Scientific skýrslur 5, Grein númer: 10041 (2015)
doi: 10.1038 / srep10041
AbstrSnakkfiskur kartöfluflísin veldur fæðuupptöku í ad libitum matvæddum rottum, sem tengist mótum heilans umbunarkerfis og annarra brauta. Hér sýnum við að maturinn í satiated rottum er afleiðing af ákjósanlegu fitu / kolvetni hlutfalli. Eins og kartöfluflísar hafa áhrif á fitu- / kolvetnisblanda í heilanum haft áhrif á heilar virkni mynstur rottna, sem hafa áhrif á hringrás sem tengist td verðlaun / fíkn, en fjöldi mótaðra svæða og umfangi mótunar var lægra miðað við snakk matinn sjálft.
Hvernig gengur lífið dag frá degi? Er það í jafnvægi og allt eins og það á að vera? Er jafnvægi hvort sem litið er á veraldlega stöðu eða andlega? Lífið er eins og það er. Það er ekki alltaf sólskyn. Það koma reglulega lægðir með rok og rigningu. Við vitum að í heildar samhenginu er lægð hluti af vistkerfi að leita að jafnvægi. Stundum erum við stödd í miðju lægðarinnar. Þar er logn og gott veður, sama hvað gengur á þar sem stormurinn er mestur. Sama lögmál gildir varðandi þitt eigið líf. Ef þú ert í þinn miðju, þínum sannleik þá heldur þú alltaf jafnvægi átakalaust. Sama hvað gustar mikið frá þér þegar þú lætur til þín taka. Huldufólk hefur gefið okkur hugleiðslu sem hjálpar okkur að finna þessa miðju, finna kjarna okkar og sannleikann sem í honum býr. Þegar þú veist hver þú ert og hvers vegna þú ert hér, mun líf þitt vera í flæðandi jafnvægi. Hugleiðslan virkjar þekkinguna sem er í vitund jarðar og færir hana með lífsorkunni inn í líkama okkar. Þar skoðar hún hugsana og hegðunar munstrið og athugar hvort það myndar átakalausu flæðandi jafnvægi. Hinn möguleikinn er falskt jafnvægi sem hafa þarf fyrir að viðhalda með tilheyrandi striti, áhyggjum og ótta. Síðan leiðbeinir þessi þekking okkur að því jafnvægi sem er okkur eðlilegt. Við blómstrum átakalaust, líkt og planta sem vex átakalaut frá fræi í fullþroska plöntu sem ber ávöxt.
Ad libitum framboð á viðkvæma mat getur leitt til blóðflagnahækkunar, þ.e. aukin orkunotkun og þar af leiðandi hækkun á líkamsþyngd vegna breytinga á fæðuupptökuhegðunarmynstri1. Til að kveikja á fæðubótum utan mætingar verður að taka þátt í því að rannsaka heimatengda orkujafnvægið og mætingu með mismunandi merkjunarleiðum sem ekki eru heimavinnandi launakerfi2. Eins og sýnt er hér að framan breytir inntaka kartöfluflísanna með snakkamjólkinni virkni innan heilaupplifunar kerfisins í ad libitum matnum rottum. Að auki leiðir það til verulega mismunandi virkjunar á svæðum heila sem stjórna matvælaupptöku, mætingu, svefni og hreyfingu3. Hegðunarrannsóknir staðfestu að orkunotkun og fóðrunartengd hreyfivirkni voru hækkuð þegar kartaflaflísar voru til staðar3. Þrátt fyrir að taugaeinafræðilegar reglur um fæðuinntöku eru miklu flóknari en reglugerð um fíkniefni, eru nokkrar sláandi skarast af taugafræðilegum aðferðum, heilavirkjunarmynstri og hegðunarvandamálum umdeild4,5,6,7. Heila rafrásirnar sem taka þátt eru virkilega virkjaðar af fæðutegundum eftir takmörkun, en einnig með því að taka á sér mjög góða matvæli, einkum8,9,10. Almennt er mjög góða matur háhitasykur og / eða ríkur í fitu og / eða kolvetnum. Þannig hefur verið gert ráð fyrir að orkuþéttleiki matvæla getur verið mikilvægur þátturinn sem veldur fæðuupptöku umfram vanðingu sem leiðir til hækkaðrar þyngdar og að lokum í offitu11,12.
Í nýlegri hegðunarrannsókn kom í ljós að fita og kolvetni eru helstu mólmælisþættir munnsins í snakkfóðri13. Enn fremur er orkugildi kartaflaflísanna aðallega (94%) ákvarðað af fitu og kolvetni. Því er hægt að gera ráð fyrir að orkuefnið sé drifkrafturinn á háum blóðflagnafrumum þegar um er að ræða kartaflaflís. Þar af leiðandi gerðum við hegðunarprófanir til að kanna neyslu matvæla með mismunandi innihald fitu / kolvetnis og framkvæma mælingar á segulómun (MRI) til að kanna mótun heilastarfsemi sem framkallað er hjá rottum.
Niðurstöður og umræður
Fyrir valpróf voru stungulyfsstofn (STD) bætt við hverja matarpróf (1: 1) til að útiloka áhrif lífrænna eiginleika (Mynd 1a)13. Það hafði áður verið sýnt fram á að röð og lengd prófunarþáttanna hafði ekki áhrif á niðurstöðu13. Í fyrsta lagi jókst hlutfallslegt inntaka með aukinni fitu og þar af leiðandi orkuefni prófunarfæðunnar með hámarki á samsetningu 35% fitu og 45% kolvetna. Hægri fituinnihald leiddi hins vegar til minni fæðu (Mynd 1a). Vegna þess að fita hefur meiri orkuþéttleika en kolvetni, benda þessar niðurstöður til þess að orkuefnið sé ekki eini ákvarðanataka á fæðu í rottum sem ekki eru sviptir. Ótrúlega, meðaltal fitu / kolvetni hlutfall af mest aðlaðandi matvæli nánast passaði nákvæmlega samsetningu kartöfluflísanna (Mynd 1a). Rétt er að rannsaka hvort framangreind niðurstaða má auka við önnur matvæli með svipaðan fitu / kolvetnishlutfall eins og súkkulaði eða aðra snarlmjólk.
Mynd 1: (a) Virkni matvæla með mismunandi fitu / kolvetnishlutfall til að örva viðbótar fæðuinntöku við skammtímaprófun matvælaframleiðslu (10 mínútur) í tveggja valseiningum.
Mismunur á orkunotkun á prófunarmati samanborið við viðmiðunina (17.5% fitu, 32.5% kolvetni og 50% STD) eru sýndar sem hlutfallsleg framlag viðkomandi matvælis við heildarinntöku prófunar og viðmiðunarfæðis (meðal ± SD). Hér að neðan er sýnt fram á samsetningu matvæla til prófunar og mest aðlaðandi meðalsamsetningin er borin saman við samsetningu kartöfluflísanna. (b) Orkunotkun og viðkomandi hreyfitengdar hreyfingarvirkni á stigum 7 daga samfellt matarpróf. Báðir þættir eru sýndir í því að þeir eru háðir prófunarmatnum (staðall chow (STD) eða blöndu af 35% fitu og 65% kolvetnum (FCH)] í þjálfunarfasa (TP) og manganfasa (MnP) meðan á 12 / 12 klst. Ljós / dökkt hringrás á 7 dögum. Gögn sýna meðaltal ± SD af 16 dýrum í 4 búrum 7 daga í röð. Að auki eru samsvarandi tölfræðileg gögn skráð (** p <0.01, *** p <0.001, ns = ekki marktæk).
Við höfum nýlega sýnt að neysla kartöfluflísanna í ad libitum matvæddum rottum breyti eindregið alla heilastarfsemi sem hefur aðallega áhrif á verðlaunahringuna og kerfin sem tengjast fæðu, svefn og hreyfingu3. Þess vegna rannsakað í þessari rannsókn áhrif fitu / kolvetnishlutfalls prófunarfæðunnar á þessum breytingum. Í þessu skyni voru ad libitum fed rottur útsett fyrir prófunarefni sem innihélt 35% fitu og 65% kolvetni (FCH) sem næstum isocaloric (565 vs. 535 kcal / 100 g) líkan fyrir kartaflaflís. Eftirlitshópur fékk stungulyfsstofn í dufti í staðinn. Síðan voru breytingar á öllu heila virkni mynstur meðan á brjósti fasa skráð með mangan-auka segulómun (MEMRI)14,15 eins og áður hefur verið lýst3. Samkvæmt rannsóknarsýningunni sem sýnd er í Mynd 1b, þjálfunarfasa (TP) sem veitti prófunarmatinn ad libitum var fylgt eftir með millifasa án matarprófunar (sjö daga hvor). Fyrir MEMRI mælingu var mótefnasambandið manganklóríð gefið með inndælinguðum osmósa dælum undir húð, til að kortleggja samþætt heilavirkni á næstu sjö dögum. Í þessum manganfasa (MnP) höfðu rotturnar endurreist aðgang að þekktum matarprófum sínum. Standard pilla chow og kranavatni voru lausar í gegnum alla rannsóknina (Mynd 1b). Þessi prófunaruppsetning samanborið við orkunotkun og heildarmyndunarmynstur beggja hópa og leiddi til verulega aukinnar orku neyslu í FCH hópnum meðan á TP og MnP var í ljósi og í myrkri hringrás dagsins samanborið við eftirlitið (Mynd 1b). Að auki var tíðni hreyfingar á einum rottum nálægt matvælatækjum talin. Í mótsögn við aðrar hreyfiprófanir, eins og opinn akurpróf, sem mælir almenna hreyfingu og kvíða, endurspeglar brjóstastaða hreyfivirkni, sem var metin í þessari rannsókn, frekar matarsóknarhegðun. Fóðratengdar hreyfingarvirkni var hins vegar aðeins örlítið hækkað þegar FCH var tiltækur í stað stungulyfsstofnunar á stungustað meðan á myrkri hringrás TP stóð (meðaltal hreyfingarvirkni [tölu] STD 205 ± 46, FCH 230 ± 41, n = 4, p = 0.0633 ) og MnP (meðalvirkni hreyfingar [tölu] STD 155 ± 24, FCH 164 ± 17, n = 4, p = 0.2123) (Mynd 1b). Hins vegar leiddi aðgengi að kartöfluflögum til miklu meiri brjósti sem tengdist hreyfileika í samanburði við sömu STD stjórnhópinn á myrkri hringrásinni3, sem var marktækt bæði í TP (meðal hreyfivirkni [talningar] STD 205 ± 46, kartöfluflögum 290 ± 52, n = 4, p <0.001) og í MnP (meðal hreyfivirkni [talningar] STD 155 ± 24, kartöflu 197 ± 29, n = 4, p = 0.0011). Þannig má draga þá ályktun að hlutfall fitu / kolvetna ákvarði girnileika kartöfluflís, en að fóðrun hegðunar hafi einnig áhrif á aðra þætti í snarlmat. Það er þó vangaveltur, ef þessi munur tengist „ófullnægjandi“ - og „mætur“ þáttum í fæðuinntöku16.
Fullur eftirlitsmeðferð með heilavirkni með MEMRI leiddi í ljós marktækan mun á virkjun heilaþátta með inntöku FCH samanborið við STDMynd 2a, b, Fig. 3, fyrsta dálki, Tafla 1). Núverandi niðurstaða var borin saman við fyrri MEMRI greiningar á mótun á heila virkni mynstur meðan á inntöku kartafla flís vs STD undir sömu sömu skilyrðum3. Fyrstu gögnin eru taldar upp í öðrum dálki Figs. 2 og 3. Þrátt fyrir að FCH hafi svipaðan fitu / kolvetnishlutfall og næstum sömu orkuþéttleika í samanburði við kartöfluflís, virkjaði FCH mikið minni fjölda (33) heilasvæða verulega frábrugðin STD en kartöfluflögum (78 svæði, Fig. 2). Áhrif voru greind í hagnýtum hópum sem tengjast laun og fíkn (Mynd 3a), maturinntaka (Mynd 3b), sofa (Mynd 3c) og virkni hreyfingar (Mynd 3d). Mynd 2b sýnir yfirlit yfir öll verulega mismunandi virk heila svæði sem bera saman áhrif FCH og kartafla flís, hver um sig, með þeim af STD. Að auki er hlutfallsleg breyting á virkjun, þ.e. manganupptaka sem endurspeglar taugafræðilega virkni, afgerandi með tilliti til neyslu FCH vs. STD samanborið við kartöfluflögur vs. STDFig. 3þriðja dálkurinn). Kjarnefnið er talið vera aðal uppbygging verðlaunakerfisins17. Neysla FCH leiddi til verulega 7.8-falt aukinnar virkjunar í einum af fjórum undirbyggingum, kjarna undirreglunni vinstra megin. Aukningin í skel undirreglum og í kjarna undirreglunni á hægri helmingi var ekki marktæk (Mynd 3a). Inntaka kartafla flís undir svipuðum aðstæðum leiddi einnig til hæsta virkjunar langt frá vinstri kjarna undirreglu kjarna accumbens. Samanborið við FCH, var virkjunarmörk í þessum undirbyggingu jafnvel tvíþætt hærri. Í mótsögn við FCH, voru þrjár aðrar undirbyggingar einnig verulega virkjaðir samanborið við eftirlitið (Mynd 3a). Þannig má draga þá ályktun að FCH virkjar launakerfi í heilanum, en með minni háttar áhrif en kartöfluflís. Þessi niðurstaða endurspeglast einnig af öðrum mannvirkjum á laun- / fíknakerfinu, sem voru verulega virkjaðir vegna inntöku kartafla flís og FCH, svo sem kjarna kjarnans í Stria Terminalis (vinstra megin)17,18, dorsal subiculum19, eða prelimbic heilaberki (hægri og vinstri helmingur)20. Aðrir heilar stofnanir, hins vegar, höfðu ekki marktæk áhrif á neyslu FCH, þrátt fyrir að þær séu mikilvægir þættir verðlaunakringjanna og voru skýrt mótuð af inntöku kartaflaflísar, svo sem ventral pallidum, ventral tegmental svæði, eða The caudate putamen (Tafla 1)3.
Mynd 2: (a) Veruleg öðruvísi virkjaðir heilaþáðir (blanda af 35% fitu / 65% kolvetni (FCH) á móti venjulegum chow (STD) og kartöflumflögum vs. STD3) með fókus-byggðri morphometric greiningu sem er sýndur fyrir þrjú sneiðar sem birtast á meðaltali rottum heila yfirborðinu.
Meðalgildi matvælahópsins fitu / kolvetni (FCH, vinstri dálkur) er borið saman við breytingar á heilablóðföllum sem örvast af kartaflaflögum undir sömu skilyrðum (endurskoðuð frá Hoch et al. 20133, hægri dálkur). (b) 3D dreifingu á verulega öðruvísi virkjuðu heila svæði sem birtist í axial og sagittal útsýni (35% fitu / 65% kolvetnispróf matar FCH vs. STD, vinstri dálki og kartöfluflís vs. STD, hægri dálki, endurskoðað frá Hoch et al. 20133). Bláar kúlur tákna heila svæði með lægri, rauðum kúlum heila svæðum með meiri virkni eftir inntöku viðkomandi matar matseðils FCH eða kartöfluflögum3, hver samanborið við STD. Stærð kúlanna táknar gildi (lítill: p ≤ 0.05, miðill: p ≤ 0.01, stór: p ≤ 0.001, n = 16).
Mynd 3: Heilasvæði úthlutað til hagnýta hópa (a) „umbun og fíkn“, (b) „fæðuinntaka“, (c) „svefn“ og (d) „hreyfivirkni“ á skýringarmynd sagitals af rottunni heila með marktækt mismunandi (p <0.05) mangan uppsöfnun í heila uppbyggingu ad libitum fóðraða rottum með viðbótaraðgang að 35% fitu / 65% kolvetnaprófamat (FCH, fyrsta dálkur) eða snakkmat kartöfluflögur (endurskoðað úr Hoch et al. . 2013 XNUMX3seinni dálkur).
Rauðir rétthyrningar tákna heilasvæði sem eru verulega virkjaðir af snakkmatarkartöflunum eða FCH, bæði samanborið við duftformið venjulegt chow (STD), bláa rétthyrninga viðkomandi heilasvæði með meiri virkni vegna neyslu á duftformi STD samanborið við skyndibita kartöflur eða FCH. Þríhyrningar sem eru festir við ferhyrninga til vinstri og / eða hægri gefa til kynna að heilahvelið sé verulegur munur. Rétthyrningar án þríhyrninga tákna miðlæga heilabyggingu. Þriðji dálkurinn sýnir brotabreytingu á snarlmat og FCH, í sömu röð, á móti STD (*** p <0.001, ** p <0.01, * p <0.05, n = 16). Acb kjarna: kjarna svæði kjarna accumbens; Acb skel: skel svæði kjarna accumbens, Arc: bogadreginn undirstúkukjarni, BNST: rúmkjarni stria terminalis, CgCx: cingulate cortex, CPu: caudate putamen (stratium), DS: dorsal subiculum, Gi: gigantocellular nucleus, GPV: ventral pallidum, HyDM: dorsomedial hypothalamus, HyL: lateral hypothalamus, IlCx: infralimbic cortex, InsCx: insular cortex, IP: interpeduncular nucleus, LPBN: lateral parabrachial nucleus, LPGi: lateral paragigantocellular nucleus, LRt: lateral reticular motorucor: MC , MCx1: aukahreyfibarki, OrbCx: hringbarki, PCRt: beinfrumukjarni, PnO: augnbotnakjarni í brjóstholi, PrlCx: heilaberki í framanverði, PTA: flæðisfrumusvæði, PVN: framhimnubólga í kjálka framan, Raphe: raphe kjarna, Septum: septum , Sol: einrásarvegur, Teg: tegmental kjarnar, thMD: mediodorsal thalamic, VS: ventral subiculum, VTA: ventral tegmental area, ZI: zona incerta.
Tafla 1: Z-stig af verulega mismunandi virkjuðum heila svæðum sem bera saman rottur með aðgang annaðhvort að venjulegu chow eingöngu eða blöndu af fitu og kolvetnum og viðkomandi p-gildi t-tölfræði, n = 16.
Svipaðar ályktanir má draga úr greiningu á heilahringum sem tengjast matvælum. Til dæmis getur dorsomedial hypothalamus, septum og paraventricular thalamic kjarninn, sem var virkjaður við inntöku FCH og kartafla flís, tengt við stjórn á fæðu21,22. En aftur, FCH mistókst að móta aðrar mannvirki af mætingarrásirnar, sem voru óvirkir með kartöfluflögum, eins og bogahúðarhálskálinn eða eingöngu svæði. Að auki var styrkleiki virkjunar lægri með FCH en með kartöfluflögum, sem endurspeglast, til dæmis með 2.3-falt marktækt hærri virkjun á þvagfærasjúkdómum í hálsiMynd 3b). Þessar upplýsingar benda til þess að FCH breyti heilaverkum sem tengjast mataræðinu öðruvísi en STD, áhrif sem endurspeglast af meiri orkunotkun með FCH (FCHMynd 1b).
Inntaka FCH leiddi einnig til sterkrar afvirkingar á heilastofnunum tengdum svefn. Sumar heila svæði voru aðeins óvirkir af FCH eins og Zona incerta (Mynd 3c), en aðrar svæði voru aðeins aflýstar með kartöfluflögum, svo sem tegmental kjarnanum. Þrátt fyrir að átta svefngerðar mannvirki voru móddar af FCH og ellefu með kartaflaflögum virðist áhrifin af báðum prófunarefnum vera svipuð. Vegna þess að ekki var búist við þessari niðurstöðu var lengd svefns ekki mældur í þessari rannsókn svo að ekki sé ljóst hvort FCH-örvuð mótun svefngjafanna tengist mótun svefnhegðunar.
Hjörnarsvæði, sem bera ábyrgð á virkni hreyfinga og hreyfingar almennt, voru ekki marktækar af inntöku FCH samanborið við STD (Mynd 3d, fyrsta dálkur). Þetta er samhliða hegðunarvöktum sem FCH olli aðeins örlítið, en ekki marktækt meiri matvælatengdum hreyfingarvirkni samanborið við STD (Mynd 1b). Hins vegar var sýnt fram á að virkjun mannvirkja vélkerfisins í heila rottna með aðgang að kartöfluflögum fylgdi aukinni hreyfitengda hreyfileika3.
Það er ekki alveg ljóst hvort virkjunarmynstrið sem tengist því er tengt blóðflagnafæð. Öfugt við heimatækt mataræði, sem er stjórnað af orkustigi lífverunnar, er fæðubótarefni miðlað af verðlaununum sem myndast af matvælum23. Þar sem ekki er mikið tengt orkuþörfinni með inntöku á fæðunni, leiðir það oft til ofvöxtur. Líkön hafa verið þróuð sem lýsa tauga fylgni með háum blóðþrýstingi. Berthoud, til dæmis, bendir til þess að heimatengd matvæli séu tengd leptínviðkvæmum hringrásum sem einkum innihalda boga og kjarnann í eingöngu svæði, en einnig fela í sér fjölbreytt úrval af öðrum sviðum, þar á meðal blóðþurrðarsvæðum, svo sem paraventricular kjarna eða kjarninn accumbens23,24. Þessi heimavinnandi reglugerð um mataræði getur hins vegar verið overruled af verðlaunum eins og hluti af mætur og ófullnægjandi25. Matur af mat var tengd við mu-ópíóíð merkingu í kjarnanum accumbens, ventral pallidum, parabrachial kjarnanum og kjarninn í eingöngu svæði24, en ófullnægjandi matvæla tengdist dópamínkerfinu á ventral-tegmental svæðinu, kjarnanum, prefrontal heilaberki, amygdala og ofsakláði. Kenny lagði auk þess áherslu á framlag eyrnabólgu, sem er ætlað að geyma upplýsingar um hedonic eiginleika matvæla og geta einnig verið tengd við þrá10. Í mótsögn við heilablóðfallsmynstur sem tengist innspýtingu kartöfluflísar voru aðeins fáir af þessum sviðum sem tengjast háþrýstingi í heila áhrifum af inntöku FCH. Þess vegna er þörf á framlengdu hegðunarprófum til að kanna hvort frekar FCH sé í raun fylgt eftir með ofvöxt.
Hingað til er ekki ljóst hvaða sameindarhlutar kartaflaflísar eru ábyrgir fyrir sterkari áhrifum heilans á mælingu á þessari prófunarmat. Þar sem saltað, en unseasoned vara án bragðbætandi viðbótar var notuð, voru salt, bragðefni og minniháttar magn af próteinum til staðar auk helstu innihaldsefna fitu og kolvetna. Jafnframt þarf að íhuga sameinda breytingar sem eiga sér stað við vinnslu. Það var sýnt áður en bragðið af salti af völdum Fos tjáningarinnar í kjarnanum bendir á saltlausum rottum. Inntaka salts í dýrum sem ekki hefur verið dælt, hins vegar, leiddi ekki til þess að virkja þessa uppbyggingu launakerfisins26. Þar að auki hefur verið greint frá því að inntaka salts í föstu mati gerði frekar afleiðandi áhrif á rottur27. Því virðist ekki líklegt að saltið hafi verið aðalstyrktaraðili heilans umbunarkerfisins í núverandi tilraunum. Fyrr kynntur tveggja valseinkunnapróf má nú þjóna til frekari rannsóknar á áhrifum annarra kartafla flís hluti á mataræði.
Við ályktum frá hegðunargögnum okkar að hlutfall fitu og kolvetna, en ekki alger orkuþéttleiki, er helsta ákvarðan á sælgæti og inntaka snarlmats við skammtíma tveggja valprófanir hjá rottum. Þar að auki hefur inntaka FCH blöndunnar, sem er næstum ísóþórað við kartöfluflís, valdið hámarks orkuflæði í ad libitum matvæddum rottum, sem fylgdi með verulega mismunandi virkjun á heilauppbyggingum sem tengjast laun, mataræði og svefn. Inntaka kartaflaflísar undir sömu skilyrðum leiddi til miklu stærri fjölda mismunandi virkjunarheilbrigða í þessum hringrásum og einnig til greinilega hærra hlutfallslegra breytinga miðað við STD. Þannig má draga úr myndunaraðferðinni að orkuþéttleiki einn er aðeins í meðallagi ákvarðandi verðandi eiginleika snakkamats. Þrátt fyrir að hlutfall fitu og kolvetna kartöfluflísanna virðist vera mjög aðlaðandi, er hægt að gera ráð fyrir því að önnur sameindarákvörðunarefni séu til staðar í þessum skyndibitastigi sem líkja eftir virkni heilaflóðanna, einkum launakerfið, jafnvel sterkari og leiða til aukinnar fæðu leita hegðun.
aðferðir
Siðfræði yfirlýsingu
Þessi rannsókn var gerð í ströngu samræmi við tilmælin í leiðbeiningum um umönnun og notkun rannsóknarstofa Dýraheilbrigðisstofnana. Siðareglurnar voru samþykktar af nefndinni um siðfræði tilraunir dýra í Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Regierung Mittelfranken, leyfisnúmer: 54-2532.1-28 / 12).
Valpróf
Prófanir voru gerðar eins og áður var lýst þrisvar sinnum á dag á ljósleiðaranum fyrir 10 mínútur, hvert með 20-36 endurtekningum í aðaleinkunn á prófunarfæði gegn tilvísuninni13. Þessi prófunaráætlun veitir nægilegt gagnapunkt til að meta matvælaval. Prófanirnar voru gerðar með 8 karlkyns Wistar rottum (2 búr með 4 dýr hvert, 571 ± 41 g, keypt frá Charles River, Sulzfeld, Þýskalandi) og endurtekin með 10 karlkyns Sprague Dawley rottum (2 búr með 5 dýr hvor, upphafsþyngd 543 ± 71 g, keypt frá Charles River, Sulzfeld, Þýskalandi), sem hafði verið þjálfað í prófunina. Þannig var fjöldi dýra sem gerðar voru í hverri prófun 18 og fjöldi burða 4 (fjórar líffræðilegir afrit). Hverri tilraun var endurtekin 5-6 sinnum við hvern dýrahóp. Öllum rottum var haldið í 12 / 12 h myrkri / ljós hringrás. Rottirnir höfðu aðgang að hefðbundnum chow kögglum (Altromin 1324, Lage, Þýskalandi, 4 g / 100 g fitu (F), 52.5 g / 100 g kolvetni (CH), 19 g / 100 g prótein (P)) í viðbót við próf matvæli og kranavatni sem er ad libitum í öllu rannsókninni. Prófa matvæli með mismunandi hlutföllum F (sólblómaolía, keypt af staðbundnum matvörubúð) og CH (maltódextrín, dextrín 15 úr maíssterkju, Fluka, Þýskalandi), blandað saman við 50% duftformi, voru notuð til að bera saman viðkomandi virkni til að örva fæðu . Powdered STD var bætt við til að draga úr áhrifum á textíl og skynjun á neyslu. Sem viðmiðunarmat fyrir allar hegðunarprófanir voru notaðar blöndu af 50% duftformi STD, 17.5% F og 32.5% CH sem hefur mjög svipaða F / CH samsetningu sem 50% kartöfluflís í STD og hefur verið notað sem fyrirmynd fyrir 50% kartöfluflís í STD áður13. Að auki prófa við mat sem samanstendur af 50% duftformi STD með viðbótum eftirfarandi blöndu F og CH (% F /% CH): 5 / 45, 10 / 40, 17.5 / 32.5, 25 / 25, 30 / 20, 35 / 15, 40 / 10, 45 / 5 og 50 / 0. Miðað við samsetningu 50% STD, var viðmiðunarmaturin í heild (% F /% CH) 20 / 59, hinn prófunarmatinn 7 / 71, 12 / 66, 20 / 59, 27 / 51, 32 / 46, 37 / 41, 42 / 36, 47 / 31 og 52 / 26. Innihald allra annarra innihaldsefna STD eins og prótein (9%), trefjar (3%) eða steinefni (ösku, 3.5%) voru stöðug í öllum matvælum prófunar.
Orkunotkunin sem var háð viðkomandi matvælum var reiknuð með því að margfalda inntöku magn prófsmælisins með viðkomandi orkuinnihaldi. Hlutfallslegur framlag einnar prófunarfæðis í summu matarprófunar matar og tilvísunar í upphafi var reiknaður með því að deila magn viðkomandi próteinmats með heildarinntöku matarprófunar og tilvísunar.
Upptaka á hegðunargögnum fyrir orkuinntöku og hreyfitengdar hreyfingar
Hegðunargögn voru skráð eins og áður hefur verið lýst3. Í stuttu máli var mat á inntöku prófunar mældur daglega og orkunotkun var reiknuð með því að margfalda massa matsins með matvælum með viðkomandi orkuinnihaldi. Fóður-tengd hreyfivirkni var mæld með webcam myndum sem voru teknar á 10 sekúndum ofan við búrið. Eitt tölu var skilgreint sem "einn rotta sýnir hreyfileika nálægt einum skammtatæki". Til tölfræðilegrar mælingar voru t-prófanir nemenda (tveir tailed) gerðar með því að nota meðalgildi (orkunotkun eða hreyfitengd hreyfivirkni) á 7 daga (TP eða MnP) á hvern burð (n = 4 búr, með 16 rottum samtals hver hópur).
Upptaka með heilum heila virkni mynstur með MEMRI
Karlkyns Wistar rottur (upphafsþyngd 261 ± 19 g, keypt frá Charles River, Sulzfeld, Þýskalandi) haldið í 12 / 12 h myrkri / ljós hringrás var handahófi skipt í tvo hópa. Báðir hópar höfðu ad libitum aðgang að hefðbundnum chow pellets (Altromin 1324, Altromin, Lage, Þýskalandi) yfir allt námskeiðið.
Einn hópur (n = 16, upphafleg líkamsþyngd 256 ± 21 g) fékk blöndu af 1321% F (sólblómaolía, keypt frá staðbundnum matvörubúð) og 16% CH (maltódextrín, dextrín 266 úr maíssterkju, Fluka, Taufkirchen, Þýskalandi) auk þess sem venjulega chow pellets. Þessi rannsókn var gerð samhliða rannsókninni sem áður var birt á kartöflum3, þannig að hægt sé að nota sömu stjórnhóp sem leyfir hámarks samanburðarhæfni gagnasettanna.
MEMRI (á 4.7 T Bruker MRT með því að nota bjartsýni, breytt ekið jafnvægis Fourier Transform (MDEFT) röð) var notuð til að kortleggja heilavirkjunina með fínu upplausn 109 × 109 × 440 μm (sjá nánar Hoch et al. 20133). Vegna þess að næmi MEMRI er lægra í samanburði við valprófanir, voru prófunarfæðin kynntar um lengri tíma. Upptökur þurfa hlutfallslega mikla þéttni hugsanlega eitruð mótefnavaka sem innihalda mangan, sem nær aðeins heilanum í heilann nokkrum klukkustundum eftir notkun. Til að koma í veg fyrir neikvæðar aukaverkanir á grundvallar lífeðlisfræði og hegðun dýra vegna inndælingar manganklóríðlausnarinnar í skammtum sem nægir til MEMRI mælinga, þjónuðu osmósuðu dælur fyrir blíður, en tímafrekt, samfelld notkun á óoxandi magnum mangan , sem safnast upp á virkjuðum heila svæðum á öllu tímamörkum 7-degi matsprófunarfasa28. Rannsóknarhönnun, undirbúningur osmótískra dælna, breytur fyrir MRI-mælingar, gagnavinnslu auk upptöku á fæðu og mælingar á hreyfitengdum hreyfingum hefur áður verið lýst3. Upprunalega MRI grár gildi hluti heilans á dýrum voru skráðir af non-stífur skráning vinnuflæði3. Á grundvelli þessara skráða gagnasafna var framkvæmt módelfræðileg greining gerð og tölfræðilegir breytur voru sýndar. Z-Skora byggð á T-prófum nemenda voru gerðar til að greina marktækan mun á virkjun heilans. Fyrir 3D visualization dreifingu á verulega öðruvísi virkjuðum heila mannvirki, táknaðum við hverja heila uppbyggingu sem kúlu á þungamiðju þess. Hnitin voru fengin úr 3D stafrænheila Atlas. Radíus hverrar kúlu var notaður til að kóða gildi þess og styrkleiki skyggni merkir virkni munurinn við STD.
Viðbótarupplýsingar
Hvernig á að vitna í þessa grein: Hoch, T. et al. Fita / kolvetnishlutfall en ekki orkuþéttleiki ákvarðar inntöku snakkfæða og virkjar heilaverðlaunasvæði. Sci. Rep. 5, 10041; doi: 10.1038 / srep10041 (2015).
Meðmæli
- 1.
La Fleur, SE, Luijendijk, MCM, van der Zwaal, EM, Brans, MAD & Adan, RAH The snacking rotta sem líkan af offitu manna: Áhrif á frjálsan hátt hár-fitur hár-sykur mataræði á máltíð mynstur. Int. J. Obes. 38, 643-649 (2014).
· 2.
Berthoud, H.-R. Hjartastarfsemi og óstöðvandi ferðir sem taka þátt í stjórn á fæðu og orkujöfnuði. Offita. 14 S8, 197S-200S (2006).
· 3.
Hoch, T., Kreitz, S., Gaffling, S., Pischetsrieder, M. & Hess, A. Mangan-enhanced segulómun myndun fyrir kortlagningu heilheila virkni mynstur í tengslum við inntöku snarl mat í ad libitum fed rottum. PLoS ONE. 8, e55354; 10.1371 / journal.pone.0055354 (2013).
· 4.
Volkow, ND & Wise, RA Hvernig getur fíkniefni hjálpað okkur að skilja offitu? Nat. Neurosci. 8, 555-560 (2005).
· 5.
Berthoud, H.-R. Efnaskipta- og vöðvaspennur í taugasjúkdómum: hver er stjóri? Curr. Opin. Neurobiol. 21, 888-896 (2011).
· 6.
Gearhardt, AN, Grilo, CM, DiLeone, RJ, Brownell, KD & Potenza, MN Getur matur verið ávanabindandi? Almenna heilsu og stefnumótun. Fíkn. 106, 1208-1212 (2011).
· 7.
Hebebrand, J. et al. "Fæða fíkn", frekar en "fíkniefni", tekur betur í ávanabindandi eins og hegðun á borð við mataræði. Neurosci. Biobehav. Rev. 47, 295-306 (2014).
· 8.
Epstein, DH & Shaham, Y. Osturskaka-borða rottur og spurningin um fíkniefni. Nat. Neurosci. 13, 529-531 (2010).
· 9.
DiLeone, RJ, Taylor, JR & Picciotto, MR Drifið að borða: samanburður og greinarmunur á milli málaverðlauna og fíkniefna. Nat. Neurosci. 15, 1330-1335 (2012).
· 10.
Kenny, PJ Algengar frumu- og sameindakerfi í offitu og fíkniefni. Nat. Rev. Taugaskoðun. 12, 638-651 (2011).
· 11.
Rolls, BJ & Bell, EA Inntaka fitu og kolvetna: Hlutverk orkuþéttni. Eur. J. Clin. Nutr. 53 (Suppl 1), S166-173 (1999).
· 12.
Shafat, A., Murray, B. & Rumsey, D. Orkuþéttleiki í mötuneyti fæðist af völdum ofvirkni í rottum. Appetite. 52, 34-38 (2009).
· 13.
Hoch, T., Pischetsrieder, M. & Hess, A. Skyndimatskammtur í ad libitum fed rottum er afleiðing af samsetningu fitu og kolvetna. Framan. Psychol. 5, 250; 10.3389 / fpsyg.2014.00250 (2014).
· 14.
Lin, YJ & Koretsky, AP Manganjón bætir T1-vegið MRI við heilavirkjun: nálgun að beina myndun heilastarfsemi. Magn. Reson. Med. 38, 378-388 (1997).
· 15.
Koretsky, AP & Silva, AC Mangan-auka segulómun (MEMRI). NMR Biomed. 17, 527-531 (2004).
· 16.
Berridge, KC Hugsanir í heilanum. Brain Cogn. 52, 106-128 (2003).
· 17.
Haber, SN & Knutson, B. The verðlaun hringrás: tengja frumu líffærafræði og mönnum myndun. Neuropsychopharmacology 35, 4-26 (2010).
· 18.
Epping-Jordan, þingmaður, Markou, A. & Koob, GF Dopamín D-1 viðtakablokkarinn SCH 23390, sem er sprautað í dorsolateral rúmkjarna stríðsstöðvarinnar, lækkaði kókaín styrking í rottum. Brain Res. 784, 105-115 (1998).
· 19.
Martin-Fardon, R., Ciccocioppo, R., Aujla, H. & Weiss, F. Dorsal subiculum miðlar kaupin á skilyrtum afturköllun kókaínskoðunar. Neuropsychopharmacology. 33, 1827-1834 (2008).
· 20.
Limpens, JHW, Damsteegt, R., Broekhoven, MH, Voorn, P. & Vanderschuren, LJMJ Lyfjafræðileg örvun á prelimbískum heilaberki eykur þráhyggjuverðlaun í rottum. Brain Res.; 10.1016 / j.brainres.2014.10.045 (2014).
21.
Bellinger, LL & Bernardis, LL Dorsomedial hypothalamic kjarninn og hlutverk þess í inntöku hegðun og líkamsþyngdarstjórnun: Lærdómur frá skaðlegum rannsóknum. Physiol. Behav. 76, 431-442 (2002).
· 22.
Stratford, TR og Wirtshafter, D. Inndælingar á muscimol inn í þvagræsilyfjafræðilega kjarna, en ekki mediodorsal thalamic kjarna, örva fóðrun hjá rottum. Brain Res. 1490, 128-133 (2013).
· 23.
Harrold, JA, Dovey, TM, Blundell, JE & Halford, JCG CNS lystarleysi. Neuropharmacology 63, 3-17 (2012).
· 24.
Berthoud, H.-R. Taugakerfisstjórnun á matarlyst: Krossræður á milli heima og óstöðvandi kerfa. Appetite. 43, 315-317 (2004).
· 25.
Berridge, KC Matur verðlaun: Brain hvarfefni vilja og mætur. Neurosci. Biobehav. Rev. 20, 1-25 (1996).
· 26.
Voorhies, AC og Bernstein, IL Innleiðsla og tjáning á salt matarlyst: Áhrif á Fos tjáningu í kjarnanum. Behav. Brain Res. 172, 90-96 (2006).
· 27.
Beauchamp, GK & Bertino, M. Rottur (Rattus norvegicus) kjósa ekki saltaðan fastan mat. J. Comp. Psychol. 99, 240-247 (1985).
· 28.
Eschenko, O. et al. Kortlagning virkrar heilavirkni í rottum sem eru frjálslega upplifandi meðan á sjálfviljugum gangi stendur með því að nota mangan-auka MRI: Áhrif á langtímarannsóknir. Neuroimage 49, 2544-2555 (2010).
· 29.
Denbleyker, M., Nicklous, DM, Wagner, PJ, Ward, HG & Simansky, KJ Að virkja mu-ópíóíð viðtaka í hliðarbrjóstum í hliðaræðum eykur c-Fos tjáningu á forráðasvæðum sem tengjast kalorískum reglum, umbun og skilningi. Neuroscience 162, 224-233 (2009).
· 30.
Hernandez, L. & Hoebel, BG Matvælaverðlaun og kókaín hækka utanfrumu dópamín í kjarnanum, eins og mælt er með örvun. Life Sci. 42, 1705-1712 (1988).
· 31.
Zahm, DS et al. Fos eftir einföld og endurtekin sjálfs gjöf kókaíns og saltvatns í rottum: áhersla á basal forebrain og endurkvörðun tjáningar. Neuropsychopharmacology 35, 445-463 (2010).
· 32.
Oliveira, LA, Gentil, CG & Covian, MR Hlutverk septal svæðisins í fóðrunartruflunum sem valdið er af raförvun hliðarhimnunnar á rottum. Braz. J. Med. Biol. Res. 23, 49-58 (1990).
· 33.
Chase, MH Staðfesting á samstöðu að glýkínvirk eftirsætahömlun ber ábyrgð á atonia REM svefn. Sleep. 31, 1487-1491 (2008).
· 34.
Sirieix, C., Gervasoni, D., Luppi, P.-H. & Léger, L. Hlutverk hliðar paragigantocellular kjarnans í neti af þversögn (REM) svefn: rafeindafræðileg og líffræðileg rannsókn í rottum. PLoS ONE. 7, e28724; 10.1371 / journal.pone.0028724 (2012).
· 35.
Trepel, M. Neuroanatomie. Struktur og virkni 3rd ed. Urban & Fischer, München, 2003).
36.
Miller, AM, Miller, RB, Obermeyer, WH, Behan, M. & Benca, RM The pretectum miðlar snögga auga hreyfingu svefn reglugerð með ljósi. Behav. Neurosci. 113, 755-765 (1999).
· 37.
Léger, L. et al. Dópamínvirka taugafrumur sem tjá Fos meðan á að vakna og þrálátum svefn í rottum. J. Chem. Neuroanat. 39, 262-271 (2010).
37.
o
Þakkir
Rannsóknin er hluti af Neurotrition Project, sem er studd af FAU Emerging Fields Initiative. Enn fremur þökkum við Christine Meissner til að prófa handritið.
Höfundar upplýsingar
Samstarfsaðilar
1. Matvælafræðistofnun, efnafræði og lyfjafræði, Emil Fischer Center, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Þýskaland
o Tobias Hoch
o & Monika Pischetsrieder
2. Institute of Experimental og Clinical Pharmacology and Toxicology, Emil Fischer Center, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Þýskaland
o Silke Kreitz
o & Andreas Hess
3. Pattern Recognition Lab, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Þýskaland
o Simone Gaffling
4. School of Advanced Optical Technologies (SAOT), Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Þýskaland
o Simone Gaffling
Framlög
Hannað og hannað tilraunirnar: THMPAH Framkvæmdi tilraunirnar: THAH Greind gögnin: THSKSGAH Túlkuð gögnin THMPAH Stuðlað hvarfefni / efni / greiningarverkfæri: AHMP Skrifaði blaðið: THMPAH
hagsmuna
Höfundarnir lýsa ekki neinum samkeppnislegum hagsmunum.
Samsvarandi höfundur
Samsvar við Monika Pischetsrieder.
;