en total; n = 16 para el Experimento 1 yn = 16 para los Experimentos 2 y 3), con un peso de 370 a 400 g a su llegada, se alojaron por parejas en jaulas de plástico transparentes a temperatura y humedad -vivero controlado. Las ratas tenían ad libitum Acceso al agua en sus jaulas de hogar durante todo el experimento. Las ratas se colocaron en un programa de restricción de alimentos durante ciertas fases del experimento, como se especifica a continuación. Los procedimientos de cría y experimentales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de UC Irvine (IACUC) y se ajustaron a la Guía del Consejo Nacional de Investigación para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio.
Los procedimientos de comportamiento se realizaron en cámaras idénticas (ENV-007, Med Associates, St Albans, VT, EE. UU.), Alojados en cubículos atenuados por luz y sonido. La solución de sacarosa se podía administrar a través de una bomba de jeringa en un vaso de plástico empotrado que estaba ubicado en el centro de una pared final de cada cámara, 2.5 cm por encima del piso de la rejilla de acero inoxidable. Se usó un detector de haz de fotos ubicado en la entrada del receptáculo de alimentos para monitorear las entradas de la cabeza asociadas con el consumo de sacarosa, así como las respuestas de aproximación condicionadas durante las sesiones de acondicionamiento de Pavlov. En ciertas sesiones de prueba (Experimentos 2 y 3), la solución de sacarosa se puede obtener lamiendo un pico de metal de alimentación por gravedad que se colocó ~ 0.5 cm en un orificio de 1.3 cm ubicado en la pared del extremo opuesto a la taza de comida. Durante las sesiones de prueba se registraron de forma continua licks individuales de la taza de comida y la salida de metal utilizando un dispositivo de lickómetro de contacto (ENV-250B, Med Associates, St Albans, VT, EE. UU.). Se colocó un panel de plexiglás opaco blanco frente a la pared terminal que aloja la taza de comida durante todas las sesiones, cuando se pudo obtener sacarosa de la boca de metal. Una luz del hogar (3 W, 24 V) proporcionó iluminación y un ventilador proporcionó ventilación y ruido de fondo.
Condicionamiento pavloviano
Las ratas se colocaron en un programa de restricción de alimentos para mantener su peso corporal en aproximadamente 85% de su peso corporal libre antes de someterse a 2 d de entrenamiento con cargador, en el que recibieron entregas 60 de 20% solución de sacarosa (0.1 ml) en cada una Sesión diaria (1 h). Las ratas recibieron entonces 10 d de condicionamiento pavloviano. Cada sesión diaria de acondicionamiento consistió en una serie de presentaciones 6 de una señal de audio 2-min (CS +; ya sea ruido blanco 80-dB o clicker 10-Hz), con pruebas separadas por un intervalo 3-min variable (rango 2 – 4) . Durante cada prueba de CS +, se suministraron alícuotas de 0.1 ml (entregadas a lo largo de 2 seg) de 20% de solución de sacarosa (p / v) en la taza de alimentos según un programa de tiempo aleatorio de 30-seg, lo que dio como resultado un promedio de cuatro entregas de sacarosa por prueba . En el último día de acondicionamiento, a las ratas también se les dio una segunda sesión en la que se presentó la señal alternativa (CS-; estímulo auditivo alternativo) de la misma manera que la CS + pero no se emparejó con la solución de sacarosa. El comportamiento anticipatorio se midió comparando la tasa de aproximaciones de copa (roturas de fotobeam) durante el período entre el inicio de la CS y la primera entrega de sacarosa (para evitar la detección de la conducta de alimentación no condicionada), que se contrastó con la tasa de aproximaciones de copa durante el intervalo intervalo de prueba A todas las ratas se les dio cinco días de ad libitum Acceso a su dieta de mantenimiento después de la última sesión de condicionamiento pavloviano antes de someterse a pruebas adicionales.
Prueba de alimentación potenciada por cue
Experiment 1
Este experimento evaluó el impacto del CS + en el consumo de la solución de sacarosa de la misma taza de alimento utilizada durante el entrenamiento, de manera que la respuesta condicionada a esa señal (es decir, el método de la taza) fue compatible con el comportamiento necesario para obtener la sacarosa en la prueba. Después de recuperar el peso perdido durante el condicionamiento pavloviano, las ratas recibieron un par de pruebas de CPF, que fueron separadas por 48 h, durante las cuales las ratas permanecieron intactas en sus hogares. Durante cada sesión de CPF (86 min en la duración total), la solución de sacarosa 2% o 20% estuvo continuamente disponible en la taza de comida rellenando esa taza con 0.1 ml de sacarosa cada vez que la rata cruzó el fotobeam (se acerca la taza). Sin embargo, para evitar el llenado excesivo de la copa, la administración de sacarosa solo se administró si al menos 4 s había transcurrido desde la última entrega de sacarosa y si la rata había realizado al menos cinco licks durante el período intermedio. En el transcurso de esta sesión, cada uno de los estímulos auditivos de 2-min se presentó 4 de manera no contingente en un orden pseudoaleatorio (ABBABAAB), separados por un intervalo fijo de 8-min. El primer ensayo comenzó 8 min después del inicio de la sesión para permitir la inducción de la saciedad antes de evaluar la influencia del comportamiento de las señales. La orden de prueba se compensó con las condiciones de entrenamiento de Pavlov, de modo que el primer CS presentado fue el CS + para la mitad de los sujetos y el CS- para la mitad restante de los sujetos. El orden de las pruebas de concentración de sacarosa también se contrapesó: la mitad de cada condición recibió primero la prueba de 2% y la segunda prueba de 20, y la otra mitad recibió la disposición opuesta (es decir, todos los animales recibieron ambas concentraciones en pruebas separadas).
Experiment 2
En este experimento, investigamos el efecto de la CS + sobre el consumo de solución de sacarosa de una fuente diferente a la taza utilizada durante el condicionamiento pavloviano, de modo que la respuesta condicionada a esa señal era incompatible con el comportamiento necesario para consumir la sacarosa en la prueba. La primera prueba que realizamos incluyó solo la condición de sacarosa 2%. Después de permitir que las ratas recuperaran el peso perdido durante el acondicionamiento pavloviano, se les dio dos sesiones diarias (duración mínima de 86) en las que tuvieron acceso ilimitado a 2% de solución de sacarosa desde un pico de metal (alimentado por gravedad a través de una botella) colocado dentro de un pequeño orificio en La pared final opuesta a la taza de comida. Se colocó un panel de plexiglás blanco frente a la pared que aloja la taza de comida durante las sesiones con acceso a la boquilla (incluidas las pruebas de CPF posteriores) para evitar que los animales busquen sacarosa en esta ubicación. Estas sesiones fueron diseñadas para que las ratas experimenten el consumo de sacarosa de una nueva fuente en ausencia de las señales auditivas. Al día siguiente, las ratas recibieron una única sesión de prueba de CPF como se describe en el Experimento 1, excepto que el 2% de sacarosa estaba continuamente disponible en el pico de metal, en lugar de en la copa.
Debido a que hubo poca evidencia de CPF en esta primera prueba, presumiblemente debido a la competencia de respuesta entre el comportamiento de aproximación de la taza de comida evocada CS + y el surtidor, proporcionamos a las ratas entrenamiento adicional en el canalón (en ausencia del CS +) para fortalecer la búsqueda de sacarosa en el canalón y desalentar acercamiento de la taza de comida cuando el pico estaba disponible (porque estaba cubierto con un panel). Por lo tanto, las ratas se colocaron de nuevo en un programa de restricción de alimentos (igual que durante la fase de acondicionamiento de Pavlovian) antes de recibir 5 d de sesiones adicionales de entrenamiento con surtidores, y cada una de estas sesiones consistió en 10 min de acceso a 20% solución de sacarosa. A las ratas se les dio entonces 4 d de ad libitum Acceso a la comida casera para permitirles recuperar el peso perdido durante esta fase. Luego, las ratas fueron privadas de alimentos (20 h) antes de recibir sesiones de reentrenamiento de Pavlov con CS + y CS−, como durante el último día de entrenamiento inicial (es decir, con 20% de sacarosa en la taza de alimentos durante las pruebas de CS +). Tenga en cuenta que el caño se retiró de la cámara durante estas y todas las sesiones de capacitación Pavlovian posteriores. Entonces se administraron ratas ~ 20 h de ad libitum acceso a la comida casera antes de someterse a dos pruebas de CPF utilizando el pico de metal, que fueron idénticos a la primera prueba, excepto que a las ratas se les dio acceso a 2% o 20% en dos pruebas separadas (como en el Experimento 1).
Experiment 3
Después de encontrar pruebas más sustanciales de CPF durante la última ronda de pruebas con el pico, las ratas del Experimento 2 recibieron pruebas adicionales para evaluar la dependencia de este efecto sobre la señalización de dopamina en los receptores de dopamina D1. A las ratas se les dio primero una sesión 10-min de reentrenamiento con pico en la que se les dio acceso a 20% de solución de sacarosa. Debido a que las ratas regresaron rápidamente al peso corporal normal cuando regresaron a ad libitum Se realizó este procedimiento para asegurarnos de que las ratas estuvieran hambrientas durante esta sesión de reentrenamiento del surtidor y durante el posterior adiestramiento pavloviano (sesiones CS + y CS-, como antes), que se realizó el día antes de cada una. Las dos pruebas finales de CPF. A las ratas se les administró al menos 20 h de ad libitum Acceso al chow casero antes de cada sesión de prueba. Durante esta ronda final de pruebas de CPF, las ratas tuvieron acceso continuo a 20% de sacarosa desde el pico durante ambas sesiones de prueba. Quince minutos antes de cada prueba, se administró a las ratas una inyección ip (1 ml / kg) de solución salina estéril o SCH-23390 (antagonista selectivo del receptor de dopamina D1) usando una dosis (0.04 mg / kg) que se sabe que es suficiente para suprimir el consumo de sacarosa.25,34,63. Las ratas se probaron en ambas condiciones de fármaco, compensando el orden de prueba.
El análisis de datos
La principal medida dependiente fueron los lamidos individuales, que se registraron con una resolución de 10 ms utilizando un lamiómetro de contacto durante todas las sesiones de CPF. Muy raramente, detectamos artefactos en las mediciones de nuestro lickómetro que fueron causados por el contacto sostenido entre la rata (pata o boca) y sacarosa (o pico de metal). Estos artefactos tomaron la forma de respuestas de lickómetro de alta frecuencia (> 20 Hz). Dado que las ratas exhiben una tasa máxima de lamido de <10 Hz64, excluimos todas las posibles respuestas de lick que ocurren dentro de 0.05 seg. del último (no artefacto) lick, correspondiente a una frecuencia de corte de 20-Hz. Las sesiones en las que al menos 20% de las respuestas de lick se excluyeron dado este criterio se eliminaron por completo del análisis (sesión de 1 de la rata 1 en el Experimento 1).
Lamiendo comportamiento
Para cada sesión, determinamos el número total de licks entre los tipos de período (Pre-CS +, CS +, Pre-CS−, CS−). Debido a que nuestra medida dependiente principal (licks totales) es una variable de conteo, estos datos se analizaron utilizando modelos lineales generalizados de efectos mixtos con una distribución de respuesta de Poisson y una función de enlace de registro 65–68. Este enfoque estadístico permite la estimación de parámetros en función de la condición (efectos fijos) y el individuo (efectos aleatorios). En los Experimentos 1 y 2, la estructura de efectos fijos incluyó una intersección global, la interacción de tres vías entre el Período CS (Pre, CS) × Tipo CS (CS−, CS +) × Concentración (2%, 20%), y todo Efectos principales e interacciones de orden inferior. Para el Experimento 3, se sustituyó Droga (Vehículo, SCH) por Concentración para acomodar el cambio en el diseño experimental. Estas variables fueron todas variables dentro de los sujetos, tratadas como predictores categóricos y codificadas por efectos. La selección del modelo de efectos aleatorios implicó determinar el modelo que minimizó el criterio de información de Akaike 69, al mismo tiempo que garantiza que el número de puntos de datos por parámetro no sea inferior a 10 70,71. Usando estos criterios, la mejor estructura de efectos aleatorios en todos los experimentos incluyó intercepciones no correlacionadas por sujetos ajustadas por el Período de CS, Tipo de CS y Concentración (o Fármaco)72. Todos los análisis estadísticos se realizaron en MATLAB (The Math Works; Natick, MA). El nivel alfa para todas las pruebas fue 0.05. Como todos los predictores fueron categóricos, el tamaño del efecto se representó mediante el coeficiente de regresión no estandarizado 73, reportado como b En el texto y en las tablas de salida del modelo. Se realizaron análisis post hoc de interacciones usando post hoc. F-pruebas de los efectos simples dentro del análisis ómnibus usando el CoefTest Funciona en MATLAB.
Análisis microestructural del comportamiento de lamer.
Licks individuales se categorizaron como comenzando o continuando un combate de lamer. Una pelea fue demarcada como múltiples licks consecutivos en los que los intervalos de interlick (ILI) no excedían 1 s74. Cuando al menos 1 s habían pasado desde la última vez, la siguiente acción fue designada como el comienzo de un nuevo combate. La frecuencia y la duración de los combates se calcularon dividiendo primero las sesiones en períodos pre-CS y CS, como se hizo para el total de licks en los análisis anteriores. En esos períodos, cada lamida que fue precedida por un período de al menos 1 s fue designada como un combate. La duración de cada combate se calculó como el intervalo de tiempo entre la primera y la última opción de ese combate. Los golpes individuales que ocurrieron de forma aislada no se consideraron como parte de un combate. Maximizar el tamaño de la muestra para los siguientes análisis de mediación.39, los datos de frecuencia de combate y de duración del combate se colapsaron en los experimentos para evaluar los efectos generales del período de CS, el tipo de CS y la concentración en estas medidas microestructurales. Los datos de la condición SCH-23390 en el Experimento 3 no se incluyeron en estos análisis.
Estos datos se analizaron mediante modelos de efectos mixtos lineales generalizados que incorporan una estructura de efectos fijos del período CS × Tipo CS × Concentración (y todas las interacciones de orden inferior y efectos principales) y una estructura de efectos aleatorios de intercepciones no correlacionadas de sujetos ajustados para el período CS , Tipo CS, y Concentración. Al igual que en el análisis del comportamiento de lamer total, una sesión para una rata del Experimento 1 se eliminó del análisis. El análisis de frecuencia de combate empleó una distribución de respuesta de Poisson con una función de enlace de registro debido a la naturaleza de tipo de conteo de los datos de frecuencia. El análisis de la duración de la pelea empleó una distribución de respuesta gamma con una función de enlace de registro, ya que la duración de la pelea es una medida continua limitada entre 0 y + ∞. Para comparación, este mismo análisis se ejecutó en licks totales colapsados en experimentos, en los que el análisis asumió una distribución de respuesta de Poisson con una función de enlace de registro como en los análisis de lick totales de experimentos individuales. Para garantizar que la interacción entre el Periodo CS crítico y el Tipo CS no dependiera del experimento en el que se realizó cada rata, se ejecutó una segunda serie de modelos en la frecuencia de combate y la duración del combate, idéntica al análisis que se acaba de describir pero con un predictor de efectos fijos adicional de Experimento × Periodo CS × Tipo CS. El experimento fue un factor categórico. Por último, como medida confirmatoria del lamido motivado.40–42, analizamos la latencia al primer golpe después del inicio de CS utilizando un modelo lineal generalizado de efectos mixtos con una distribución de respuesta gamma y una función de enlace de registro (n = 310). Este modelo incluía una estructura de efectos fijos de tipo CS × concentración (y todas las interacciones de orden inferior y efectos principales) y una estructura de efectos aleatorios de interceptaciones por sujetos ajustadas por tipo CS, concentración y tipo CS × concentración.
Análisis mediacional de la frecuencia de la pelea y la duración de la pelea.
Dos modelos de mediación múltiple.43,75,76 se llevaron a cabo para determinar si los efectos (o la falta del mismo) del período de CS (Pre, CS) y la concentración (2%, 20%) en el CPF estaban significativamente mediados por la frecuencia de la serie y / o la duración de la misma. En el modelo de periodo CS, la variable X fue el período CS (Pre, CS), la variable de resultado Y fue el número total de licks en ese período, y los mediadores fueron frecuencia de combate (M1) y duración de la pelea (M2). En el Modelo de Concentración, la variable X Fue la concentración de sacarosa. Debido a que la evocación de señales fue evidente principalmente en los ensayos CS + (ver Resultados), solo se analizaron ensayos CS +. Para cada rata y para cada sesión de prueba, se determinó el número promedio de licks y combates y la duración promedio de cada combate para los períodos pre-CS + y CS +. Estos análisis incluyeron todas las ratas de los experimentos 1 y 2 (ratas 16 por experimento x experimentos 2 x concentraciones 2 x periodos 2 CS = puntos de datos 128) y los datos de condición del vehículo del experimento 3 (ratas 16 x periodos 2 CS = puntos de datos 32) . Al igual que en el análisis del comportamiento de lamer total, una sesión para una rata del Experimento 1 se eliminó del análisis, dejando un total de puntos de datos 158. En raras ocasiones, las ratas no lamieron durante los períodos pre-CS + o CS + durante una sesión (9 / 158; 9.5%). En estos casos, el número promedio de licks y combates se codificó como "0" y el valor para la duración promedio del combate se dejó como una celda vacía. Cuando se ejecutaron los mismos modelos suponiendo una eliminación por lista (es decir, eliminando filas en las que la duración de la pelea fue una celda vacía), se mantuvieron patrones similares. Debido a que estos análisis involucran modelos lineales generales (es decir, regresión lineal simple o múltiple), la frecuencia de los combates y los datos de lamer total se transformaron en raíz cuadrada y los datos de la duración de los combates se transformaron en log para corregir la asimetría positiva. La importancia del efecto indirecto se determinó mediante un porcentaje de arranque de 95% con iteraciones 10,000. Los coeficientes de regresión se informan en correspondencia con los informes de análisis de mediación tradicionales (por ejemplo, c'= efecto directo de X on Y)43,75.
Diferencias individuales en los cambios provocados por la señal en la frecuencia y duración de la pelea
Los análisis antes mencionados nos permitieron evaluar el efecto del CS + sobre la microestructura de lamido a nivel de grupo. También caracterizamos las diferencias individuales en la expresión de este efecto. Para cada rata, se calcularon dos puntuaciones de diferencia para las medidas de frecuencia y duración de los encuentros. Como paralelo al modelo de período de CS, la frecuencia de la pelea durante el período pre-CS + se restó del valor de la frecuencia de la pelea durante el período CS + (es decir, CS + - pre-CS +); para el modelo de concentración, la frecuencia de los episodios durante la prueba de sacarosa al 2% se restó del valor correspondiente durante la prueba del 20% (es decir, 20% –2%). Estos cálculos produjeron medidas que describen el cambio en la frecuencia de los combates (ΔFrecuencia). Estos mismos cálculos se realizaron para la duración del combate (es decir,Duración). Por lo tanto, para cada par de puntos de datos Pre-CS + / CS + y 2% / 20%, se determinaron los cambios en la frecuencia del combate y la duración del combate. Las medias de estas distribuciones se compararon con 0 a través de una muestra. t-test (α = 0.05) para evaluar los cambios de distribución lejos de ningún cambio general. Cada uno de estos puntos de datos se categorizó por aumentos y / o disminuciones en la frecuencia y duración de la serie y se representó por un gráfico de dispersión bivariable (por ejemplo, aumento en la frecuencia / disminución de la frecuencia de la serie en el inicio de CS +), lo que permite determinar la proporción de datos puntos en cada cuadrante 2 × 2 (frecuencia / duración del combate × aumento / disminución). Los puntos de datos en los que la puntuación de diferencia fue igual a cero se categorizaron como una disminución (es decir, no un aumento). Chi cuadrado (χ2) las pruebas de bondad de ajuste para el período CS y los datos de concentración determinaron si las distribuciones de estos puntos de datos eran diferentes de los datos distribuidos uniformemente en estas cuatro categorías (α = 0.05). Para determinar si hubo una distribución aproximadamente igual de estos puntos de datos en los cuatro cuadrantes para cada experimento, se realizaron análisis correlacionales simples para el período CS y los datos de concentración para evaluar la relación entre el número de puntos de datos en cada cuadrante en cada experimento y la cantidad esperada correspondiente de puntos de datos, según lo estimado por las proporciones generales en cada cuadrante.
Predictores microestructurales del consumo de sacarosa.
Se llevó a cabo una serie final de análisis de efectos mixtos lineales generales para determinar si el volumen total de solución de sacarosa consumido en todas las sesiones de prueba se predijo por el cambio de la rata en la frecuencia de la pelea y la duración de los períodos pre-CS + a CS +. Los análisis incluyeron datos de todas las condiciones no farmacológicas (es decir, pruebas de 2% y 20% sacarosa para los Experimentos 1 y 2, y la condición del vehículo del Experimento 3). Los análisis asumieron una distribución de respuesta gamma con una función de enlace de registro. El primer análisis hizo retroceder la solución total de sacarosa consumida (ml) sobre los efectos principales y las interacciones entre los grupos categóricos de 2 × 2 de aumentos / disminuciones en la frecuencia / duración del combate como se describió anteriormente. El segundo análisis disminuyó el consumo total de sacarosa sobre los efectos principales y la interacción entre el valor continuo de ΔFrecuencia y la concentración de sacarosa.
Disponibilidad de datos
Los conjuntos de datos analizados durante los experimentos actuales están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.
Material suplementario electronico.
Agradecimientos
Esta investigación fue apoyada por NIH subvenciones AG045380, DK098709, DA029035 y MH106972 a SBO. Los financiadores no tuvieron ningún papel en el diseño del estudio, la recopilación y el análisis de datos, la decisión de publicar o la preparación del manuscrito.
Contribuciones de autor
SBO concibió y diseñó los experimentos; BH y ATL realizaron experimentación; ATM y SBO analizaron los datos. Todos los autores escribieron el artículo y revisaron el manuscrito.
Notas
Conflicto de intereses
Los autores declaran no tener conflictos de intereses.
Notas a pie de página
Material suplementario electronico.
Información suplementaria acompaña este artículo en 10.1038 / s41598-018-21046-0.
Nota del editor: Springer Nature permanece neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.
Información del colaborador
Andrew T. Marshall, correo electrónico: ude.icu@1aahsram.
Sean B. Ostlund, correo electrónico: ude.icu@dnultsos.
Referencias
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