Sci Rep. 2018; 8: 2766.
Publicēts tiešsaistē 2018 Feb 9. doi: 10.1038/s41598-018-21046-0
PMCID: PMC5807356
Anotācija
Raksturlielumi, kas norāda uz garšīgas pārtikas pieejamību, iegūst spēju pastiprināt pārtikas meklēšanu un patēriņu. Pašreizējā pētījumā tika izmantota uzvedības, farmakoloģisko un analītisko metožu kombinācija, lai noskaidrotu Pavlovijas stimulējošās motivācijas lomu cue-potenciated barošanā. Mēs parādām, ka cūka, kas savienota ar saharozes šķīdumu (CS +), var nodot savu kontroli pār barošanu, lai stimulētu saharozes patēriņu jaunā tvertnē, un ka šī ietekme ir atkarīga no D1 dopamīna receptoru aktivācijas, kas, kā zināms, modulē citus formu motivācijas veidus. uzvedība, bet ne garšas garša. Mikrostrukturālas saharozes licking uzvedības analīzes atklāja, ka CS + biežāk palielināja biežumu, kādā žurkas, kas iesaistījās aktīvā licking uzvedībā, neradot ticamu ietekmi uz šo licking bouts ilgumu, tas bija pasākums, kas bija saistīts ar saharozes garšu. Turklāt mēs noskaidrojām, ka individuālās CS + atšķirības, kas izraisīja palielināto bout frekvences palielināšanos, bija saistītas ar kopējo saharozes uzņemšanu testā, atbalstot viedokli, ka šis process bija saistīts ar nozīmīgu ēšanas paradumu regulēšanu. Tāpēc pašreizējais pētījums (1) pierāda, ka no dopamīna atkarīgā Pavlovijas motivācijas procesa var būt starpnieks, kas nodrošina potenciālu barošanu, un (2) nosaka eksperimentālu un analītisku pieeju, lai analizētu šo uzvedības aspektu.
Ievads
Vides norādes, kas norāda uz garšīgu ēdienu pieejamību, var izraisīt spēcīgu pārtikas apetīti1-3 un veicina ēšanu, ja nav bada, kas ir novērota grauzējiem4,5 un cilvēkiem6-9. Šī uzvedības ietekme, kurai, domājams, ir svarīga loma pārēšanās un aptaukošanās jomā10-13, var pētīt, izmantojot cue-potenciated feeding (CPF) uzdevumu. Tipiskā CPF pētījumā izsalkušajiem dzīvniekiem tiek veikta kondicionēšana, kas sastāv no atkārtotiem pāriem starp kondicionētu stimulu (CS +; piemēram, dzirdes signālu) un nelielu daudzumu garšīgu ēdienu vai šķidrumu, piemēram, saharozes šķīdumu, ko tie patērē no tasītes atrodas fiksētā stāvoklī eksperimentālajā kamerā. Pēc tam viņiem tiek nodrošināta neierobežota piekļuve to tehniskās apkopes darbnīcai, lai nodrošinātu, ka tās pirms testēšanas ir pilnībā izvietotas. Pēc tam dzīvnieki tiek atgriezti kamerā un ļauts brīvi patērēt saharozi no krūzes, kamēr CS + tiek periodiski noformēts bezkontakta veidā. Šādos apstākļos dzīvnieki uzrāda izteiktu pārtikas patēriņa paaugstināšanos testa sesiju laikā ar CS + attiecībā pret sesijām ar nepārspējamu stimulu (CS−).
Lai gan šādi konstatējumi liecina, ka ārējās norādes var darboties neatkarīgi no fizioloģiskā bada, lai veicinātu barošanu, psiholoģiskie procesi, kas ir šīs ietekmes pamatā, nav stingri nostiprināti. Viena iespēja ir tā, ka norādes, kas saistītas ar garšīgu pārtikas patēriņu, iegūst refleksīvu vai pastāvīgu barošanas kontroli (ti, stimulēšanas reakcija). Ja tas ir primārais mehānisms, kas veicina CPF, tad CS + vajadzētu stimulēt patēriņu, izraisot specifisku barošanas uzvedību, kas tika izveidota, veicot Pavlovian kondicionēšanu. Tas atbildes mācīšanās viedoklis ir ticams, ja pārtikas avots tiek noteikts visā apmācībā un testēšanā, kā tas ir aprakstīts iepriekš. Lai gan šis scenārijs attiecas uz lielāko daļu CPF demonstrāciju, ir arī ziņojumi, ka ar pārtiku saistītie norādījumi var izraisīt barošanu jaunās vietās14-16, norādot, ka viņi var kontrolēt barošanu netieši. Viens no iespējamiem izskaidrojumiem ir tāds, ka šādi cēloņi pastiprina barošanu, izmantojot to pašu Pavlovijas stimulējošo motivācijas procesu, kas ļauj viņiem radīt un stimulēt instrumentālu uzvedību uzvedībā17,18. Šī motivācijas skatījums prognozē, ka CS + izraisīs vēlmi meklēt pārtiku, kas arī novestu pie barības, kad pārtika ir viegli pieejama. Alternatīvi, ņemot vērā pierādījumus tam, ka signāli par garšīgu pārtiku var uzlabot garšas stimulus19-21ir iespējams, ka norādes daļēji uzlabo barošanu, padarot pārtiku garšīgāku. Lai gan šis hedoniskais skats mehāniski atšķiras no motivējošā viedokļa, šie konti nav savstarpēji izslēdzoši un var izskaidrot dažādus CPF aspektus.10,22.
Viens no veidiem, kā atšķirt CPF motivējošos un hedoniskos kontus, ir noteikt, kā pārtikas pārojumi ietekmē barošanas mikrostruktūru. Ja grauzējiem ir atļauts brīvi patērēt saharozes šķīdumu vai citus garšīgus šķidrumus, viņi iesaistās dažāda ilguma licking, kas ir atdalīts ar neaktivitātes periodiem. Tā kā vidējais šo licking bouts ilgums nodrošina ticamu un selektīvu šķidruma garšas mērījumu23,24tiek uzskatīts, ka šo boutu biežumu kontrolē motivācijas procesi25-28. Tādējādi, ja CS + stimulē barošanu, palielinot saharozes garšu, tad minētais cue palielina licking bouts ilgumu, bet ne obligāti. Turpretī motivējošais viedoklis paredz, ka CS + vajadzētu izraisīt saharozes meklēšanu un patēriņu pat tad, ja dzīvnieki ir norūpējušies par citām darbībām, kas noved pie biežākiem, bet ne vienmēr ilgākiem, licking sitieniem.
Šajā pētījumā tika pētīta CS + piegādes ietekme uz saharozes licking mikrostruktūru, izmantojot divus CPF protokolus, kurā saharoze vienmēr bija pieejama tajā pašā vietā (1 eksperiments) un kurā avots tika mainīts apmācības un testēšanas laikā (eksperimenti 2 un 3), kas ļauj novērtēt CS + netiešo ietekmi. Mūsu pieeja, lai novērtētu šo reakciju neatkarīgo (vispārinātās) pārtikas pārī lietoto signālu ietekmi uz barošanu, tika veidota pēc Pavlovijas-instrumentālās pārneses (PIT) uzdevuma, kas tiek plaši izmantots, lai izpētītu atalgojuma pāra norādījumu stimulējošo ietekmi uz atalgojuma meklējumiem18,29,30. Mēs arī pieņēmām Pavlovian kondicionēšanas un testēšanas parametrus, ko parasti izmanto PIT pētījumos, lai atvieglotu salīdzināšanu ar šo literatūru. Ņemot vērā to, ka dopamīna D1 receptoru aktivitāte ir izšķiroša PIT izpausmei un citiem cue-motivētas uzvedības pasākumiem31-33 bet ir samērā nenozīmīgs attiecībā uz barošanas uzvedības hedoniskiem aspektiem25,28,34, mēs arī novērtējām D1 receptoru blokādes ietekmi uz cue-potenciizētu saharozes licking (3 eksperiments) kā turpmāku motivācijas lomu šajā ziņā. Visbeidzot, mēs analizējām šo eksperimentu saharozes licking datu mikrostruktūru, lai pārbaudītu, vai CPF tika selektīvi saistīts ar saharozes licking biežuma vai ilguma palielināšanos, kā to paredzēja attiecīgi CPF motivācijas un hedoniskie uzskati.
rezultāti
Cue-potentiated barošana ar cue, kas signalizē par pārtikas avotu
Pirmajā eksperimentā mēs pielietojām tradicionālu atbildes reakcijas saskaņotu CPF dizainu, kurā specifiskās reakcijas, kas nepieciešamas, lai patērētu saharozi, bija vienādas visās mācību un testēšanas fāzēs. Bada žurkām tika dota Pavlovian kondicionēšana 10 d, lai izveidotu CS + kā līdzekli saharozes pieejamībai pārtikas kausā vienā kameras pusē. Līdz pēdējai kondicionēšanas dienai kafijas ieraksti (± starp indivīdiem SEM) bija ievērojami lielāki CS + laikā (23.72 ± 2.79 minūtē), salīdzinot ar starp-izmēģinājuma intervālu [18.27 ± 3.25 minūtē; pārī paraugus t-pārbaude, t(15) = 3.13, p = 0.007]. Kausa ieraksti CS− laikā (8.60 ± 1.91 minūtē) būtiski neatšķīrās no starpmēģinājumu intervāla [10.69 ± 2.00 minūtē; sapāroti paraugi t-pārbaude, t(15) = −1.60, p = 0.130].
Pēc tam žurkas tika pakļautas diviem CPF testiem pārtikas stāvoklī, lai raksturotu CS + ietekmi uz saharozes licking. Katrā testā žurkām bija brīva piekļuve 2% vai 20% saharozes šķīdumam, ļaujot novērtēt saharozes garšas ietekmi uz CPF. Attēls 1a attēlo kopskaitu, kas novērots CS izmēģinājumu laikā, atkarībā no CS perioda, CS tipa un saharozes koncentrācijas. Dati tika analizēti, izmantojot vispārējus lineāros jaukto efektu modeļus (papildu tabula) S1). Svarīgi, ka bija nozīmīgs CS periods × CS tipa mijiedarbība, t(116) = 12.70, p <0.001. Turpmāka analīze (koncentrācijas laikā sabrūk) atklāja ievērojamu CS + pētījumu pieaugumu, p <0.001, bet ne CS− izmēģinājumi, p = 0.118, kas norāda, ka CS + efektīvāk nekā CS− palielināja saharozes licking, salīdzinot ar pirms CS līmeni. Mūsu analīze arī atklāja, ka šo norādes selektivitāti būtiski ietekmēja saharozes koncentrācija (trīsvirzienu mijiedarbība, p <0.001). Konkrēti, lai gan CS + ļoti efektīvi paaugstināja saharozes licking gan 2%, gan 20% apstākļos, ps <0.001, CS - 2% testā būtiski neietekmēja laizīšanas rādītājus, p = 0.309, bet izraisīja nelielu, bet ievērojamu 20% testa pieaugumu, p = 0.039. Tādējādi, kaut arī pārtikā savienotā bižele parasti bija efektīvāka, kontrolējot barošanu, šķiet, ka nesaistītajai biželei ir līdzīga ietekme, kad žurkām testa laikā tika atļauts patērēt ļoti garšīgu saharozes šķīdumu.
Cue-potenciated barošanas pārnešana uz jaunu pārtikas avotu
Tā kā saharoze bija pieejama tajā pašā avotā apmācības un testēšanas laikā 1 eksperimentā, nav skaidrs, vai novērotais CPF efekts ir atkarīgs no CS + spējas (1) motivēt žurkām, lai meklētu un patērētu saharozi vai (2), tieši izraisa specifisku kondicionēts reflekss, vai ieradums. Eksperiments 2 vairāk koncentrējās uz iepriekšējo hipotēzi, pārbaudot, vai CS +, kas saistīts ar saharozes piegādi pārtikas traukā, varētu motivēt saharozi licking no izteka kameras pretējā pusē testa laikā, salīdzināmu ar uzvedības parādībām, kas novērotas PIT.
Žurkas tika apmācītas ar tādu pašu Pavlovijas kondicionēšanas procedūru, kas tika izmantota eksperimentā 1, un līdz ar to pēdējās Pavlovijas kondicionēšanas dienas laikā tika izmantota specifiska iepriekšēja pieeja. Pārtikas krūzīšu pieejas (± starp indivīdiem SEM) bija lielākas CS + laikā (18.71 ± 1.73 minūtē), salīdzinot ar starp-izmēģinājuma intervālu [12.49 ± 0.98 minūtē; pārī paraugus t-pārbaude, t(15) = 3.02, p = 0.009]. Nebija būtiskas atšķirības starp CS− (9.41 ± 0.98 minūtē) un starpmēģinājumu intervālu [8.44 ± 0.88 minūtē; sapāroti paraugi t-pārbaude, t(15) = 0.98, p = 0.341].
Ņemot vērā, ka CS + ietekme uz saharozes licking eksperimentā 1 bija nedaudz izteiktāka, kad žurkām tika veikta 2% saharozes pārbaude, mūsu sākotnējā pārbaude ar saharozi bija pieejama jaunā avotā (izteka, ar ēdiena kausu ar necaurspīdīgu paneli - skatīt Metodes) koncentrējās uz šo stāvokli. Tomēr šajā testā saharozes licking būtiski neatšķīrās starp CS + (328.1 ± 84.8 laizām) un pirms CS + periodiem [245.6 ± 45.9 laiza; pārī paraugus t-pārbaude, t(15) = 1.07, p = 0.300]. Lai vēl vairāk atturētu no atbildes sacensībām un stiprinātu saharozes dzeršanu no snīpas, žurkām tika dotas 5 papildu apmācības sesijas, lai no sīpola laizītu 20% saharozes ar pārtikas trūkumu, ja nav CS. Žurkas pēc tam tika pilnībā piesēdinātas uz mājas chow un tika veiktas divas CPF pārbaudes ar saharozi, kas bija pieejama metāla snīpi. Pārbaužu laikā žurkām bija pastāvīga piekļuve 2% vai 20% saharozes šķīdumam atsevišķos testos (subjektu iekšienē, pasūtījums bija līdzsvarots).
skaitlis 1b liecina, ka šajā testēšanas kārtā CS + bija efektīvs, lai veicinātu saharozes dzeršanu jaunajā atrašanās vietā, lai gan šis cue nekad nebija tieši saistīts ar šo uzvedību. Jauktā efekta modeļa analīze (papildu tabula) S2) konstatēja būtisku CS tipa × CS perioda mijiedarbību, t(120) = 15.16, p <0.001, kas norāda, ka CS + efektīvāk paaugstināja saharozes licking nekā sākotnējais līmenis (CS pret pirms CS periodu, p <0.001) nekā CS− (CS pret pirms CS periodu, p = 0.097), tāpat kā 1. eksperimentā. Saharozes koncentrācija būtiski neietekmēja šī efekta bioloģisko selektivitāti (trīspusēja mijiedarbība, p = 0.319). Svarīgi ir tas, ka, lai gan pirms CS-periodā, salīdzinot ar pirms CS + periodiem, šķiet, ka t-testi norādīja, ka šī atšķirība nav statistiski nozīmīga 2% stāvoklī, t(15) = 1.66, p = 0.118 vai 20% stāvoklī, t(15) = 1.56, p = 0.139. Tas ir sagaidāms, ņemot vērā apmācības un testēšanas laikā izmantoto pseido-izlases veida izmēģinājumu struktūru, kas novērš sistemātiskas (starpmēģinājumu) pārnešanas sekas un neļauj paredzēt turpmāko izmēģinājuma veidu (vai laiku). Ir arī vērts atzīmēt, ka šiem pašiem dzīvniekiem 3. eksperimentā bija līdzīgs CS + specifisks lakošanas pieaugums, kad viņu pirms CS un pirms CS + laizīšanas rādītāji bija salīdzināmāki (sk. 1c, transportlīdzeklis).
Atkarība no D1 tipa dopamīna receptoriem
Eksperimenta 2 rezultāti liecina, ka CS + ieguva spēju pastiprināt saharozes patēriņu, izraisot barošanas uzvedību, kas nekad nav bijusi tieši saistīta ar šo cue, kas atbilst PIT līdzīgai motivācijas ietekmei. Ņemot vērā D1 tipa dopamīna receptoru nozīmi Pavlovijas stimulējošajā motivācijā31-33Eksperiments 3 pārbaudīja, vai šo receptoru bloķējošā darbība traucētu CPF ekspresiju. Tiem pašiem žurkām, kas tika izmantoti 2 eksperimentā, tika ievadīts pēdējais CPF testu pāris (20% saharoze) pēc pirmapstrādes ar SCH-23390 (0.04 mg / kg), selektīvu D1 antagonistu vai transportlīdzekli. Testa rezultāti parādīti 1. attēlā. 1c (arī papildu tabula S3).
Analīze atklāja zāļu ārstēšanas galveno ietekmi, \ t t(120) = −2.15, p = 0.034, jo saharozes laizīšanu parasti nomāc SCH-23390. Svarīgi ir tas, ka mēs atradām nozīmīgu zāļu × CS periods × CS tipa mijiedarbību, t(120) = −20.91, p <0.001, kas norāda, ka SCH-23390 īpaši izjauca CPF izpausmi. Patiešām, turpmākā analīze parādīja, ka, lai gan CS + transportlīdzekļa testā ievērojami palielinājās saharozes licking, salīdzinot ar pirms CS + līmeni, p <0.001, SCH + 23390 testā nebija CS + ietekmes, p = 0.982. Līdzīgi kā 1. eksperimentā novērotais cue vispārinājums, CS-izraisīja nedaudz nozīmīgu saharozes licking pieaugumu abos narkotiku apstākļos, ps ≤ 0.049. Tādējādi D1 tipa dopamīna receptoru antagonisms, lietojot SCH-23390, ievērojami pasliktināja CS + izraisīto barošanu, kas atbilst CPF stimulējošajam motīvam.
Sausā saharozes un saharozes koncentrācijas ietekmi uz barošanu
Eksperimentu 2 un 3 rezultāti liecina, ka šeit izmantotais jaunais PIT līdzīgais protokols atbalsta CPF stimulējošo motivācijas formu, jo norādes varēja motivēt barošanas uzvedību vietā, kas atšķiras no pārtikas avota, ko signalizē dators. Lai vēl vairāk pārbaudītu šo kontu, mēs pārbaudījām, vai CS + ierosinošā iedarbība uz saharozes dzeršanu bija saistīta ar specifiskām izmaiņām mikrosstrukturālajā licking uzvedības organizācijā. Kā aprakstīts iepriekš, licking bout ilgums mainās atkarībā no šķidruma garšas23,24tiek uzskatīts, ka biežums, ar kādu žurkas iesaistās jaunās licking spēlēs, atspoguļo atsevišķu motivācijas procesu25-28. Mēs mainījām saharozes koncentrāciju, lai manipulētu ar tā garšu, kā tas bija iepriekšējos ziņojumos23,35. Kaut arī augsta un zema saharozes koncentrācija atšķiras arī kaloriju saturā, plaši pētījumi ir parādījuši, ka bout ilguma pasākums ir jutīgs un selektīvs orosensorālās atlīdzības ietekmes mērījums, un tas ir nošķirams no kaloriju pārstrādes.35-38. Tādējādi CS +, kas izraisa stimulējošu motivāciju, būtu jāpalielina frekvences biežums, bet CS +, kas palielina uzņemšanu, padarot saharozi garšīgāku, jāveicina ilgāki bout ilgumi.
Lai nodrošinātu pietiekamu statistisko jaudu39, mēs sabruka dati visos iepriekš aprakstītajos testēšanas apstākļos, kas nav saistīti ar narkotikām (2% un 20% testi eksperimentam 1 un eksperimentam 2, un transportlīdzekļa stāvoklis eksperimentam 3). Kombinētie dati ir parādīti 1. attēlā. 2, atsevišķi attēloti kā kopējie liciki (a), bout frekvence (b) un bout ilgums (c). Attēls 2d uzrāda rastra paraugus ar diviem reprezentatīviem žurku licking uzvedības periodiem pirms CS + un CS + periodiem, kad testa laikā bija pieejami 2% un 20% saharoze. Saskaņā ar CPF motivējošo interpretāciju šīs žurkām bija tendence iesaistīties vairākos saharozes lickos CS + laikā nekā pirms-CS + periodā. Pretēji tam, bout ilgums bija garāks, kad žurkas patērēja garšīgāku 20% saharozes šķīdumu nekā patērējot 2% saharozi, kas bija acīmredzama pirms CS + un CS + periodiem. Tādējādi saharozes pāra cue nebija stipri ietekmēta. Patiešām, zīmējumi, kas redzami 1. attēlā. 2d apstiprināja kombinētās datu kopas lineāri jaukti efekta modeļi (sk. 1. att.). 2a – c un papildu tabula S4). Sekundāro jaukto efektu analīzēs atklājās, ka kategorija „Eksperiments” (1, 2, 3) kategoriski neietekmēja CS perioda × CS tipa mijiedarbību uz frekvences vai ilguma, ps ≥ 0.293, kas ļauj mums apvienot šos datus turpmākajām analīzēm. Interesanti, ka CS + spēja motivēt licking uzvedību atspoguļojās arī ievērojami ātrākā latentā, lai uzsāktu licking40-42 pēc CS + vs CS - sākuma [vispārējs lineāro jauktu efektu modelis (atbildes sadalījums = gamma, saite funkcija = log); t(306) = −2.71, p = 0.007], lai gan sākotnējā latentuma atšķirība bija salīdzinoši neliela (CS +: 1.16 sekundes ± 0.47; CS−: 2.79 sekundes ± 0.79).
CS perioda efekta mediācijas analīze
Ņemot vērā šos konstatējumus, mēs veicām statistikas starpniecības analīzi43 uz kombinētajiem datiem (1. att.). 2) lai noskaidrotu, vai CS + izraisītie saharozes dzeršanas veidi bija saistīti ar izmaiņām biežumā vai ilgumā. Attēls 3a parāda šīs analīzes vairākkārtējās starpniecības modeļa struktūru (CS periods). Kopumā bija ievērojama ietekme (kopā; c) no CS perioda par licking uzvedību, t(156) = 4.11, p <0.001, c = 5.22 [2.71, 7.73], jo CS + laikā bija vairāk laizījumu nekā pirms CS + periodā. Pēc tam mēs pārbaudījām, vai CS + līdzīgi ietekmēja mikrokonstrukcijas laizīšanu, un atklājām ievērojamu ar bioloģiju saistītu cēloņu pieaugumuM2), t(156) = 3.27, p = 0.001, a2 = 0.70 [0.28, 1.12], bet ne cīņas ilgums (M1), t(141) = 1.89, p = 0.061, a1 = 0.34 [-0.02, 0.69]. Tādējādi grupas līmenī CS + ietekme uz cīņas biežumu, bet ne uz cīņas ilgumu, līdzinājās tās ietekmei uz laizīšanu vispārīgāk.
Ja CS + ietekme uz licking ir atkarīga no tā ietekmes uz frekvences biežumu, tad (1) šie pasākumi ir jākoriģē, un (2) CS + efektam uz frekvences biežumu jāņem vērā CS + efekts uz kopējo laižu mērījumu. Novērtējot pirmo prognozi, tika konstatēts, ka, ignorējot CS periodu, gan bout frekvence, gan bout ilgums bija būtiski korelēti ar kopējām atnesēm, ps <0.001, kas nav pārsteidzoši, ņemot vērā, ka šie mikrostrukturālie pasākumi ir raksturīgi saistīti ar kopējo laizīšanu. Mūsu otrās prognozes novērtējums tomēr bija daudz atklātāks. Mēs izveidojām vairāku mediāciju modeli, lai pārbaudītu, vai šie mikrostrukturālie pasākumi izskaidroja ar CS + saistīto dispersiju kopējā laizīšanas pasākumā, iekļaujot cīņas biežumu un cīņas ilgumu kā fiksētus efektus kopā ar CS periodu. Citiem vārdiem sakot, mēs jautājām, vai dispersijas kontrole šajos laizīšanas pasākumos vājina CS + efektu, salīdzinot ar tā stiprumu iepriekš aprakstītajā vienkāršākajā (samazinātajā) modelī. Saskaņā ar starpniecību mēs noskaidrojām, ka tas ir tiešs CS perioda ietekme uz laizām (c") nebija nozīmīgs, t(139) = 0.90, p = 0.370, c'= 0.41 [−0.49, 1.30], kontrolējot bout frekvenci un ilgumu. Pēc tam mēs novērtējām CS + ietekmi uz licking caur katru no šiem potenciālajiem starpniekiem, un konstatējām, ka ir ievērojama netieša ietekme, ko izraisa frekvences biežums uz augļiem, a2b2 = 2.90 [1.18, 4.76], bet ne ilgāk, a1b1 = 1.71 [-0.09, 3.35]. Tādējādi šie dati norāda, ka CS + izraisītu laizīšanas pieaugumu galvenokārt nosaka cīņas biežuma palielināšanās, nevis cīņas ilguma palielināšanās, kas atbilst CPF motivācijas, nevis hedoniskajam kontam.
Saharozes koncentrācijas efekta mediāciju analīze
Mēs veicām otru mediācijas analīzi par kombinētajiem datiem (1. att.). 2), lai apstiprinātu, ka saharozes garša (koncentrācija) bija saistīta ar selektīvu bout ilguma palielināšanos (1. att.). 3b, Koncentrācija). Vienkāršotais modelis (bez fiksētām sekām biežumam vai ilgumam) atklāja, ka kopējās koncentrācijas ietekme uz kopējiem mātītēm nav nozīmīga, t(156) = 0.42, p = 0.678, c = 0.57 [−2.13, 3.27], kas norāda, ka kopējais saharozes laizīšanas līmenis testa laikā nebija stipri atkarīgs no saharozes koncentrācijas. Tas ir sagaidāms, jo saharozes garšas ietekme uz laizīšanu ir visredzamākā sākotnējo 2–3 minūšu patēriņa laikā44, pirms mūsu pirmā sesijas pirms CS laika. Tomēr saharozes koncentrācija būtiski ietekmēja bout ilgumu (M1), t(141) = 5.20, p <0.001, a1 = 0.88 [0.54, 1.21], ar 20% saharozes nodrošina ilgāku dzeršanu nekā 2% saharozes. Interesanti, ka saharozes koncentrācijai bija ievērojama nomācoša ietekme uz cīņas biežumu (M2), t(156) = −3.84, p <0.001, a2 = −0.83 [−1.26, −0.40], jo žurkām, dzerot patīkamāku šķīdumu, bija tendence iesaistīties mazāk cīņās. Tādējādi ar koncentrāciju saistītu cīņas ilguma pieaugumu kompensēja samazināšanās. Saskaņā ar to mūsu pilnīgais starpniecības modelis, kas ietvēra fiksētus efektus cīņas ilgumam un biežumam, neliecināja par koncentrācijas tiešu ietekmi uz laizīšanu, t(139) = 0.45, p = 0.650, c'= 0.23 [−0.76, 1.22]. Tomēr bija ievērojamas netiešas, bet pretējas sekas, ko izraisīja biežums, a2b2 = −3.49 [−5.50, −1.58] un cīņas ilgums, a1b1 = 4.46 [2.96, 5.95] par pilnīgu laizīšanas uzvedību.
Individuālās atšķirības CS perioda iedarbībā un koncentrācijā uz lizaina mikrostruktūru
Starpniecības modeļos atklājās, ka bout frekvence un ilgums spēlē atšķirīgu lomu CS + un saharozes koncentrācijas ietekmi uz licking grupā, bet neattiecas uz to, kā šādas iedarbības izpaužas atsevišķās žurkās, kas var būt svarīgi, lai izprastu indivīdu neaizsargātība pret pārēšanās. Ņemot vērā mediācijas analīzes rezultātus, mēs paredzējām, ka atsevišķas žurkas CS + perioda laikā rādīs neto pieaugumu bout frekvencē, salīdzinot ar sākotnējo, bet neparādītu nekādas konsekventas vai ticamas izmaiņas bout ilgumā. Turklāt tika prognozēts, ka atsevišķas žurkas parādīs ilgākus, bet retākus licking sitienus, lietojot 20% saharozi, salīdzinot ar 2% testu. Att. 3c un d parādīt individuālas atšķirības attiecīgi CS perioda (CS + - pre-CS +) un saharozes koncentrācijas (20% –2%) ietekmē uz cīņas biežumu un ilgumu (apvienoto datu analīze, kas parādīta XNUMX. attēlā). 2). CS + palielināts rašanās biežums žurkām 67%. 3c), kur aptuveni vienāds skaits šo žurku parādīja arī bout ilguma pieaugumu (34%) vai ne (33%). Chi kvadrāta labuma pārbaude, pieņemot, ka četros kvadrantos ir vienādi sadalīti datu punkti, atklāja būtisku sadalījuma asimetriju, χ2(3) = 10.91, p = 0.012. Patiešām, Δ vidējais lielumsBiežums izplatība bija ievērojami lielāka nekā 0, t(66) = 4.80, p <0.001, savukārt Δ vidējais lielumsilgums izplatīšana būtiski neatšķīrās no 0, t(66) = 1.80, p = 0.076. Attiecībā uz koncentrācijas efektu (XNUMX. att.) 3d), vairums žurku (58%) eksponēja ilgāk un retāk sastopamie celiņi ar 20% pret 2% saharozi un chi-kvadrāta piemērotības testa kvalitāte apstiprināja, ka dati nav vienmērīgi sadalīti kvadrantos, χ2(3) = 31.85, p <0.001. Patiešām, mēs atklājām, ka Δ vidējais lielumsBiežums izplatība bija ievērojami mazāka par 0, t(51) = −4.22, p <0.001, bet Δ vidējais rādītājsilgums izplatība bija ievērojami lielāka nekā 0, t(51) = 4.18, p <0.001.
Mikrostrukturālie saharozes patēriņa prognozētāji
Dati attēlā Nr. 3c liecina, ka CS + iedarbība ir ievērojami mainīga, un ka dažas žurkas bija īpaši jutīgas pret šo motivējošo ietekmi. Lai gan ir iespējams, ka šīs žurkas varēja kontrolēt kopējo saharozes patēriņu, dzerot mazāk CS + trūkuma dēļ, turpināja analizēt apvienoto datu kopu (1. att.). 2) apstiprināja, ka šie CS + izraisītie rašanās biežuma pieaugumi bija saistīti ar pārēšanās. Konkrēti, mēs noskaidrojām, ka žurkas, kurām bija pozitīva ΔBiežums punktu skaits CS + izmēģinājumu laikā (apakšgrupas Freq Dur, Dur ↓ un Freq ↑, Dur ↑. 3C) patērēja ievērojami vairāk saharozes nekā žurkām, kuras nav (apakšgrupas Freq ↓, Dur ↓ un Freq ↓, Dur ↑), t(63) = 2.27, p = 0.026 (att. 4a). Šīs attiecības saglabājās, kad ΔBiežums tika uzskatīts par nepārtrauktu mainīgo, t(63) = 2.19, p = 0.032 (att. 4b) un nav atkarīga no saharozes koncentrācijas, koncentrācija × ΔBiežums, t(63) = 0.64, p = 0.528.
diskusija
Mēs noskaidrojām, ka cūka signālu saharozes pieejamība spēja pastiprināt saharozes uzņemšanu žurkām neatkarīgi no tā, vai šis signāls arī norādīja uz īpašām darbībām, kas nepieciešamas, lai iegūtu saharozi (1 eksperiments) vai arī (eksperimenti 2 un 3). Pēdējais konstatējums ir īpaši interesants, jo tas, visticamāk, nebūs atkarīgs no iepriekš veiktu kondicionētu barošanas reakciju (vai stimulu-atbildes paradumu) izpildes, un tā vietā iesaka, ka šādi signāli iegūst emocionālas un / vai motivējošas īpašības, kas ļauj tiem elastīgi pārvietoties kontroli pār barošanas darbībām. Šī tendence, ka vides stimuli veicina pārtikas patēriņu pat tad, ja nav viegli pieejama barošanas kārtība, šķiet, ir noderīgs un selektīvs Pavlovijas procesa dzīvnieku modelis, kas atbalsta cue-izsauktos pārtikas alkas un pārēšanās cilvēkiem.1-3. Lai gan ir bijuši ziņojumi par to, ka ar uzturu saistītie stimuli var veicināt barošanu ar atbildi neatkarīgi14-16vairumā CPF eksperimentu pārtikas avots tiek fiksēts visā apmācības un testēšanas fāzē, un tāpēc sniedz tikai ierobežotu informāciju par psiholoģisko procesu būtību, kas ir šīs ietekmes pamatā. Pašreizējais pētījums demonstrē pārtikas pārojošo rādītāju vispārējo eksitējošo ietekmi uz barošanas uzvedību, izmantojot procedūru, kas modelēta pēc PIT uzdevuma, kas tiek plaši izmantots, lai izpētītu pārtikas pāra norādes vispārējo motivācijas ietekmi uz pārtikas meklēšanu. Piemēram, tāpat kā PIT, pašreizējo uzdevumu var izmantot, lai novērtētu tendenci, ka cue iegūst motivācijas īpašības, kas vispārina jaunu vietu. Mēs arī aizņēmām apmācības un testēšanas parametrus (piemēram, cue ilgumu, starpprocedūras intervālus un pastiprinājuma grafiku), ko parasti izmanto PIT, veicinot salīdzināšanu starp pētījumiem. Tādējādi šī pieeja var nodrošināt lielāku eksperimentālu kontroli, lai nākotnē varētu izpētīt iespējamās atšķirības psiholoģiskos un / vai bioloģiskos procesos, kuru pamatā ir pāvlova kontrole pār instrumentālo vai lietojošo uzvedību.
Pašreizējā pētījumā konstatēts, ka D1 dopamīna receptoru aktivizēšana ir būtiska, lai izpaustu šo atbildes reakciju neatkarīgo CPF formu, kas palīdz atbalstīt motivējošu motivācijas interpretāciju, ņemot vērā dopamīna signalizācijas vispārējo nozīmi un D1 receptoru aktivāciju tieši Pavlovianas izteiksmē. līdz instrumentālai pārsūtīšanai18,29-32,45,46. Ņemot vērā pierādījumus tam, ka dopamīns ir relatīvi nenozīmīgs pārtikas stimulantu hedonisko īpašību apstrādei25,28,34, šķiet maz ticams, ka D1 antagonistam būtu ietekme, pārtraucot CS + spēju mainīt saharozes garšas sajūtu testa laikā. Šo motivējošo interpretāciju apstiprina arī mūsu mikrostrukturālā lizas analīze, kurā konstatēts, ka norādes palielināja barošanu, galvenokārt, izceļot vairāk licking sitienu, nevis pagarinot šo sitienu ilgumu. Tā vietā trasēšanas ilgums mainījās atkarībā no saharozes garšas, kā tas ir labi zināms23,24,26,27. Interesanti, ka mūsu statistikas starpniecības analīze atklāja, ka, lai gan žurkas, kas iesaistījās ilgākos bouts, licking 20% pret 2% saharozi, tās arī parādīja kompensācijas samazināšanos. Tāpēc šī manipulācija ar garšu varēja ietekmēt veidu, kādā žurkas veidoja saharozes devu, neietekmējot to vispārējo barošanas līmeni. Pretstatā tam, šāds kompensējošais efekts nebija redzams CS + izmēģinājumu laikā, kas, šķiet, atspoguļo neto pieaugumu licking darbībā, kas novērota izmēģinājumos ar šo cue. Turklāt žurkām, kas CS + pētījumos palielināja bout frekvenci, arī palielinājās kopējā saharozes patēriņa līmenis. Šādi konstatējumi liecina, ka pārtikas pārī savienotās norādes (1) var regulēt barošanas uzvedību, un (2) ir efektīvākas pārēšanās nekā saharozes garšas manipulācijas, vismaz šeit pārbaudītajos apstākļos.
Pašreizējie rezultāti arī izskaidro dopamīna lomu barošanas uzvedības regulēšanā, ja nav skaidru pārtikas pāra norādījumu. Iepriekšējie pētījumi liecina, ka D1 dopamīna antagonista sistēmiska ievadīšana SCH23390 nomāc nesaņemts saharozes patēriņš, samazinot bout frekvenci, nemainot bout ilgumu25,26, kas ir līdzīgs dopamīna deficīta pelēm uzrādītajam licking modelim47. Lai gan psiholoģiskie mehānismi, kas kontrolē bout frekvenci šādās situācijās, nav skaidri, ir ierosināts, ka kontekstuālie un / vai interoceptīvie signāli, kas ir saistīti ar barošanu, iegūst iespēju slepeni motivēt jaunus pārtikas meklējumus un patēriņu.25,26. Mūsu rezultāti sniedz zināmu atbalstu šīs interpretācijas ticamībai, parādot, ka jaunus licking sitienus var izsaukt ar skaidri izteiktiem pārtikas savienojumiem, un ka šī ietekme ir atkarīga arī no D1 dopamīna receptoru aktivācijas.
Kā minēts citur5,10iepriekšējā pētījumā par dopamīna lomu CPF ir bijis salīdzinoši maz. Tomēr vienā agrīnā pētījumā tika konstatēts, ka nespecifiska dopamīna receptoru antagonista α-flupentiksola pavājināta CS + lietošana izraisīja pārtikas meklēšanu, bet atstāja neskartu, ka spēja palielināt pārtikas patēriņu.48, kas, šķiet, ir pretrunā ar mūsu konstatējumu, ka D1 antagonisms traucē cūku izraisītu saharozi. Abos pētījumos ir daudz atšķirīgu procesuālo atšķirību, kas varētu izskaidrot šo acīmredzamo neatbilstību. Piemēram, var būt, ka mūsu selektīvā D1 dopamīna pārneses manipulācija ir efektīvāka CS + ietekmes uz pārtiku uzņemšanai. Turklāt šajā iepriekšējā pētījumā48Pārtikas trūkuma žurkas tika apmācītas un pārbaudītas viņu mājas būros, izmantojot unikālu Pavlovijas kondicionēšanas procedūru, kurā tika izmantots signāls barošanas sesiju signālam, kas tika sadalīts pa visu dienu. Vēlāk tas tika pierādīts kā efektīvs barošanas veicināšanā pat tad, ja žurkām netika veikta pārbaude. Šīs apmācības raksturs un apjoms, kā arī tas, ka nepieciešamās barošanas reakcijas mācību un testēšanas fāzēs nemainījās, liecina, ka šis CPF protokols var būt veicinājis parastās (stimulēšanas reakcijas) barošanas reakcijas izmantošanu testēšanas laikā. Ņemot vērā, ka pārkvalificēšana var padarīt cue-provocēto pārtiku, kas nav jutīga pret dopamīna signalizācijas manipulācijām49var būt, ka šī iespējamā CPF forma ir mazāk atkarīga no dopamīna nekā šeit aprakstītā motivācijas forma.
Lai gan vēl ir daudz jānosaka par dopamīna lomu CPF, ir zināms, ka šī uzvedības parādība ir atkarīga no ghrelīna.50-52 un melanīna koncentrējošais hormons53 neiropeptīdu sistēmas, kas ir būtiski iesaistītas abu barošanas paradumu regulēšanā10 un dopamīna signalizācija54-56. Interesanti, ka ghrelīna apetītes stimulējošā iedarbība ir atkarīga no šī hormona spējas modulēt mesolimbisko dopamīna signalizāciju57-60. Piemēram, tendenci, ka ghrelin uzlabo pārtikas meklēšanu un patēriņu, neietekmējot pārtikas garšu (licking bout ilgums), var inhibēt, vienlaikus lietojot D1 dopamīna receptoru antagonistu SCH-23390.60. Pamatojoties uz šādiem atklājumiem, var sagaidīt, ka līdzīga mijiedarbība starp ghrelīnu un dopamīnu var būt par pamatu pārtikas pārī savienoto rādītāju motivācijai ietekmēt barošanu.
Kaut arī pašreizējie konstatējumi liecina, ka pārtikas pārojumi var stimulēt pārēšanās, motivējot jaunus barošanas posmus, šādas norādes var arī ietekmēt barošanu ar citiem procesiem. Mūsu kontroles nodošanas pieejas netieša nozīme ir atzīšana, ka barošanas norādes var izraisīt uzņemšanu, tieši izraisot konkrētu barošanas uzvedību. Turklāt, lai gan CS + pašreizējā pētījumā ticami nemaina bout ilgumu, nesen veiktais pētījums, kurā tika izmantots parastāks CPF protokols ar fiksētu pārtikas avotu, atklāja pierādījumus tam, ka barošanas norādes var pagarināt licking bouts53. Atbilstoši tam ir iepriekšējie ziņojumi, ka norādes, kas saistītas ar garšīgu pārtiku, var palielināt apetītisku orofaciālu reakciju uz garšas stimuliem.19-21, vēl viens garšas hedonikas vai „patika” mērs. Tādējādi, visticamāk, pārtikas produktu norādes var veicināt barošanu vairākos maršrutos, izraisot alkas, izraisot īpašas barības reakcijas un / vai padarot pārtikas garšu labāk10. Šie procesi var būt par pamatu atšķirīgām ievainojamām vietām, lai cue-potenciated overeating, iespējams, izskaidrojot individuālās atšķirības jutīguma pret šo ietekmi1,61,62. Pašreizējie atklājumi liecina par efektīvu pieeju, lai selektīvi analizētu CPF motivējošo komponentu žurkām.
Metodes
Priekšmeti un aparāti
Pieaugušas Long Evans žurku tēviņi (N = 32 žurkas kopā; n = 16 1. eksperimentā un n = 16 2. un 3. eksperimentā), kuru svars pēc ierašanās bija 370–400 g, pāris tika ievietoti caurspīdīgos plastmasas būros temperatūras un mitruma apstākļos. kontrolēts vivārijs. Žurkām bija ad libitum piekļūt ūdenim savos mājas būros visā eksperimentā. Žurkas tika novietotas uz pārtikas ierobežošanas grafika noteiktās eksperimenta fāzēs, kā norādīts turpmāk. Lopkopības un eksperimentālās procedūras apstiprināja UC Irvine institucionālā dzīvnieku kopšanas un lietošanas komiteja (IACUC), un tās bija saskaņā ar Nacionālās pētniecības padomes rokasgrāmatu par laboratorijas dzīvnieku aprūpi un lietošanu.
Uzvedības procedūras tika veiktas vienādās kamerās (ENV-007, Med Associates, St Albans, VT, ASV), kas atrodas skaņas un gaismas novājinātās kabīnēs. Saharozes šķīdumu var nogādāt caur šļirces sūkni padziļinātā plastmasas traukā, kas centrāli atrodas katras kameras vienā gala sienā, 2.5 cm virs nerūsējošā tērauda režģa grīdas. Fotobeam detektors, kas novietots pie pārtikas tvertnes ieejas, tika izmantots, lai uzraudzītu ar saharozes patēriņu saistītos galvas ierakstus, kā arī kondicionētas pieejas reakcijas Pavlovijas kondicionēšanas sesiju laikā. Atsevišķās testēšanas sesijās (eksperimenti 2 un 3) saharozes šķīdumu var iegūt, nogriežot gravitācijas padeves metālu, kas novietots ~ 0.5 cm, 1.3 cm caurumā, kas atrodas gala sienā pretī ēdiena kausam. Testa sesiju laikā, izmantojot kontaktliksometru (ENV-250B, Med Associates, St Albans, VT, ASV), pastāvīgi tika reģistrētas atsevišķas ēdiena kausiņu un metāla iztekas. Balts, necaurspīdīgs plexiglass panelis tika novietots gala sienas priekšā, kurā tika ievietota pārtikas krūze visu sesiju laikā, kad no metāla izteka varēja iegūt saharozi. Mājokļa (3 W, 24 V) apgaismojums un ventilators nodrošināja ventilāciju un fona troksni.
Pavlovijas kondicionēšana
Žurkas tika ievietotas pārtikas ierobežošanas shēmā, lai saglabātu ķermeņa svaru aptuveni 85% no brīvā barošanas ķermeņa svara pirms žurnāla apmācības 2 d, kurā viņi saņēma 60 piegādes 20% saharozes šķīdumu (0.1 ml) katrā. dienas sesija (1 h). Tad žurkas saņēma 10 d no Pavlovijas kondicionēšanas. Katra ikdienas kondicionēšanas sesija sastāvēja no 6 minūšu 2 minūšu skaņdarbu sērijas (CS +; vai nu 80-dB balts troksnis vai 10-Hz klasteris), ar izmēģinājumiem atdalot ar mainīgo 3 min intervālu (diapazons 2 – 4) . Katra CS + izmēģinājuma laikā 0.1% saharozes šķīduma (w / v) 2 ml alikvotas (piegādātas pa 20 sec) tika piegādātas pārtikas traukā saskaņā ar 30-sec izlases grafiku, kā rezultātā vidēji četras saharozes piegādes vienā pētījumā . Pēdējā kondicionēšanas dienā žurkām tika dota arī otrā sesija, kurā alternatīvais cue (CS−, alternatīvais dzirdes stimuls) tika prezentēts tādā pašā veidā kā CS +, bet netika savienots ar saharozes šķīdumu. Prognozējošā uzvedība tika mērīta, salīdzinot kausu metožu ātrumu (fotobūves pārtraukumi) laika posmā starp CS sākumu un pirmo saharozes piegādi (lai izvairītos no bezsamaņas barošanas uzvedības atklāšanas), kas bija pretrunā ar kausu metožu ātrumu starpsavienojumu laikā. izmēģinājuma intervāls. Pēc tam visām žurkām tika dotas piecas dienas ad libitum piekļuve viņu uzturēšanas diētai pēc pēdējās Pavlovian kondicionēšanas sesijas pirms papildu testēšanas.
Cue-potenciated barošanas tests
eksperiments 1
Šajā eksperimentā tika novērtēta CS + ietekme uz saharozes šķīduma patēriņu no tāda paša ēdiena glāzes, kas izmantota treniņā, tādā veidā, ka kondicionētā reakcija uz šo cue (ti, glāzes metodi) bija saderīga ar uzvedību, kas nepieciešama, lai iegūtu saharozi testa laikā. Pēc atgriešanās zaudēja Pavlovijas kondicionēšanas laikā, žurkas saņēma pāris CPF testus, kas tika atdalīti ar 48 h, kuru laikā žurkas palika netraucēti savā dzimtenē. Katras CPF sesijas laikā (86 min kopējais ilgums), 2% vai 20% saharozes šķīdumu nepārtraukti darīja pieejamu pārtikas traukā, uzpildot šo krūzi ar 0.1 ml saharozes, kad žurka šķērsoja fotorūvi (glāzes). Tomēr, lai novērstu pārmērīgu kafijas piepildīšanu, saharozes ievadīšana tika veikta tikai tad, ja kopš pēdējās saharozes ievadīšanas bija pagājis vismaz 4 s un ja žurkām starplaikā bija veiktas vismaz piecas laktas. Šīs sesijas laikā katrs no 2 minūšu dzirdes stimuliem netika parādīts 4 laikos pseidoganduma secībā (ABBABAAB), atdalīts ar fiksētu 8 min intervālu. Pirmais pētījums sākās 8 min pēc sesijas sākšanas, lai ļautu sātiguma indukcijai pirms to uzvedības ietekmes novērtēšanas. Izmēģinājuma rīkojums tika līdzsvarots ar Pavlovijas mācību apstākļiem, tāds, ka pirmais prezentētais CS bija pusei priekšmetu CS +, bet pārējiem priekšmetiem - CS−. Saharozes koncentrācijas testēšanas secība tika līdzsvarota arī tad, kad puse no katra stāvokļa pirmo reizi saņēma 2% testu un 20% testēja otro, un puse - pretējo izkārtojumu (ti, visi dzīvnieki saņēma abas koncentrācijas atsevišķos testos).
eksperiments 2
Šajā eksperimentā mēs pētījām CS + ietekmi uz saharozes šķīduma patēriņu no cita avota, nekā tas tika izmantots Pavlovian kondicionēšanas laikā, tādā veidā, ka kondicionētā reakcija uz šo bižele bija nesaderīga ar uzvedību, kas nepieciešama, lai pārbaudītu saharozi. Pirmais veiktais tests ietvēra tikai 2% saharozes stāvokli. Pēc tam, kad žurkām bija ļauts atgūt svaru, kas tika zaudēts Pavlovijas kondicionēšanas laikā, viņiem tika dotas divas dienas sesijas (86 min ilgums), kurās tām bija neierobežota piekļuve 2% saharozes šķīdumam no metāla izplūdes caurules, kas novietota mazā caurumā. gala sienu pret pārtikas krūzi. Balts Plexiglas panelis tika novietots sienas priekšā, kurā tika ievietota pārtikas krūze sesiju laikā ar izteku piekļuvi (ieskaitot turpmākos CPF testus), lai atturētu dzīvniekus no saharozes meklējumiem šajā vietā. Šīs sesijas tika izstrādātas, lai dotu žurku pieredzi dzert saharozi no jauna avota, ja nav dzirdamu signālu. Nākamajā dienā žurkas saņēma vienu CPF testa sesiju, kā aprakstīts eksperimentā 1, izņemot to, ka 2% saharoze bija nepārtraukti pieejama metāla iztekā, nevis kausā.
Tā kā šajā pirmajā testā bija maz pierādījumu par CPF, iespējams, pateicoties reakcijas konkurencei starp CS + izraisītajiem ēdiena kausiņiem un izteku pieejas uzvedību, mēs nodrošinājām žurku papildu izplūdes treniņu (bez CS +), lai stiprinātu saharozi, kas meklējami iztekā un atturētu ēdiena krūzīšu pieeja, kad izteka bija pieejama (jo tā tika pārklāta ar paneli). Tādēļ žurkas tika ievietotas atpakaļ uz pārtikas ierobežošanas grafiku (tāpat kā Pavlovijas kondicionēšanas fāzē), pirms tika dotas 5 d papildu smailes treniņu sesijas, un katrai no šīm sesijām bija 10 min piekļuves 20% saharozes šķīdumam. Tad žurkām tika dota 4 d no ad libitum piekļūt mājās, lai ļautu viņiem atgūt svaru, kas zaudēts šajā fāzē. Pēc tam žurkas tika akūti pārtikušas (20 h) pirms Pavlovijas pārkvalifikācijas sesiju saņemšanas ar CS + un CS−, kā tas bija pēdējās sākotnējās apmācības dienas laikā (ti, ar 20% saharozi, kas tika ievadīta pārtikas kausā CS + izmēģinājumu laikā). Ņemiet vērā, ka šo un visu turpmāko Pavlovijas pārkvalifikācijas sesiju laikā izteka tika izņemta no kameras. Tad žurkas tika ievadītas ~ 20 h no ad libitum piekļuve mājas govīm pirms divu CPF testu veikšanas, izmantojot metāla izteku, kas bija identiski pirmajam testam, izņemot to, ka žurkām tika piešķirta piekļuve 2% vai 20% divos atsevišķos testos (kā 1 eksperimentā).
eksperiments 3
Pēc tam, kad pēdējās testēšanas kārtas laikā ar izteku atraduši vairāk būtisku pierādījumu par CPF, 2 eksperimenta žurkām tika veikta papildu pārbaude, lai novērtētu šīs ietekmes atkarību no dopamīna signalizācijas ar D1 dopamīna receptoriem. Žurām vispirms tika dota 10 minūšu pārejas pārkvalifikācijas sesija, kurā viņiem tika dota piekļuve 20% saharozes šķīdumam. Tā kā žurkām atkal atgriezās normālā ķermeņa masā ad libitum pēc akūta 20-h pārtikas trūkuma, mēs izmantojām šo procedūru, lai nodrošinātu, ka žurkas bija izsalkušas šajā krūzīšu pārkvalifikācijas sesijā un turpmāko Pavlovijas pārkvalificēšanās laikā (CS + un CS- sesijas, kā iepriekš), kas notika dienā pirms katra divi galīgie CPF testi. Žurkām tika dots vismaz 20 h no ad libitum piekļūt mājās pirms katras testa sesijas. Šajā pēdējās CPF testēšanas kārtā žurkām bija nepārtraukta piekļuve 20% saharozei no izteka abās testa sesijās. Piecpadsmit minūtes pirms katra testa žurkām tika ievadīta ip injekcija (1 ml / kg) vai nu sterilā fizioloģiskā šķīdumā, vai SCH-23390 (selektīvs D1 dopamīna receptoru antagonists), lietojot devu (0.04 mg / kg), kas ir pietiekama, lai nomāktu saharozes patēriņu.25,34,63. Žurkas tika pārbaudītas abos zāļu apstākļos, līdzsvarojot testa secību.
Datu analīze
Galvenais atkarīgais pasākums bija individuāli laizieni, kas visu CPF sesiju laikā tika reģistrēti ar 10 ms izšķirtspēju, izmantojot kontakta likometru. Ļoti reti, veicot lickometra mērījumus, mēs atklājām artefaktus, ko izraisīja ilgstošs kontakts starp žurku (ķepa vai mute) un saharozi (vai metāla snīpi). Šie artefakti bija augstas frekvences lickometra atbildes (> 20 Hz). Ņemot vērā, ka žurkām maksimālais laizīšanas ātrums ir <10 Hz64, mēs izslēdzām visas iespējamās lick atbildes, kas radušās pēdējās (ne-artefakta) laizīšanas 0.05 sekunžu laikā, kas atbilst 20-Hz atslēgšanas frekvencei. Seansi, kuros tika izslēgti vismaz 20% no lick atbildēm, ņemot vērā šo kritēriju, tika pilnībā izslēgti no analīzes (1 sesija no 1 žurka eksperimentā 1).
Licking uzvedība
Katrai sesijai mēs noteicām kopējo periodu skaitu (Pre-CS +, CS +, Pre-CS−, CS−). Tā kā mūsu primārais atkarīgais pasākums (kopējais licks) ir skaitļu mainīgais, šie dati tika analizēti, izmantojot vispārējus lineāros jaukto efektu modeļus ar Poisson atbildes sadalījumu un žurnāla saiti. 65-68. Šī statistiskā pieeja ļauj parametru novērtēšanu kā stāvokļa (fiksēto efektu) un indivīda funkciju (izlases efekti). Eksperimentos 1 un 2 fiksēto efektu struktūra ietvēra vispārēju pārtveršanu, trīsceļu mijiedarbību starp CS periodu (Pre, CS) × CS Type (CS−, CS +) × Koncentrācija (2%, 20%) un visi galvenās sekas un mijiedarbība. Eksperimentam 3 narkotiku (transportlīdzeklis, SCH) tika aizstāts ar koncentrāciju, lai pielāgotos eksperimentālās dizaina izmaiņām. Šie mainīgie bija visi subjektiem mainīgie, kas tika uzskatīti par kategoriskiem prognozētājiem un efektu kodētiem. Nejauša efekta modeļa izvēle ietvēra modeļa noteikšanu, kas samazināja Akaike informācijas kritēriju 69vienlaikus nodrošinot, ka datu punktu skaits uz vienu parametru nav zemāks par 10 70,71. Izmantojot šos kritērijus, labākais nejaušības efekta struktūra dažādos eksperimentos ietvēra nejaušus korekcijas, kas koriģētas atbilstoši CS periodam, CS tipam un koncentrācijai (vai narkotikai)72. Visas statistiskās analīzes tika veiktas MATLAB (The Math Works; Natick, MA). Alfa līmenis visiem testiem bija 0.05. Tā kā visi prognozētāji bija kategoriski, efekta lielumu atspoguļoja nestandarta regresijas koeficients 73, ziņots kā b teksta un modeļa rezultātu tabulās. Mijiedarbības post hoc analīzes tika veiktas, izmantojot post hoc F- vienkāršo efektu pārbaude, izmantojot visaptverošo analīzi, izmantojot coefTest funkcija MATLAB.
Licking uzvedības mikrostrukturālā analīze
Atsevišķi atlaidi tika klasificēti kā sākums vai turpinājums licking bout. Bout tika norobežots kā vairāki secīgi atlaidi, kuros interlick intervāli (ILI) nepārsniedza 1 s74. Kad vismaz 1 s bija pagājuši no pēdējās laizīšanas, nākamais laizījums tika izraudzīts par jauna sitiena sākumu. Bout frekvence un ilgums tika aprēķināts, vispirms sadalot sesijas pirms CS un CS periodiem, kā tas tika darīts iepriekš minētajās analīzēs. Šajos periodos katrs laizīšana, pirms kura bija vismaz 1 perioda periods, tika izraudzīta kā bout. Katra sitiena ilgums tika aprēķināts kā laika intervāls starp pirmo un pēdējo ķeksīti. Atsevišķi atrauti, kas izpaužas izolēti, netika uzskatīti par daļu no bout. Lai maksimāli palielinātu izlases lielumu turpmākajām mediācijas analīzēm39, lai novērtētu CS perioda, CS tipa un koncentrācijas uz šiem mikrostrukturālajiem pasākumiem vispārējos efektus, eksperimentu biežums un ilguma dati tika apkopoti. 23390 eksperimenta dati no SCH-3 stāvokļa šajās analīzēs netika iekļauti.
Šie dati tika analizēti, izmantojot vispārējus lineāros jaukto efektu modeļus, kuros iekļauta CS perioda x CS tipa × koncentrācijas (un visu zemāko kārtu mijiedarbība un galvenās sekas) fiksēta efekta struktūra un nejauša blakusparādību struktūra, kas koriģēta ar CS periodu , CS tips un koncentrācija. Tāpat kā analizējot kopējo licking uzvedību, no analīzes tika izņemta viena sesija vienam eksperimentam no 1. Bout frekvences analīze izmantoja Poisson atbildes sadalījumu ar log saite funkciju frekvenču datu skaita veida rakstura dēļ. Bout ilguma analīze izmantoja gamma atbildes sadalījumu ar log link funkciju, jo bout ilgums ir nepārtraukts mērījums, kas ierobežots starp 0 un + ∞. Salīdzinājumam, šī pati analīze tika veikta uz visiem eksperimentiem sagrūkušām kopējām atnesēm, kurās analīzē tika pieņemts Poisson atbildes sadalījums ar žurnāla saiti, kā atsevišķā eksperimentā. Lai nodrošinātu, ka kritiskā CS perioda × CS tipa mijiedarbība nav atkarīga no katra eksperimenta katras žurkas, otrā modeļu sērija tika veikta uz frekvences un bout ilguma, kas bija identisks tikko aprakstītajai analīzei, bet ar papildu fiksētās ietekmes prognozētāju no eksperimenta × CS periods × CS tips. Eksperiments bija kategorisks faktors. Visbeidzot, kā apstiprinošs pasākums motivētai licking40-42, mēs analizējām latentumu līdz pirmajam laizījumam pēc CS sākuma, izmantojot vispārēju lineāru jauktu efektu modeli ar gammas atbildes sadalījumu un žurnāla saiti.n = 310). Šis modelis ietvēra CS tipa × koncentrācijas fiksētu efektu struktūru (un visas zemākas pakāpes mijiedarbības un galvenos efektus) un blakus priekšmetu pārtveršanas gadījuma efektu struktūru, kas pielāgota CS tipam, koncentrācijai un CS tipam × koncentrācijai.
Bout frekvences un bout ilguma mediācijas analīze
Divi vairāki mediācijas modeļi43,75,76 tika veikti, lai noteiktu, vai CS perioda (Pre, CS) un koncentrācijas (2%, 20%) ietekme uz CPF (vai tā trūkums) būtiski ietekmēja bout frekvenci un / vai bout ilgumu. CS perioda modelī mainīgais X bija CS periods (Pre, CS), rezultātu mainīgais Y bija kopējais atnesu skaits šajā periodā, un starpnieki bija biežums (M1) un bout ilgums (M2). Koncentrācijas modelī mainīgais X bija saharozes koncentrācija. Tā kā cue-provizēts licking galvenokārt bija redzams CS + izmēģinājumos (skatīt rezultāti) tika analizēti tikai CS + pētījumi. Katram žurkas un katras testa sesijas laikā tika noteikts, cik vidējais atraitņu un bouts skaits un katras bout vidējais ilgums tika noteikts pirms CS + un CS + periodiem. Šīs analīzes ietvēra visas žurkas no 1 un 2 eksperimentiem (16 žurkām eksperimentā × 2 eksperimenti × 2 koncentrācijas × 2 CS periodi = 128 datu punkti) un transportlīdzekļa stāvokļa datus no eksperimenta 3 (16 žurkas × 2 CS periodi = 32 datu punkti) . Tāpat kā kopējās licking uzvedības analīzē, no analīzes tika izņemta viena sesija vienam no žurkas no 1 eksperimenta, atstājot kopā 158 datu punktus. Retos gadījumos žurkas seansa laikā (9 / 158; 9.5%) pirms CS / CS vai CS + periodu nāca. Šādos gadījumos vidējais licks un bouts skaits tika kodēts kā “0”, un vidējā bout ilguma vērtība tika atstāta kā tukša šūna. Kad tika izmantoti tie paši modeļi, pieņemot saraksta izdzēšanu (ti, novēršot rindas, kurās bout ilgums bija tukšs šūnas), notika līdzīgi modeļi. Tā kā šīs analīzes ietver vispārējus lineāros modeļus (ti, vienkāršu vai daudzkārtēju lineāru regresiju), bout frekvence un kopējie lick dati bija pārveidoti kvadrātsaknē, un bout ilguma dati tika log-transformēti, lai koriģētu pozitīvo novirzi. Netiešās ietekmes nozīmīgums tika noteikts ar 95% procentile bootstrapping ar 10,000 iterācijām. Regresijas koeficientus ziņo saskaņā ar tradicionālajiem mediācijas analīzes ziņojumiem (piemēram, c'= tiešā iedarbība X on Y)43,75.
Individuālās atšķirības cue-izsaucamās izmaiņu biežumā un ilgumā
Iepriekš minētās analīzes ļāva mums novērtēt CS + ietekmi uz mikrostruktūras laizīšanu grupas līmenī. Mēs raksturojām arī individuālas atšķirības šī efekta izpausmē. Katrai žurkai tika aprēķināti divi atšķirības rādītāji cīņas biežuma un ilguma rādītājiem. Paralēli CS perioda modelim cīņas biežums pirms CS + perioda tika atņemts no perioda biežuma vērtības CS + periodā (ti, CS + - pre-CS +); Koncentrācijas modelim cīņas biežums 2% saharozes testa laikā tika atņemts no attiecīgās vērtības 20% testa laikā (ti, 20% –2%). Ar šiem aprēķiniem tika iegūti mērījumi, kas raksturo izmaiņas biežumā (ΔBiežums). Šie paši aprēķini tika veikti bout ilgumam (ti, Δilgums). Tādējādi katram Pre-CS + / CS + un 2% / 20% datu punktu pārim tika noteiktas izmaiņas frekvences frekvencē un bout ilgumā. Šo sadalījumu līdzekļi tika salīdzināti ar 0, izmantojot vienu paraugu t-test (α = 0.05), lai novērtētu sadalījuma nobīdes no vispārējām izmaiņām. Katrs no šiem datu punktiem tika iedalīts pēc pieauguma un / vai samazinājuma biežuma un ilguma ziņā, un to attēloja divkāršais izkliedes grafiks (piem., Bout frekvences / mirstības pieaugums ilguma laikā pēc CS + sākuma), kas ļauj noteikt datu proporciju punkti katrā 2 × 2 kvadrantā (bout frekvence / ilgums × palielinājums / samazinājums). Datu punkti, kuros starpības rādītājs bija vienāds ar nulli, tika klasificēti kā samazinājums (ti, nevis pieaugums). Či-kvadrāts (χ2) gan CS perioda, gan koncentrācijas datu derīguma testu labums noteica, vai šo datu punktu sadalījums atšķiras no vienveidīgi sadalītajiem datiem šajās četrās kategorijās (α = 0.05). Lai noteiktu, vai katram eksperimentam bija aptuveni vienāds šo datu punktu sadalījums starp četriem kvadrantiem, tika veiktas vienkāršas korelācijas analīzes CS periodam un koncentrācijas datiem, lai novērtētu saistību starp katras eksperimenta datu punktu skaitu katrā eksperimentā un atbilstošo paredzamo datu punktu skaitu, ko aprēķina pēc katra kvadranta kopējās proporcijas.
Mikrostrukturālie saharozes patēriņa prognozētāji
Lai noteiktu, vai kopējā testa sesiju laikā patērētā saharozes šķīduma kopējais tilpums mainījās no iepriekšējās CS + perioda līdz CS + periodiem, tika veikts galīgais vispārējo lineāro jaudas ietekmes analīžu sērija. Analīzes ietvēra datus no visiem ne-narkotiku apstākļiem (ti, 2% un 20% saharozes testiem eksperimentiem 1 un 2, un transportlīdzekļa stāvokli no eksperimenta 3). Analīzē tika pieņemts, ka gamma atbildes sadalījums ir ar log saiti. Pirmā analīze regresēja kopējo saharozes šķīdumu, kas patērēts (ml) par 2 × 2 kategoriju pieauguma / samazinājuma kategoriju galvenajām sekām un mijiedarbību, kā aprakstīts iepriekš. Otrā analīze samazināja kopējo saharozes patēriņu attiecībā uz Δ nepārtrauktās vērtības galvenajām sekām un mijiedarbībuBiežums un saharozes koncentrācija.
Datu pieejamība
Pašreizējos eksperimentos analizētās datu kopas ir pieejamas no attiecīgā autora pēc saprātīga pieprasījuma.
Elektroniskais papildu materiāls
Pateicības
Šo pētījumu atbalstīja NIH, kas piešķir SBO AG045380, DK098709, DA029035 un MH106972. Finansētājiem nebija nekādas nozīmes pētījuma izstrādē, datu vākšanā un analīzē, lēmumu publicēt vai sagatavot manuskriptu.
Autora iemaksas
SBO radīja un projektēja eksperimentus; BH un ATL veica eksperimentus; ATM un SBO analizēja datus. Visi autori rakstīja rakstu un pārskatīja manuskriptu.
Piezīmes
Konkurējošās intereses
Autori apgalvo, ka nav nevienas konkurējošas intereses.
Zemsvītras piezīmes
Elektroniskais papildu materiāls
Papildu informācija pievieno šo dokumentu 10.1038 / s41598-018-21046-0.
Izdevēja piezīme: Springer Nature joprojām ir neitrāla attiecībā uz jurisdikcijas prasībām publicētajās kartēs un iestāžu sarakstos.
Informācija par dalībnieku
Andrew T. Marshall, e-pasts: ude.icu@1aahsram.
Sean B. Ostlund, e-pasts: ude.icu@dnultsos.
Atsauces