Sci Rep. 2018; 8: 2766.
Megjelent online 2018 Feb 9. doi: 10.1038/s41598-018-21046-0
PMCID: PMC5807356
Absztrakt
Az ízletes ételek elérhetőségét jelző jelek megszerzik az élelmiszer-keresést és -fogyasztást. A jelenlegi vizsgálat során viselkedési, farmakológiai és analitikai technikákat alkalmaztak a Pavlovian ösztönző motiváció szerepének vizsgálatára a cue-potencírozott táplálásban. Bemutatjuk, hogy a szacharózoldattal (CS +) párosított cue átadhatja a táplálékfelügyeletet a szacharóz-fogyasztás stimulálására egy új tartályban, és hogy ez a hatás függ a D1 dopamin receptorok aktiválódásától, amelyről ismert, hogy más formákat idéz elő viselkedést, de nem íz ízét. A szacharóz-nyalás viselkedésének mikrostrukturális elemzései azt mutatták, hogy a CS + növelte a gyakoriságot, amellyel az aktív nyalás viselkedésében résztvevő patkányok megbízhatóan hatottak a nyaláskorongok időtartamára, ami a szacharóz ízléséhez kapcsolódik. Továbbá azt tapasztaltuk, hogy a CS + elszaporodásában tapasztalt egyedi különbségek a teljes szacharózbevitelhez kapcsolódtak a vizsgálat során, ami alátámasztotta azt az álláspontot, hogy ez az eljárás az étkezési viselkedés értelmes szabályozási rendszeréhez kapcsolódik. A jelenlegi tanulmány (1) azt mutatja, hogy a dopamin-függő Pavlovi-ösztönző motivációs folyamat közvetítheti a cue-potentált táplálást, és (2) kísérleti és analitikus megközelítést fogalmaz meg a viselkedés ezen aspektusának elemzésére.
Bevezetés
Az ízletes ételek elérhetőségét jelző környezeti jelzések erőteljes élelmiszer-vágyat okozhatnak1-3 és az éhség hiányának elősegítése éhség hiányában, a rágcsálókban megfigyelt hatás4,5 és az emberek6-9. Ez a viselkedési befolyás, amelyről úgy vélik, hogy fontos szerepet játszik az overeating és az elhízásban10-13, tanulmányozható a cue-potenciált táplálás (CPF) feladattal. Egy tipikus CPF-vizsgálatban az éhes állatokat Pavlovian-kondicionálásnak vetik alá, amely a kondicionált inger (CS +, pl. Egy hallóhang) ismétlődő párosításából és egy kis mennyiségű ízletes ételből vagy folyadékból, mint például a szacharózoldatból áll, amelyet egy pohárból fogyasztanak. a kísérleti kamrában rögzített helyzetben helyezkednek el. Ezután korlátlan hozzáférést kapnak a karbantartási munkájukhoz, hogy biztosítsák, hogy a tesztelést megelőzően teljes értékűek legyenek. Az állatokat ezután visszavezetjük a kamrába, és hagyjuk szabadon fogyasztani szacharózt a csészéből, míg a CS + szakaszosan nem érintő módon van feltüntetve. Ilyen körülmények között az állatok a táplálékfogyasztás szignifikáns emelkedését mutatják a CS + -val a kísérlet során a páratlan ingerrel (CS−).
Bár ezek az eredmények arra utalnak, hogy a külső jelek a fiziológiai éhségtől függetlenül hathatnak az etetés elősegítésére, az e hatás alapjául szolgáló pszichológiai folyamatok nem szilárdak. Az egyik lehetőség az, hogy az ízletes ételfogyasztáshoz kapcsolódó jelek reflexív vagy szokásos kontrollt szereznek az etetésre (azaz az inger-válasz alapú). Ha ez a CPF-et közvetítő elsődleges mechanizmus, akkor a CS + -nak ösztönöznie kell a fogyasztást a Pavlovian kondicionálás során kialakított specifikus táplálkozási viselkedés kiváltásával. Ez válasz-tanulás nézet valószínű, ha az élelmiszerforrás az edzésen és a tesztelésen keresztül rögzül, mint a fent leírt példában. Bár ez a forgatókönyv a CPF legtöbb bemutatására vonatkozik, azt is jelentették, hogy az élelmiszerrel kapcsolatos jelölések új helyeken indíthatják el az adagolást14-16, jelezve, hogy képesek közvetett módon táplálkozni. Az egyik lehetséges magyarázat az, hogy az ilyen jelek ugyanolyan Pavloviánus ösztönző motivációs folyamaton keresztül fokozzák a táplálást, amely lehetővé teszi számukra az instrumentális táplálkozási viselkedés kiváltását és élénkítését17,18. Ezt motivációs nézet azt jósolja, hogy a CS + arra ösztönzi az élelmiszer keresését, amely a táplálékhoz is vezethet, amikor az élelmiszer könnyen elérhető. Alternatívaként, bizonyítékként szolgáltatva arra, hogy az ízletes ételekre vonatkozó jelek fokozzák az íz ingerek hedonikus értékelését19-21Lehetséges, hogy a jelek részben táplálkoznak a táplálkozásban azáltal, hogy az étel ízletesebbé válik. Bár ez a hedonikus nézet mechanikusan elkülönül a motivációs nézettől, ezek a számlák nem zárják ki egymást, és magyarázhatják a CPF különböző aspektusait.10,22.
A CPF motivációs és hedonikus számláinak megkülönböztetésének egyik módja az, hogy meghatározzuk, hogyan befolyásolják az élelmiszer-páros jelek az etetés mikroszerkezetét. Ha a rágcsálók szabadon fogyaszthatják a szacharózoldatot vagy más ízletes folyadékokat, akkor azok különböző időtartamú nyalogatásokat nyernek, amelyeket az inaktivitási időszakok elválasztanak. Míg ezeknek a nyalóknak az átlagos időtartama megbízható és szelektív folyadékérzetet biztosít23,24úgy vélik, hogy ezeknek az ütéseknek a gyakoriságát a motivációs folyamatok szabályozzák25-28. Tehát, ha a CS + stimulálja a szacharóz ízességének fokozását, akkor ez a cue növeli a nyaláskori időtartamot, de nem feltétlenül annak gyakoriságát. Ezzel szemben a motivációs nézet azt jósolja, hogy a CS + -nak szacharózkeresést és -fogyasztást kell indítania még akkor is, ha az állatok más tevékenységekkel foglalkoznak, ami gyakrabban, de nem feltétlenül hosszabb ideig nyalogat.
A jelenlegi vizsgálat két CSF protokoll használatával vizsgálta a CS + szacharóz nyalás mikrostruktúrára gyakorolt hatását, az egyiket, ahol a szacharóz mindig ugyanazon a helyen volt elérhető (1 kísérlet), és az egyiket, ahol a forrást a képzés és tesztelés során megváltoztatták (kísérletek 2 és 3), amely lehetővé teszi a CS + közvetett hatásának értékelését. Az élelmiszer-párosított jelek táplálkozásra gyakorolt hatásának értékelésére szolgáló megközelítésünket a Pavlovi-to-instrumentális transzfer (PIT) feladata után modelleztük, amelyet széles körben használnak a jutalmazott párok ösztönző motivációs hatásának tanulmányozására jutalmazó viselkedés18,29,30. A szakirodalomban való összehasonlítás megkönnyítése érdekében a PIT vizsgálatokban gyakran használt Pavlovian kondicionáló és tesztelési paramétereket is elfogadtuk. Tekintettel arra, hogy a dopamin D1 receptor aktivitása döntő fontosságú a PIT és más, a cue-motivált viselkedés mértékének kifejezésére31-33 de viszonylag kevéssé fontos a táplálkozási viselkedés hedonikus aspektusai szempontjából25,28,34A D1 receptor blokád hatását a cue-potencírozott szacharóz nyalogatásra (3 kísérlet) is vizsgáltuk a motiváció szerepének további próbaként. Végül elemeztük a szacharóz nyalás adatainak ezekből a kísérletekből származó mikrostruktúráját, hogy megvizsgáljuk, hogy a CPF szelektív kapcsolatban volt-e a szacharóz nyalás gyakoriságának vagy időtartamának növekedésével, ahogy azt a CPF motivációs és hedonikus nézetei is előre jelezték.
Eredmények
Cue-potencírozott táplálás olyan cue-val, amely jelzi az élelmiszerforrást
Első kísérletünkben egy hagyományos válasz-kongruens CPF-konstrukciót alkalmaztunk, amelyben a szacharóz fogyasztásához szükséges specifikus válaszok azonosak voltak a képzési és tesztelési fázisokban. Az éhes patkányoknak 10 d-t adtak a Pavlovian-kondicionálásnak, hogy a CS + -ot a kamra egyik oldalán lévő élelmiszer-csészében lévő szacharóz-rendelkezésre állásra alapozzák. A kondicionálás utolsó napjáig a csészékbevitel (± az egyének közötti SEM) szignifikánsan magasabb volt a CS + alatt (23.72 ± 2.79 per perc) szemben a vizsgálati intervallummal [18.27 ± 3.25 per perc; párosított minták t-teszt, t(15) = 3.13, p = 0.007]. A CS-ben (8.60 ± 1.91 / perc) a kupafelvételek nem különböztek szignifikánsan az inter-trial intervallumtól [10.69 ± 2.00 percenként; párosított minták t-teszt, t(15) = −1.60, p = 0.130].
A patkányoknak ezután két CPF-tesztet kaptak élelmiszer-állapotban, hogy jellemezzék a CS + hatását a szacharóz nyalásra. Minden vizsgálatban a patkányok szabadon hozzáférhettek az 2% vagy 20% szacharóz oldathoz, lehetővé téve számunkra a szacharóz ízességének CPF-re gyakorolt hatását. Ábra 1a a CS-vizsgálatok során megfigyelt nyalogok teljes számát mutatja a CS-periódus, a CS-típus és a szacharóz-koncentráció függvényében. Az adatokat általánosított lineáris vegyes hatásmodellekkel elemeztük (kiegészítő táblázat) S1). Fontos, hogy volt egy jelentős CS periódus × CS típus kölcsönhatás, t(116) = 12.70, p <0.001. További elemzések (a koncentráció során összeesik) szignifikáns növekedést mutattak ki a CS + vizsgálatokban, p <0.001, de nem CS-vizsgálatok, p = 0.118, ami azt jelzi, hogy a CS + hatékonyabb volt, mint a CS− a szacharóz nyalás növelésében, a pre-CS szinthez viszonyítva. Elemzésünk azt is megállapította, hogy ezt a jelszelektivitást jelentősen befolyásolta a szacharózkoncentráció (háromutas interakció, p <0.001). Pontosabban, bár a CS + nagyon hatékonyan növelte a szacharóz-nyalást mind 2, mind 20% -os körülmények között, ps <0.001, a CS− a 2% -os tesztben nem befolyásolta szignifikánsan a nyalás mértékét, p = 0.309, de szerény, de szignifikáns növekedést váltott ki a 20% -os tesztben, p = 0.039. Így, bár az étellel párosított jelzés általában hatékonyabb volt az etetés szabályozásában, úgy tűnik, hogy a párosítatlan jelzés hasonló hatást gyakorolt, amikor a patkányoknak a vizsgálat során nagyon ízletes szacharóz-oldatot fogyasztottak.
A cue-potencírozott táplálék átadása egy új élelmiszerforráshoz
Mivel a 1 kísérlet során a szacharóz ugyanabban a forrásban volt elérhető a képzés és tesztelés során, nem világos, hogy a megfigyelt CPF-hatás a CS + (1) képességétől függ. motiválni a patkányok szacharózt vagy (2-ot) keresnek és fogyasztanak közvetlenül, és specifikusak kondicionált reflexvagy szokás. Az 2 kísérlet az előző hipotézisre összpontosított, azzal a céllal, hogy tesztelje, hogy a szacharóz táplálék-csészébe juttatásával összefüggő CS + képes a szacharóz nyalogatását a kamra ellentétes oldalán levő kifolyóból, összehasonlítva a PIT-ben megfigyelt viselkedési jelenségekkel.
A patkányokat ugyanazzal a Pavlovian kondicionáló eljárással képezték, amelyet a 1 kísérletben alkalmaztak, így a Pavlovian kondicionálás utolsó napjáig cue-specifikus előrejelző megközelítést eredményezett. Élelmiszer-csészék megközelítése (± az egyének közötti SEM) nagyobb volt a CS + alatt (18.71 ± 1.73 per perc) a kísérleti intervallumhoz képest [12.49 ± 0.98 per perc; párosított minták t-teszt, t(15) = 3.02, p = 0.009]. Nem volt szignifikáns különbség a CS− (9.41 ± 0.98 / perc) és a vizsgálatok közötti intervallum között [8.44 ± 0.88 / perc; párosított minták t-teszt, t(15) = 0.98, p = 0.341].
Tekintettel arra, hogy a CS + hatása az 1 kísérletben a szacharóz nyalogatásra némileg nyilvánvalóbb volt, amikor a patkányokat 2% -os szacharózzal teszteltük, az első vizsgálat szacharózzal új forrásból elérhető (kifolyó, élelmiszer-csészével fedett, átlátszatlan panel) - Lásd: Mód) erre az állapotra összpontosított. Ebben a vizsgálatban azonban a szacharóz nyalás nem különbözött szignifikánsan a CS + (328.1 ± 84.8 nyalókák) és a pre-CS + időszakok között [245.6 ± 45.9 nyalogatja; párosított minták t-teszt, t(15) = 1.07, p = 0.300]. A válaszverseny további elrettentése és a kiöntőből történő szacharóz-ivás erősítése érdekében a patkányoknak további 5 edzésen vettek részt, hogy táplálékhiányban nyalogassák a kifolyóból 20% -os szacharózt a CS-ek hiányában. A patkányokat ezután teljes egészében otthoni chow-ban helyeztük el, és két CPF-vizsgálatot végeztünk a fém kifolyónál elérhető szacharózzal. A tesztek során a patkányok folyamatosan hozzáférhettek 2% vagy 20% szacharóz oldathoz külön tesztekben (alanyokon belül, sorrend ellensúlyozással).
Ábra 1b azt mutatja, hogy a tesztelés ezen fordulójában a CS + hatékonyan támogatta a szacharóz ivást az új helyszínen, még akkor is, ha a cue-t soha nem követték közvetlenül a viselkedéshez. Vegyes hatású modellelemzés (kiegészítő táblázat) S2) jelentős CS típusú × CS periódus kölcsönhatást talált, t(120) = 15.16, p <0.001, ami azt jelzi, hogy a CS + hatékonyabban emelte a szacharóz nyalogatást a kiindulási szinthez képest (CS vs. pre-CS periódus, p <0.001), mint a CS− (CS vs. CS előtti időszak, p = 0.097), mint az 1. kísérletben. A szacharózkoncentráció nem befolyásolta szignifikánsan ennek a hatásnak a szelektivitását (3-utas interakció, p = 0.319). Fontos, hogy míg a nyalás aránya a CS-előtti időszakban megemelkedettnek tűnt a CS + előtti időszakokhoz képest, a párosított minták t-testek azt mutatták, hogy ez a különbség nem volt statisztikailag szignifikáns az 2% állapotban, t(15) = 1.66, p = 0.118, vagy 20% -os állapotban, t(15) = 1.56, p = 0.139. Erre a képzés és a tesztelés során alkalmazott ál-véletlenszerű próbaszerkezetre lehet számítani, amely megakadályozza a szisztematikus (inter-próba) átvitelhatásokat és kizárja a jövőbeli próbatípus (vagy időzítés) előrejelzését. Érdemes megjegyezni azt is, hogy ugyanezek az állatok hasonló CS + specifikus emelkedést mutattak a nyalás során a 3. kísérletben, amikor a pre-CS- és pre-CS + nyalási arányuk összehasonlíthatóbb volt (lásd. 1c, jármű).
A D1 típusú dopamin receptoroktól való függőség
Az 2 kísérlet eredményei azt mutatják, hogy a CS + megszerezte a szacharózfogyasztás potencírozásának képességét egy olyan táplálkozási viselkedés kiváltásával, amely soha nem volt közvetlenül társítva ehhez a cue-hoz, összhangban a PIT-szerű motivációs hatással. Tekintettel a D1-típusú dopamin receptorok fontosságára a Pavlovi ösztönző motivációban31-33Az 3 kísérlet azt vizsgálta, hogy az ilyen receptorok blokkoló aktivitása megzavarja-e a CPF-expressziót. Az 2 kísérletben alkalmazott ugyanazt a patkányokat végső pár CPF-teszt (20% szacharóz) kaptuk SCH-23390 (0.04 mg / kg), szelektív D1 antagonista vagy hordozó előkezelés után. A vizsgálati eredményeket a 3. ábrán mutatjuk be. 1c (Kiegészítő táblázat S3).
Az elemzés kimutatta a gyógyszeres kezelés fő hatását, t(120) = −2.15, p = 0.034, abban az esetben, ha a szacharóz nyalogatását az SCH-23390 általában csökkentette. Fontos, hogy jelentős kábítószer × CS periódus × CS típus interakciót találtunk, t(120) = −20.91, p <0.001, ami azt jelzi, hogy az SCH-23390 specifikusan megzavarta a CPF expresszióját. Valójában egy további elemzés feltárta, hogy míg a CS + jelentősen megnövelte a szacharóz nyalogatást a pre-CS + szint fölött a jármű teszt során p <0.001, az SCH-23390 tesztben a CS + nem volt hatással, p = 0.982. Az 1. kísérletben megfigyelt jel általánosításhoz hasonlóan a CS - a szacharóz nyalás mindkét drogkörülményben marginálisan jelentős növekedést váltott ki, ps ≤ 0.049. Így a D1 típusú dopamin receptor antagonizmus az SCH-23390 beadása révén jelentősen rontotta a CS + kiváltott táplálkozást, összhangban a CPF ösztönző motivációs számlájával.
A szacharóz-páros jelek és a szacharóz-koncentráció hatásának mikroszerkezeti elemzése a táplálkozásra
Az 2 és az 3 kísérletek eredményei azt sugallják, hogy az itt használt új PIT-szerű protokoll támogatja a CPF ösztönző motivációs formáját, mivel a jelek képesek voltak arra, hogy a táplálkozási viselkedést a cue által jelzett táplálékforrástól elkülönült helyen motiválják. Ennek a vizsgálatnak a további vizsgálatához megvizsgáltuk, hogy a CS + szacharóz ivóvízre gyakorolt ingerlő hatásai a nyalás viselkedésének mikroszerkezeti szervezésének konkrét változásához kapcsolódtak. Amint a fentiekben leírtuk, míg a nyalás időtartama folyékony ízű23,24úgy vélik, hogy a patkányok új nyalássá válásának gyakorisága külön motivációs folyamatot tükröz25-28. A szacharózkoncentrációt úgy változtattuk, hogy manipulálni tudjuk az ízlésének, mint a korábbi jelentésekben23,35. Bár a magas és alacsony szacharózkoncentráció is különbözik a kalóriatartalomtól, a kiterjedt kutatások kimutatták, hogy a bout időtartam mérése érzékeny és szelektív mértéke az oroszensoros jutalom hatásának, és elválasztható a fogyasztás utáni kalóriafeldolgozástól.35-38. Így az ösztönző motivációt kiváltó CS + növeli a frekvencia gyakoriságát, míg a CS +, amely növeli a szacharóz bevitelét, az ízletesebbé teszi a hosszabb kiesési időt.
A megfelelő statisztikai teljesítmény biztosítása39, összegyűjtöttük az adatokat a fentiekben leírt összes nem kábítószeres vizsgálati körülmény között (2% és 20% tesztek az 1 és a kísérlet 2 kísérleteihez, valamint a kísérlethez az 3 kísérlethez). Az egyesített adatokat az 1. ábrán mutatjuk be. 2, külön ábrázolva a teljes nyaláb (a), a bout frekvencia (b) és a bout időtartam (c). Ábra 2d mutatja a reprezentatív patkányoknak a reprezentatív CS + és a CS + periódusokban való reprezentációját, amikor 2% és 20% szacharóz állt rendelkezésre. A CPF motivációs értelmezésének megfelelően ezek a patkányok inkább a szacharóz nyalogatásához kapcsolódtak a CS + alatt, mint a CS-előtti időszakban. Ezzel ellentétben a bout időtartamok hosszabbak voltak, amikor a patkányok az ízletesebb 20% -os szacharózoldatot fogyasztották, mint a 2% -os szacharózt fogyasztva, ami a CS-előtti és a CS + időszakokban nyilvánvaló volt. Így a szukróz-páros cue nem befolyásolta erősen a bout időtartamot. Valóban, az 1. ábrán látható minták. 2d a kombinált adatkészlet általánosított lineáris vegyes hatásmodelljeit alátámasztotta (lásd az 1. ábrát). 2a-c és kiegészítő táblázat S4). A másodlagos vegyes hatások elemzése során kiderült, hogy a „kísérlet” (1, 2, 3) kategorikus tényezője nem mérsékelte jelentősen a CS periódus × CS típus interakcióit a gyakoriságon vagy az időtartamon, ps ≥ 0.293, amely lehetővé teszi számunkra, hogy ezeket az adatokat a későbbi elemzésekhez kombináljuk. Érdekes módon a CS + képessége a nyalás viselkedésének motiválására is tükröződött a nyalás kezdeményezésének jelentősen gyorsabb késleltetésében.40-42 CS + vs CS- kezdet után [általánosított lineáris vegyes hatásmodell (válaszeloszlás = gamma, linkfunkció = log); t(306) = −2.71, p = 0.007], bár a késleltetési idők nyers különbsége viszonylag szerény volt (CS +: 1.16 másodperc ± 0.47; CS−: 2.79 másodperc ± 0.79).
A CS időszak hatásának mediációs elemzése
Ilyen megállapítások alapján statisztikai mediációs elemzést végeztünk43 az egyesített adatokon (1. ábra). 2) annak megállapítása, hogy a CS + kiváltott szacharóz ivás előnyben részesült-e a gyakoriság vagy az időtartam változásaival. Ábra 3a az elemzés többszörös közvetítési modellszerkezetét mutatja (CS periódus). Jelentős összhatás volt (Összesen; c) a CS időszak a nyalás viselkedéséről, t(156) = 4.11, p <0.001, c = 5.22 [2.71, 7.73], annyiban, hogy a CS + alatt több nyalás volt, mint a CS + előtti időszakban. Ezután kipróbáltuk, hogy a CS + hasonlóan befolyásolta-e a nyalás mikrostruktúráját, és megállapítottunk egy jelentős cue által indukált emelkedést a bout gyakoriságában (M2), t(156) = 3.27, p = 0.001, a2 = 0.70 [0.28, 1.12], de nem a viadal időtartama (M1), t(141) = 1.89, p = 0.061, a1 = 0.34 [-0.02, 0.69]. Így csoportszinten a CS + hatás az ütem gyakoriságára, de nem az időtartamra hasonlított a nyalás általánosabb hatására.
Ha a CS + hatása a nyalogatásra a gyakoriságra gyakorolt hatását közvetítette, akkor (1) ezeket az intézkedéseket korrelálni kell, és (2) a CS + hatása a frekvencia gyakorlására a CS + -hatást kell figyelembe venni a teljes nyalásméretre. Az első előrejelzés értékelése azt állapította meg, hogy a CS időszak figyelmen kívül hagyása esetén mind a futási gyakoriság, mind a futamidő jelentősen korrelált a teljes nyalogatással, ps <0.001, ami nem meglepő, tekintve, hogy ezek a mikrostrukturális intézkedések belső kapcsolatot mutatnak a teljes nyalogatással. A második jóslatra vonatkozó értékelésünk azonban sokkal inkább feltáró volt. Felépítettünk egy többszörös mediációs modellt annak megvizsgálására, hogy ezek a mikrostrukturális intézkedések magyarázták-e a CS + -hoz kapcsolódó varianciát a teljes nyalás mértékében azáltal, hogy rögzített hatásokként belefoglalták az ütem gyakoriságát és az ütem időtartamát, valamint a CS periódust. Más szavakkal, megkérdeztük, hogy a variancia ellenőrzése ezekben a nyalásmérési intézkedésekben gyengítette-e a CS + hatást, szemben a fent leírt egyszerűbb (csökkentett) modell erősségével. A mediációval összhangban megállapítottuk, hogy ez közvetlen a CS időszak hatása a nyalogákra (c") nem volt jelentős, t(139) = 0.90, p = 0.370, c'= 0.41 [−0.49, 1.30], ha szabályozza a futási gyakoriságot és az időtartamot. Ezután megbecsültük a CS + hatását a potenciális közvetítők mindegyikére nyalogatva, és megállapítottuk, hogy a nyaláb gyakoriságának jelentős közvetett hatása van a nyalogatásra. a2b2 = 2.90 [1.18, 4.76], de nem a viadal időtartama, a1b1 = 1.71 [-0.09, 3.35]. Tehát ezek az adatok azt mutatják, hogy a CS + által kiváltott nyalódás-növekedést elsősorban az ütem gyakoriságának növekedése okozza, szemben az ütem időtartamának növekedésével, összhangban a CPF motivációs, nem pedig hedonikus számlájával.
A szacharóz koncentráció hatásának mediációs vizsgálata
A kombinált adatok második mediációs elemzését végeztük el. 2) annak igazolására, hogy a szacharóz-ízesség (koncentráció) összefüggésbe hozható a bout időtartam szelektív növekedésével. 3b, Koncentráció). Az egyszerűsített modell (a gyakorisággal vagy időtartammal kapcsolatos fix hatások nélkül) megállapította, hogy a koncentráció összhatása az összes nyalábra nem volt jelentős, t(156) = 0.42, p = 0.678, c = 0.57 [−2.13, 3.27], ami azt jelzi, hogy a teszt során a szacharóz nyalás teljes szintje nem függött erõsen a szacharóz koncentrációjától. Erre számítani kell, mivel a szacharóz ízének a nyalásra gyakorolt hatása a kezdeti 2-3 perces fogyasztás során mutatkozik meg leginkább44, jóval az első CS-előtti időszak előtt teszt tesztünkben. Ennek ellenére a szacharózkoncentráció jelentős hatást gyakorolt a bout időtartamra (M1), t(141) = 5.20, p <0.001, a1 = 0.88 [0.54, 1.21], 20% -os szacharózzal, amely hosszabb, mint 2% -os szacharóz mellett fogyasztja az ivást. Érdekes, hogy a szacharózkoncentrációnak jelentős szuppresszív hatása volt az ütem gyakoriságára (M2), t(156) = −3.84, p <0.001, a2 = −0.83 [−1.26, −0.40], abban az esetben, ha a patkányok általában kevesebb rohamot folytattak, amikor ízletesebb oldatot fogyasztottak. Így az összecsapás időtartamának növekedését ellensúlyozta az ütem gyakoriságának csökkenése. Ennek megfelelően a teljes mediációs modellünk, amely rögzített hatásokat tartalmazott az ütemezés időtartamára és gyakoriságára, azt mutatta, hogy a koncentrációnak nincs közvetlen hatása a nyalákra, t(139) = 0.45, p = 0.650, c'= 0.23 [−0.76, 1.22]. Ugyanakkor jelentős gyakoriságú, de ellentétes hatások voltak, a2b2 = −3.49 [−5.50, −1.58] és a viadal időtartama, a1b1 = 4.46 [2.96, 5.95], a teljes nyalási viselkedésről.
A CS-periódus és a koncentráció hatásának egyedi különbségei a mikrostruktúrára
A mediációs modellek kimutatták, hogy a CSR és a szacharózkoncentráció hatásainak közvetítésében a bout frekvencia és időtartama csoportos szinten nyúlik vissza, de nem foglalkoznak az ilyen hatások kifejeződésével az egyes patkányokon, ami fontos lehet az egyén megértéséhez. a túlhevüléssel szembeni sebezhetőség. A mediációs analízis eredményeit figyelembe véve azt jósoltuk, hogy az egyes patkányok a CS + periódusban az alapvonalhoz viszonyítva nettó növekedést mutattak ki a frekvencia gyakoriságában, de nem mutatnak következetes vagy megbízható változást a bout időtartamban. Továbbá, az egyes patkányok hosszabb, de kevésbé gyakori nyalogást mutattak az 20% -os szacharózt fogyasztva, az 2% -os teszthez viszonyítva. Ábra. 3c és d ábrázolják a CS-periódus (CS + - pre-CS +) és a szacharózkoncentráció (20% –2%), az ütem gyakoriságára és az időtartamra gyakorolt hatásainak egyéni különbségeit (az XNUMX. ábra kombinált adatainak elemzése). 2). A CS + fokozott frekvencia a patkányok 67% -ában (1. ábra). 3c), ezeknek a patkányoknak nagyjából azonos számú száma is növekedést mutatott (34%) vagy nem (33%). A négy négyzetközösség egyenletesen elosztott adatpontjait feltételező chi négyszögű jósági feszültségvizsgálat jelentős eloszlási aszimmetriát tárt fel, χ2(3) = 10.91, p = 0.012. Valójában a Δ átlagaFrekvencia szignifikánsan nagyobb volt, mint az 0, t(66) = 4.80, p <0.001, míg a Δ átlagaIdőtartam eloszlása nem különbözött jelentősen az 0-től, t(66) = 1.80, p = 0.076. A koncentrációs hatás tekintetében (XNUMX. ábra). 3d), a patkányok többsége (58%) hosszabb ideig mutatkozott és a kevésbé gyakori 20% -os versengés az 2% szacharózhoz viszonyítva, és a chi-négyzetes illeszkedési teszt bizonyította, hogy az adatok nem egyenletesen oszlanak el a kvadránsok között, χ2(3) = 31.85, p <0.001. Valójában azt találtuk, hogy a Δ átlagaFrekvencia szignifikánsan kisebb volt, mint az 0, t(51) = −4.22, p <0.001, míg a Δ átlagaIdőtartam szignifikánsan nagyobb volt, mint az 0, t(51) = 4.18, p <0.001.
A szacharóz-fogyasztás mikrostrukturális előrejelzői
Az 1. ábrán látható adatok 3c arra utalnak, hogy a CS + hatása szignifikánsan változó volt, és hogy néhány patkány különösen érzékeny volt erre a motivációs hatásra. Bár lehetséges, hogy ezek a patkányok képesek voltak kontrollálni teljes szacharózbevitelüket a CS + hiányában kevesebb alkoholfogyasztással, további kombinált adatelemzés (1. ábra). 2) megerősítette, hogy ezek a CS + -indukált emelkedések a frekvencia gyakoriságában túlmelegedéssel jártak. Konkrétan azt találtuk, hogy a patkányok, akik pozitív Δ-t mutattak kiFrekvencia pontszámok a CS + próbák során (alcsoportok Freq Dur, Dur ↓ és Freq ↑, Dur ↑. 3C) szignifikánsan több szacharózt fogyasztott, mint azok a patkányok, akik nem (Freq ↓ alcsoportok, Dur ↓ és Freq ↓, Dur ↑), t(63) = 2.27, p = 0.026 (ábra. 4a). Ez a kapcsolat fennmaradt, amikor ΔFrekvencia folyamatos változónak tekintették, t(63) = 2.19, p = 0.032 (ábra. 4b), és nem függ a szacharóz koncentrációjától, koncentráció × ΔFrekvencia, t(63) = 0.64, p = 0.528.
Megbeszélés
Azt tapasztaltuk, hogy a szacharóz rendelkezésre állásának köszönhetően a patkányok szacharóztartalmának növelésére képesek, függetlenül attól, hogy ez a cue jelezte-e a szacharóz előállításához szükséges specifikus akciókat (1 kísérlet) vagy nem (kísérletek 2 és 3). Az utóbbi eredmény különösen érdekes, mert nem valószínű, hogy függ a már meglévő kondicionált táplálási válaszok (vagy inger-válasz szokások) végrehajtásától, és ehelyett azt sugallja, hogy az ilyen jelek affektív és / vagy motivációs tulajdonságokat szereznek, amelyek lehetővé teszik számukra a rugalmas transzfert a táplálkozási műveleteken keresztül. Úgy tűnik, hogy ez a tendencia, hogy a környezeti ingerek elősegítik az élelmiszer-fogyasztást, még akkor is, ha nem állnak rendelkezésre rendelkezésre álló táplálkozási rutinok, hasznos és szelektív állatmodellt jelentenek a Pavloviás folyamatnak, amely támogatja a cue-kiváltott élelmezési élményt és az emberek túlélését1-3. Bár vannak korábbi jelentések, hogy az élelmiszer-párosított ingerek válaszfüggő módon elősegíthetik a táplálást14-16a legtöbb CPF-kísérlet az élelmiszerforrást a képzési és tesztelési fázisok között rögzíti, és ezért csak korlátozott információt szolgáltat az e hatás alapjául szolgáló pszichológiai folyamatok jellegéről. A jelenlegi tanulmány az élelmiszer-párosított jelek táplálkozási viselkedésre gyakorolt általánosított excitációs hatását mutatja be a PIT-feladat után modellezett eljárás alkalmazásával, amelyet széles körben használnak az élelmiszer-párosított jelek élelmiszer-kereső viselkedésre gyakorolt általános motivációs hatásának tanulmányozására. Például, mint a PIT-ben, az aktuális feladat felhasználható arra, hogy felmérje a cue-nak azt a tendenciáját, hogy egy új helyre általánosító motivációs tulajdonságokat szerezzen be. Tanulmányozási és tesztelési paramétereket (pl. Cue időtartam, próbaidőszak és megerősítő ütemezés) is kölcsönzöttünk, amelyek a PIT-hez általánosan használtak, megkönnyítve a tanulmányok összehasonlítását. Ez a megközelítés ennélfogva nagyobb kísérleti kontrollt biztosíthat a párizsi és a fogyasztói viselkedés felett a páciensek által vezérelt pszichológiai és / vagy biológiai folyamatok esetleges különbségeinek további vizsgálatára.
A jelenlegi tanulmány megállapította, hogy a D1 dopamin receptorok aktiválása kritikus a CPF válaszreakció-független formájának kifejeződéséhez, ami elősegíti az ösztönző motivációs értelmezést, mivel általában a dopamin jelátvitel jelentősége és a D1 receptor aktiválása kifejezetten a Pavlovian- átadásra18,29-32,45,46. Bizonyíték arra, hogy a dopamin viszonylag kevéssé fontos az élelmiszer-ingerek hedonikus tulajdonságainak feldolgozásához25,28,34úgy tűnik, nem valószínű, hogy a D1-antagonista hatására a CS + kapacitása megszakadna a szacharóz ízűségének a vizsgálat során. Ezt a motivációs értelmezést a mikrostrukturális nyaláselemzés is alátámasztja, amely azt állapította meg, hogy a jelek a táplálkozást elsősorban a nyalogatás több ütemének kiváltásával növelték, nem pedig az ilyen rohamok időtartamának meghosszabbításával. Ehelyett a bot időtartama változatos volt a szacharóz ízlésével, amint azt már jól ismerték23,24,26,27. Érdekes, hogy statisztikai mediációs elemzésünk során kiderült, hogy bár a 20% -ot megnyitó 2% szacharózhoz képest hosszabb botokat folytatott patkányok, kompenzáló csökkenést mutattak a frekvencia gyakoriságában. Ezért úgy tűnt, hogy ez a manipuláció az ízlést befolyásolja, ahogyan a patkányok szacharózbevitelüket tapasztalták anélkül, hogy befolyásolnák az etetés általános szintjét. Ezzel ellentétben a CS + kísérletek során nem volt ilyen kompenzáló hatás, ami úgy tűnik, hogy a nyalás viselkedésének nettó növekedését tükrözi a kísérlet során. Továbbá, a patkányok gyakoriságát fokozó patkányok a CS + vizsgálatok során is megnövekedett szintézisszintet mutattak. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az élelmiszer-párosított jelek (1) képesek a táplálkozási viselkedést szabályozni, és (2) hatékonyabbak az overeating-t, mint a szacharóz ízlésének manipulálása, legalábbis az itt vizsgált körülmények között.
A jelenlegi eredmények rávilágítottak a dopamin szerepére a táplálkozási viselkedés szabályozásában, kifejezett élelmiszer-páros jelek hiányában. Korábbi vizsgálatok kimutatták, hogy a D1 dopamin antagonista szisztémás beadása SCH23390 elnyomja uncued szacharóz-fogyasztás az ütközési gyakoriság csökkentése nélkül, az ütem időtartamának módosítása nélkül25,26, amely hasonló a dopaminhiányos egerek által megnyilvánuló nyalásmintához47. Bár az ilyen helyzetekben az ütközési gyakoriságot szabályozó pszichológiai mechanizmusok nem világosak, azt feltételezték, hogy a táplálkozással összefüggő kontextusos és / vagy interoceptív jelek képesek arra, hogy titokban motiválják az élelmiszer keresést és fogyasztást.25,26. Eredményeink alátámasztják ennek az értelmezésnek a megbízhatóságát azzal, hogy bizonyítják, hogy a nyalás új ütemeit kifejezett élelmiszer-párosított jelek támasztják alá, és ez a hatás a D1 dopamin receptor aktivációjától is függ.
Amint máshol megjegyezték5,10, viszonylag kevés korábbi kutatás készült a dopamin szerepéről a CPF-ben. Az egyik korai vizsgálat azonban azt állapította meg, hogy a nem specifikus dopamin receptor antagonista α-flupentixol legyengített CS + adagolása táplálékkeresést váltott ki, de érintetlenül hagyta, hogy az élelmiszer-fogyasztást növelje.48, ami úgy tűnik, ellentmond a megállapításunknak, hogy a D1 antagonizmus megzavarja a cue-indukált szacharóz nyalást. Számos eljárási különbség van a két tanulmány között, amelyek megmagyarázhatják ezt a nyilvánvaló eltérést. Például előfordulhat, hogy a D1 dopamin átvitel szelektív manipulációja hatékonyabb a CS + táplálékfelvételre gyakorolt hatásának megzavarásában. Továbbá, az előző tanulmányban48a táplálékhiányos patkányokat saját ketreceikben kiképezték és tesztelték egy egyedi Pavlovian kondicionáló eljárás alkalmazásával, amelyben a cue-t arra használták, hogy jelezzék a táplálkozási szekciókat, amelyek időnként eloszlottak a nap folyamán. Később ez a cue hatásos volt a táplálkozás előmozdításában még akkor is, ha a patkányokat nem tervezett állapotban tesztelték. E képzés jellege és mértéke, valamint az a tény, hogy a szükséges táplálkozási válaszok változatlanok voltak a képzési és tesztelési fázisokban, arra utalnak, hogy ez a CPF protokoll ösztönözte a szokásos (stimulus-válasz) táplálási válasz használatát a vizsgálat során. Tekintettel arra, hogy a túlvilágítás miatt a cue-kiváltott élelmiszerek nem érzékenyek a dopamin jelátvitel manipulációira49lehet, hogy ez a potenciális CPF-forma kevésbé függ a dopamintól, mint az itt leírt motivációs forma.
Bár a dopamin szerepe a CPF-ben meghatározó, ez a viselkedési jelenség a ghrelin függvénye.50-52 és melanin-koncentráló hormon53 neuropeptid rendszerek, amelyek alapvetően részt vesznek mindkét táplálkozási viselkedés szabályozásában10 és dopamin jelátvitel54-56. Érdekes, hogy a ghrelin étvágy-stimuláló hatása attól függ, hogy ez a hormon képes-e modulálni a mezolimbikus dopamin jelátvitelt57-60. Például a ghrelin tendenciája az élelmiszer-keresést és -fogyasztást növelni anélkül, hogy az élelmiszer-ízlést befolyásolná (nyalássütés időtartama), gátolható a D1 dopamin receptor antagonista SCH-23390 együttes adagolásával.60. Az ilyen megállapítások alapján feltételezhető, hogy a ghrelin és a dopamin közötti hasonló kölcsönhatás az élelmiszer-párosított jelek táplálkozásra gyakorolt motivációs hatását támasztja alá.
Míg a jelenlegi eredmények azt mutatják, hogy az élelmiszer-párosított jelek ösztönözhetik a túlhevülést az új táplálkozás ösztönzésével, az ilyen jelek valószínűleg más folyamatokon keresztül is befolyásolják a táplálkozást. A kontroll átviteli megközelítésünk implicit módon való felismerése az, hogy a táplálkozási jelek a táplálékfelvételt a specifikus táplálkozási szokások kiváltásával indíthatják. Továbbá, bár a CS + nem változtatta meg megbízhatóan a futamidőszakot a jelenlegi vizsgálatban, egy nemrégiben elvégzett, hagyományos élelmiszer-forrást használó CPF-protokollt alkalmazó tanulmány bizonyítékot talált arra, hogy a táplálkozási jelek megnyúlhatnak a nyaláskorongokban.53. Ezzel összhangban vannak korábbi jelentések, hogy az ízletes ételekkel kapcsolatos jelzések növelhetik az ízületi ingerek ízületi ingerekre gyakorolt hatását.19-21, az íze hedonics vagy „kedvelés” egy másik mércéje. Így valószínű, hogy az élelmiszer-jelzések többféle útvonalon történő éhezést, éhínséget okozhatnak, bizonyos táplálkozási válaszok kiváltásával, és / vagy az élelmiszerek ízének jobbá tételével10. Ezek a folyamatok különféle sebezhetőségeket támasztanak alá a cue-potentated overeating számára, ami talán az ilyen hatás érzékenységét magyarázza.1,61,62. A jelenlegi eredmények hatékony megközelítést mutatnak a CPF motivációs komponensének szelektív elemzésére patkányokban.
Mód
Tárgyak és készülékek
Felnőtt hím Long Evans patkányokat (N = 32 összes patkány; n = 16 az 1. kísérletnél és n = 16 a 2. és 3. kísérletnél), melyek érkezésükkor 370–400 g tömegűek voltak, párokat átlátszó műanyag ketrecekben helyezték el, hőmérséklet és páratartalom mellett -vezérelt vivárium. Patkányoknak volt ad libitum a kísérlet során a ketrecekben lévő vízhez való hozzáférés. A patkányokat a kísérlet bizonyos fázisaiban, az alábbiakban meghatározott módon, élelmiszer-restrikciós ütemtervre helyeztük. A tartási és kísérleti eljárásokat az UC Irvine Intézményi Állatgondozási és Felhasználási Bizottság (IACUC) hagyta jóvá, és összhangban álltak a Nemzeti Kutatási Tanács útmutatójával a laboratóriumi állatok kezelésére és használatára vonatkozóan.
A viselkedési eljárásokat azonos kamrákban (ENV-007, Med Associates, St Albans, VT, USA) végeztük, hang- és fénycsillapított kamrákban. A szacharózoldatot egy fecskendőszivattyún keresztül egy süllyesztett műanyag pohárba lehet szállítani, amely az egyes kamrák egyik végfalában, a rozsdamentes acél rácspadló felett 2.5 cm-ben helyezkedik el. Az élelmiszer-tartály bejáratánál elhelyezett fényforrás-detektort használtuk a szacharóz-fogyasztással kapcsolatos fejrögzítések megfigyelésére, valamint a Pavlovian kondicionálás során a kondicionált megközelítésre adott válaszokat. Bizonyos vizsgálati ciklusokban (2 és 3 kísérletek) szacharózoldatot nyerhetünk úgy, hogy egy 0.5 cm-es méretű, gravitációs táplálással ellátott fémtöltőnyílást nyerünk egy 1.3 cm-es lyukba, amely az élelmiszer-pohárral szemben helyezkedik el. Az élelmiszercsészéből és a fém kifolyóból származó egyedi nyalábokat folyamatosan rögzítettük a tesztfolyamatok során egy kontaktlickométer eszközzel (ENV-250B, Med Associates, St Albans, VT, USA). Egy fehér, átlátszatlan plexi panelet helyeztünk el az élelmiszercsészét tartalmazó végfal előtt, minden szekció során, amikor a fém kifolyóból szacharózt kaptunk. A házvilágítás (3 W, 24 V) megvilágítást és ventilátort és háttérzajot biztosított.
Pavlovian kondicionálás
A patkányokat egy élelmiszer-korlátozási ütemtervre helyeztük, hogy a testtömegüket a szabadon tápláló testtömegük kb. 85% -ánál tartsák, mielőtt a 2 d-magazin képzésben részesülnének, amelyben 60-os 20% szacharózoldatot (0.1 ml) kaptak mindegyikben. napi munkamenet (1 h). A patkányok ezután 10 d-t kaptak Pavlovian kondicionálással. Minden napi kondicionálási munkamenet egy 6-prezentáció sorozatából állt, amely egy 2-min audio cue (CS +; vagy 80-dB fehér zaj, vagy 10-Hz clicker) volt, és az 3-min intervallummal (2 – 4 tartomány) elválasztott kísérletek . Mindegyik CS + vizsgálat során 0.1% -os szacharózoldat (w / v) 2 ml-es aliquot részeit adtuk be az élelmiszer-csészébe egy 20-sec véletlenszerű ütemterv szerint, ami átlagosan négy szacharózszállításhoz jutott. . A kondicionálás utolsó napján a patkányoknak egy második munkamenetet is adtak, amelyben az alternatív cue (CS−, alternatív hallási inger) ugyanúgy került bemutatásra, mint a CS +, de nem volt párosítva a szacharózoldattal. Az előrejelző viselkedést a csészék megközelítésének (fotobeam törések) sebességének összehasonlításával mértük a CS kezdete és az első szacharózszállítás között (a feltétel nélküli táplálkozási viselkedés kimutatásának elkerülése érdekében), amely ellentétben állt a csészék megközelítésének sebességével az interferencia során. kísérleti intervallum. Ezután minden patkánynak öt napja volt ad libitum a Pavlovian kondicionálás utolsó munkamenete után a kiegészítő táplálkozás előtti étrendhez való hozzáférés a további vizsgálatok elvégzése előtt.
Cue-potenciált táplálási teszt
kísérlet 1
Ez a kísérlet felmérte a CS + hatását a szacharóz oldat fogyasztására az edzés során használt ugyanazon élelmiszercsészéből, úgy, hogy a kondicionált válasz a cue-ra (azaz a pohár megközelítésre) összeegyeztethető volt a szacharóz vizsgálatához szükséges viselkedéssel. A Pavlovian kondicionálás során elvesztett súly után a patkányok egy pár CPF-tesztet kaptak, amelyeket 48 h-vel választottunk el, amelynek során a patkányok zavartalanul maradtak a háztartásukban. Minden egyes CPF-munkamenet során (86 min. Teljes időtartamban) 2% vagy 20% szacharózoldatot folyamatosan kaptunk az élelmiszer-csészében úgy, hogy a csészét 0.1 ml szacharózzal töltötték fel, amikor a patkány áthaladt a fénysugáron (csésze megközelítés). Ahhoz azonban, hogy megakadályozzuk a kupa túlteljesítését, a szacharóz-adagolást csak akkor adták be, ha az utolsó szacharóz-leadás óta legalább 4 s volt, és ha a patkány legalább öt nyalogást végzett a közbenső időszakban. Ennek a munkamenetnek a során az 2-perc hangjelzései mindegyike nem volt jelen 4-időkben pszeudorandom sorrendben (ABBABAAB), fix 8-min intervallummal elválasztva. Az első vizsgálat az 8-et a szekció kezdetét követően kezdte meg, hogy lehetővé tegye a telítettség indukcióját, mielőtt megítélné a jelek viselkedési hatását. A kísérleti sorrendet ellensúlyozták a Pavlovi képzési feltételek, úgyhogy az első bemutatott CS a tantárgyak fele CS + volt, a tárgyak többi felére pedig a CS−. A szacharózkoncentráció vizsgálatának sorrendje szintén ellensúlyozott, az egyes állapotok fele először megkapta az 2% tesztet, és az 20% teszt második, a másik fél pedig az ellenkező elrendezést kapta (azaz minden állat mindkét koncentrációt külön vizsgálatban kapta meg).
kísérlet 2
Ebben a kísérletben vizsgáltuk a CS + hatását a szacharózoldat fogyasztására egy másik forrásból, mint a Pavlovian kondicionálás során használt csésze, úgyhogy a kondicionált válasz a cue-ra nem volt összeegyeztethető a szacharóz teszteléséhez szükséges viselkedéssel. Az első vizsgálatunkban csak az 2% -os szacharózállapot volt. A patkányoknak a Pavlovian kondicionálás során elvesztett súlyának visszanyerése után két napi ülést kaptak (86 min. Időtartam), ahol korlátlan hozzáférést kaptak az 2% szacharózoldathoz egy fémcsőből (gravitációs táplálású palackon keresztül). a végső fal az élelmiszer-pohárral szemben. Egy fehér plexi panel került elhelyezésre a fal elé, amely az edényt tartalmazó csészéket tartalmazza a kifolyóhoz való hozzáférés során (beleértve a későbbi CPF-teszteket), hogy az állatok ne legyenek keresve a szacharóz ezen a helyen. Ezeket a szekciókat úgy tervezték, hogy a patkányok szóbeli szacharózt szerezzenek egy új forrásból, anélkül, hogy a hallókészülékektől mentes lenne. A következő napon a patkányok egyetlen CPF vizsgálati munkamenetet kaptak az 1 kísérletben leírtak szerint, azzal a különbséggel, hogy a 2% szacharózt folyamatosan kaptuk a fémcsőben, nem pedig a csészében.
Mivel ebben az első vizsgálatban kevés bizonyíték volt a CPF-ről, feltételezve, hogy a CS + kiváltott élelmiszer-csészék és a kifolyó megközelítés viselkedése közötti válaszverseny miatt, a patkányok további csípőképzését (a CS + hiányában) adtuk meg, hogy erősítsük a szacharózt, amely a kifolyócsőben keresett, és elrettentette élelmiszer-csésze megközelítés, amikor a kifolyócső rendelkezésre állt (mert egy panel borította). Ezért a patkányokat egy élelmiszer-restrikciós ütemtervre helyeztük (ugyanúgy, mint a Pavlovi-féle kondicionáló fázisban), mielőtt 5 d-t adnánk a további kifolyó edzéshez, és mindegyik szekció 10 min. A patkányokat ezután 20 d-nek adtuk ad libitum az otthoni chow-hoz való hozzáférés, amely lehetővé teszi számukra, hogy visszanyerjék az ebben a fázisban elveszett súlyt. Ezután a patkányok akut táplálékhiányt kaptak (20 h), mielőtt Pavlovian átképzést kaptak a CS + és CS−, mint az utolsó képzési nap során (azaz az 20% szacharózt szállították az élelmiszer-csészébe a CS + vizsgálatok során). Megjegyezzük, hogy a kifolyócsövet a kamrából eltávolítottuk ezeken és minden későbbi Pavlovian átképzési ülésen. A patkányokat ezután kb ad libitum hozzáférést az otthoni tehénhez, mielőtt két CPF-tesztet végeznének a fém kifolyóval, amelyek megegyeztek az első tesztkel, kivéve, hogy a patkányok hozzáférést kaptak az 2% -hoz vagy az 20% -hoz két külön vizsgálatban (mint az 1 kísérletben).
kísérlet 3
Miután megtalálta a CPF-re vonatkozó lényeges bizonyítékokat az utolsó körben végzett vizsgálat során, az 2 kísérletből származó patkányokat további vizsgálatnak vetették alá annak értékelésére, hogy ez a hatás a dopamin-jelátvitelre milyen hatással van a D1 dopamin receptorokon. A patkányoknak először 10-min-es ülést alkalmaztak a kifolyó átképzésre, amelyben hozzáférést kaptak az 20% -os szacharózoldathoz. Mivel a patkányok gyorsan visszatértek a normális testsúlyba, amikor visszatértek ad libitum az akut 20-h táplálékhiány utáni otthoni szoptatás, ezt az eljárást alkalmaztuk annak biztosítására, hogy a patkányok éhesek legyenek a kifolyó átképzés során és a későbbi Pavloviusi átképzés során (CS + és CS−, mint korábban), melyet minden egyes nap előtt végeztek. a két végső CPF-tesztet. A patkányoknak legalább 20 h-t adtunk ad libitum otthoni chow-hozzáférés minden tesztelés előtt. A CPF tesztelés utolsó fordulójában a patkányok mindkét tesztfolyamat alatt folyamatosan hozzáférést kaptak a 20% szacharózhoz a kifolyócsőből. Minden egyes vizsgálat előtt tizenöt perccel a patkányoknak steril sóoldat vagy SCH-1 (szelektív D23390 dopamin receptor antagonista) ip-injekciót (1 ml / kg) adtunk be a szacharóz-fogyasztás elnyomására elegendő dózis (0.04 mg / kg) alkalmazásával.25,34,63. A patkányokat mindkét gyógyszerállapotban teszteltük, ellensúlyozva a vizsgálati sorrendet.
Az adatok elemzése
Az elsődleges függő mérték az egyedi nyalogatás volt, amelyet 10 ms-os felbontással rögzítettünk kontaktlickométerrel az összes CPF-munkamenet során. Nagyon ritkán észleltünk olyan leleteket a lickométeres méréseink során, amelyeket a patkány (mancs vagy száj) és a szacharóz (vagy a fém kiöntő) közötti tartós érintkezés okozott. Ezek a műtermékek nagyfrekvenciás lickométer válaszok (> 20 Hz) formájában jelentkeztek. Tekintettel arra, hogy a patkányok maximális nyalási sebessége <10 Hz64kizártuk az utolsó (nem artefaktív) nyalás 0.05 másodpercén belül előforduló minden lehetséges nyalási választ, ami megfelel az 20-Hz-es levágási frekvenciának. Azok a munkamenetek, amelyekben a kritériumok alapján kizárták a nyalási válaszok legalább 20% -át, teljesen eltávolították az elemzésből (1 patkány 1 patkányból az 1 kísérletben).
Nyalás viselkedése
Minden egyes munkamenetben meghatároztuk az időszakok típusai közötti nyalogatás teljes számát (Pre-CS +, CS +, Pre-CS−, CS−). Mivel elsődlegesen függő mérésünk (teljes nyaláb) egy számlálóváltozó, ezeket az adatokat általánosított lineáris vegyes hatású modellek alkalmazásával elemeztük Poisson válaszeloszlással és log-link funkcióval 65-68. Ez a statisztikai megközelítés lehetővé teszi a paraméterek becslését az állapot (fix hatások) és az egyén (véletlen hatások) függvényében. Az 1 és 2 kísérletekben a fix hatású struktúra egy átfogó elfogást tartalmazott, a CS-periódus (Pre, CS) × CS-típus (CS−, CS +) × koncentráció (2%, 20%) és minden alacsonyabb rendű fő hatások és kölcsönhatások. Az 3 kísérletnél a Concentration-ben a Drug (Vehicle, SCH) helyett a kísérleti tervezés változását alkalmazta. Ezek a változók mind alanyon belüli változók voltak, kategorikus prediktorokként és effektekódoltként. A véletlenszerű hatások modellválasztásában az Akaike információs kritériumot minimalizáló modellt határoztuk meg 69ugyanakkor biztosítani kell, hogy az egyes paraméterek adatpontjainak száma ne csökkenjen az 10 alá 70,71. Ezeket a kritériumokat alkalmazva, a kísérletekben a legjobb véletlenszerű hatások szerkezetét a CS-periódusra, a CS-típusra és a koncentrációra (vagy drogra) korrigált korrekció nélküli találatok képezik.72. Minden statisztikai elemzést MATLAB-ban (The Math Works; Natick, MA) végeztek. Az alfa-szint minden vizsgálatnál 0.05 volt. Mivel minden prediktor kategorikus volt, a hatásméretet a nem standardizált regressziós együttható jelezte 73, jelentése: b szöveges és modell kimeneti táblákban. A kölcsönhatások post hoc analízisét post hoc módszerrel végeztük F-tesztek az egyszerű hatásokról az omnibus elemzésen belül a coefTest funkció a MATLAB-ban.
A nyalás viselkedésének mikrostrukturális elemzése
Az egyes nyalogatásokat nyaláscsapásként kezdték vagy folytatták. A futamot több egymást követő nyalábként határozták meg, amelyben az interlick intervallumok (ILI) nem haladják meg az 1 s értéket74. Ha legalább az 1 s az utolsó nyalásból telt el, akkor a következő nyalogatás az új verseny kezdete volt. Az ütem gyakoriságát és időtartamát úgy számítottuk ki, hogy először megosztottuk a szekciókat elő-CS és CS periódusokra, ahogyan azt a fentiekben leírt összes nyalábra tettük. Ezekben az időszakokban minden olyan nyalás, amelyet legalább 1 s időszaka előzte meg, kiosztásra került. Az egyes versenyek időtartamát az első és az utolsó nyalás közötti időintervallumként számítottuk ki. Az önmagában előforduló egyedülálló nyalogákat nem számították a verseny részének. A későbbi mediációs elemzésekhez a minta méretének maximalizálása39a kísérleti gyakoriság és a futamidőadatok összevetése a kísérletek során összegyűlt a CS időszak, a CS típus általános hatásainak és ezeknek a mikrostrukturális intézkedéseknek a koncentrációjának értékelésére. Az 23390 kísérlet SCH-3 állapotának adatai nem szerepeltek ezekben az elemzésekben.
Ezeket az adatokat általánosított lineáris vegyes hatásmodellek segítségével elemeztük, amelyek tartalmazzák a CS periódus × CS típus × koncentrációja (és az összes alacsonyabb rendű interakció és fő hatás) fix hatású struktúráját és a CS periódushoz korrigálatlan mellékhatások véletlenszerű hatásszerkezetét. , CS típus és koncentráció. Mint a teljes nyalás viselkedésének elemzésében, az 1 kísérletből egy patkánynak egy munkamenetét eltávolítottuk az elemzésből. A frekvenciaadatoknak a frekvenciaadatok gróf típusú jellegéből adódóan logikai link funkcióval rendelkező Poisson-válaszeloszlást alkalmaztunk. A bout időtartam analízis a gamma válasz eloszlást alkalmazta log-link funkcióval, mivel a bout időtartama az 0 és a + ∞ közötti folyamatos mérés. Összehasonlításképpen, ugyanezt az elemzést végeztük a kísérletek során összeomlott összes nyalogában, amelyben az analízis egy logikai kapcsolat funkcióval rendelkező Poisson-válaszeloszlást feltételezett, mint az egyedi kísérletben. Annak biztosítása érdekében, hogy a kritikus CS periódus x CS-típusú kölcsönhatás nem függött attól, hogy melyik kísérletben volt minden patkány, egy második modellsorozatot futtattunk a frekvencia és a bout időtartamon, amely megegyezik a most ismertetett analízissel, de további fix hatás előrejelzővel Kísérlet × CS periódus × CS típus. A kísérlet kategorikus tényező volt. Végül, mint a motivált nyalás megerősítő intézkedése40-42elemeztük a késleltetést az első nyalogatás után a CS kezdetét követően, egy általánosított lineáris vegyes hatásmodell segítségével, gamma-válasz eloszlással és egy log-link funkcióval (n = 310). Ez a modell tartalmazta a CS típus × koncentráció rögzített hatású struktúráját (és minden alacsonyabb rendű kölcsönhatást és fő hatást), valamint a mellékalanyok elfogásának véletlenszerű hatású struktúráját, amely a CS típushoz, koncentrációhoz és CS típus × koncentrációhoz volt igazítva.
A bout frekvencia és a bout időtartam mediációs elemzése
Két többszörös közvetítési modell43,75,76 annak megállapítása érdekében, hogy a CS-periódus (Pre, CS) és a koncentráció (2%, 20%) hatása a CPF-re (vagy annak hiánya) szignifikánsan közvetített-e a roham gyakorisága és / vagy a bout időtartama. A CS periódus modellben a változó X CS időszak volt (Pre, CS), az eredményváltozó Y ebben az időszakban a nyalókák teljes száma, és a közvetítők gyakorisága volt (M1) és a futamidő (M2). A Koncentrációs modellben a változó X szacharózkoncentráció volt. Mivel a cue-kiváltott nyalás elsősorban a CS + vizsgálatoknál nyilvánvaló volt (lásd Eredmények), csak a CS + vizsgálatokat elemeztük. Minden egyes patkány és minden tesztfolyamat esetében a nyalábok és a csíkok átlagos számát és az egyes csövek átlagos időtartamát a CS-és pre + előtti időszakokban határoztuk meg. Ezek az elemzések magukban foglalják az összes 1 és 2 kísérletből származó patkányt (16 patkányok × 2 kísérletek × 2 koncentrációk × 2 CS periódusok = 128 adatpontok) és a jármű állapotának adatait az 3 kísérletből (16 patkányok × 2 CS periódusok = 32 adatpontok) . Mint a teljes nyalás viselkedésének elemzésében, az 1 kísérletből egy patkánynak egy munkamenetét eltávolítottuk az elemzésből, így összesen 158 adatpontot hagyott. Ritkán a patkányok nem szopogattak a CS-előtti vagy a CS + periódusok alatt (9 / 158; 9.5%). Ezekben az esetekben a nyalábok és az ütemek átlagos számát „0” -ként kódoltuk, és az átlagos ütem időtartama üres cellában maradt. Amikor ugyanazt a modellt futtatták, feltételezve, hogy törlésre kerültek (azaz a sorok eltávolítása, amelyekben a futamidő üres volt), hasonló mintákat tartottak. Mivel ezek az elemzések általános lineáris modelleket foglalnak magukban (azaz egyszerű vagy többszörös lineáris regresszió), a bout frekvencia és a teljes nyaladási adatok négyzetgyök-transzformáltak, és a bout időtartam adatok log-transzformálásra kerültek a pozitív ferdesség korrekciójához. A közvetett hatás jelentőségét az 95% -os százalékos 10,000 iterációval történő meghatározása határozta meg. A regressziós együtthatókat a hagyományos mediációs elemzési jelentésekkel (pl. c'= a X on Y)43,75.
Az egyéni különbségek a cue-kiváltott változásokban az ütem gyakoriságában és időtartamában
A fent említett elemzések lehetővé tették számunkra, hogy csoportszinten értékeljük a CS + hatását a mikrostruktúra nyalására. Egyéni különbségeket is jellemeztünk ennek a hatásnak a kifejezésében. Minden patkány esetében két különbség pontszámot számítottak ki az ütem gyakorisága és az ütem időtartama alapján. A CS-periódus modellel párhuzamosan a CS + előtti időszak alatti ütemfrekvenciát levontuk a CS + periódus alatti ütemfrekvencia értékéből (azaz CS + - pre-CS +); a koncentrációs modell esetében a 2% -os szacharózteszt során a gyakoriságot levontuk a 20% -os teszt megfelelő értékéből (azaz 20% –2%). Ezek a számítások olyan méréseket eredményeztek, amelyek leírják az ütemfrekvencia változását (ΔFrekvencia). Ugyanezeket a számításokat végeztük a bout időtartamra (azaz ΔIdőtartam). Így a Pre-CS + / CS + és az 2% / 20% adatpontok mindegyik párjához meghatároztuk a bout frekvencia és a bout időtartam változásait. Ezen eloszlások eszközeit egy 0-rel hasonlítottuk össze egy mintán t-teszt (α = 0.05) az eloszlási eltolódások általános változástól való elbírálásához. Mindegyik adatpontot a gyakoriság és időtartam növekedése és / vagy csökkenése alapján kategorizáltuk, és egy kétváltozós szórásgrafikon (pl. A frekvencia / halálozás növekedése a CS + kezdetén), ami lehetővé teszi az adatok arányának meghatározását. pontok minden 2 × 2 negyedben (ütközési frekvencia / időtartam × növekedés / csökkenés). Azok a pontok, amelyekben a különbség a nullával egyenlő, a csökkenés (azaz nem növekedés) kategóriába kerültek. Chi-négyzet (χ2) mind a CS időszak, mind a koncentrációs adatok illeszkedési tesztjeinek jósága megállapította, hogy ezeknek az adatpontoknak a megoszlása különbözött-e a négy kategóriában egyenletesen elosztott adatoktól (α = 0.05). Annak megállapításához, hogy az egyes kísérleti pontok négy pontjánál ezek az adatpontok megközelítőleg egyenlően oszlanak-e meg, a CS-periódus és a koncentrációs adatok egyszerű korrelációs analízisét végeztük annak érdekében, hogy az egyes kísérletekben az egyes negyedek adatpontjainak száma és az egyes kísérletek közötti összefüggést értékeljük a megfelelő adatpontok várható számát, az egyes kvadránsok teljes arányának becslésével.
A szacharóz-fogyasztás mikrostrukturális előrejelzői
Az általánosított lineáris kevert hatások elemzésének végső sorozata történt annak meghatározására, hogy a teljes tesztszakaszok során felhasznált szacharózoldat teljes térfogatát előre jelezték-e, hogy a patkány változása a ciklus gyakoriságában és időtartamában a pre-CS + -tól a CS + -ig terjed. Az elemzések az összes nem gyógyszeres állapot adatait tartalmazzák (azaz 2% és 20% szacharóz tesztek az 1 és 2 kísérletekhez, valamint a jármű állapotát az 3 kísérlet alapján). Az elemzések egy log-link funkcióval rendelkező gamma-válasz eloszlást feltételeztek. Az első analízis a teljes szacharózoldatot (ml) regenerálta az 2 × 2 kategóriacsoportok, a növekedés / csökkenés fő hatásai és kölcsönhatásai között a fentiekben leírtak szerint. A második elemzés a teljes szacharóz-fogyasztást csökkentette a Δ folytonos értékének fő hatásai és kölcsönhatása közöttFrekvencia és szacharózkoncentráció.
Az adatok rendelkezésre állása
Az aktuális kísérletek során elemzett adatkészletek ésszerű kérésre a megfelelő szerzőtől kaphatók.
Elektronikus kiegészítő anyag
Köszönetnyilvánítás
Ezt a kutatást az NIH támogatja az AG045380, a DK098709, a DA029035 és az MH106972 az SBO-nak. A finanszírozóknak nem volt szerepe a tanulmánytervezésben, az adatgyűjtésben és -elemzésben, a közzétételre és a kézirat elkészítésére.
Szerzői hozzájárulások
Az SBO megfogalmazta és tervezte a kísérleteket; A BH és az ATL kísérletezést hajtott végre; Az ATM és az SBO elemezte az adatokat. Minden szerző írta a cikket, és áttekintette a kéziratot.
Megjegyzések
Versenyzői érdekek
A szerzők nem jelentenek versengő érdekeket.
Lábjegyzetek
Elektronikus kiegészítő anyag
Kiegészítő információk ezt a dokumentumot az 10.1038 / s41598-018-21046-0 készülékhez mellékeli.
A kiadó megjegyzése: A Springer Nature semleges marad a közzétett térképek és intézményi kapcsolatok joghatósági igényeivel kapcsolatban.
Közreműködői információk
Andrew T. Marshall, E-mail: ude.icu@1aahsram.
Sean B. Ostlund, E-mail: ude.icu@dnultsos.
Referenciák
;
