Expunerea pe termen scurt la medii noi sau îmbogățite reduc reactivitatea și consumul de zaharoză la șobolani după zilele 1 sau 30 de abstinență forțată de la administrarea de sine (2012)

Introducere

Abuzul de droguri continuă să contribuie la rezultate negative asupra sănătății și sociale [1], [2]. Recent, atenția s-a îndreptat către consumul excesiv de alimente („abuz alimentar”), deoarece ratele de obezitate s-au dublat în unele regiuni ale SUA între 1999 și 2008. [3]. S-a sugerat că alimentația dezordonată și dependența de droguri au caracteristici neurocomportamentale comune [4], [5], [6]. Autoadministrarea zaharozei de către șobolani oferă nu numai un model de comportamente de dependență relevant pentru înțelegerea dependenței de droguri, ci și mai precis comportamentele de preocupare alimentară care pot contribui la supraalimentare și obezitate. [7].

Noi și alții am examinat diferite aspecte ale comportamentelor de căutare și luare a zaharozei la șobolani. În procedura noastră tipică, șobolanii dobândesc auto-administrare în sesiuni zilnice în camere de condiționare operante în care răspunsul pârghiei este întărit cu livrări de zaharoză lichidă care sunt asociate cu prezentarea unui stimul vizual și auditiv. Răspunsul este apoi testat în absența zaharozei, dar cu stimulul asociat zaharozei încă disponibil. Șobolanii vor răspunde pentru livrarea acestui stimul, iar această rată de răspuns crește pe o perioadă de abstinență forțată de la autoadministrarea zaharozei. [8]. Această creștere dependentă de abstinență a reactivității semnalului zaharozei („incubarea poftei”) este similară cu ceea ce a fost observat la șobolanii cu antecedente de autoadministrare a drogurilor (cocaină, metamfetamina, nicotină, alcool) și la oameni cu antecedente de abuz de cocaină, heroină sau țigări [7].

În caracterizarea efectului de incubare a poftei la șobolani, noi și alții am examinat eficacitatea manipulărilor comportamentale și farmacologice pentru a reduce reactivitatea sucrozei. [6], [8], [9]. O manipulare excepțional de robustă care părea să blocheze incubarea reactivității sucrozei a fost o lună de îmbogățire a mediului. [10]. Efectul a fost surprinzător de similar la șobolanii cu antecedente de auto-administrare de cocaină [11], [12].

Cu scopul general de a examina substraturile neuronale ale efectului de îmbogățire, studiul de față a fost realizat pentru a evalua mai întâi parametric componentele cheie ale unui mediu îmbogățit care conduc la scăderea reactivității sucrozei la șobolani într-o perioadă de abstinență forțată de la autoadministrarea zaharozei. Am examinat efectele locuințelor izolate acute (22 de ore) vs. cronice (29 de zile) (CON), îmbogățirii sociale (SE), îmbogățirii contextului (SoloEE), expunerii la un mediu alternativ (AEnv) sau îmbogățirii „complete” a mediului. (EE) privind reactivitatea cu sucroză după o perioadă scurtă sau prelungită (1 sau 30 de zile) de abstinență forțată. Consumul de zaharoză a fost, de asemenea, măsurat la toți șobolanii în ziua următoare testării de reactivitate.

S-a constatat că, în timp ce în unele cazuri SE și AEnv au redus reactivitatea și consumul de sucroză, expunerea la contextul EE a produs în mod constant cele mai mari scăderi ale reactivității și consumului de sucroză. Expunerea acută la aceste manipulări a fost în multe cazuri la fel, dacă nu mai eficientă decât expunerea cronică. De asemenea, sa constatat că aproape toate manipulările care au fost cronice sau administrate chiar înainte de 30 de ani.^th ziua de abstinență forțată a blocat expresia incubației reactivității cue a zaharozei.

Materiale și metode

Subiecții

179 de șobolani Long-Evans masculi (în vârstă de aproximativ 3.5 luni; 455.1±4.6 g (media ± eroarea standard a mediei) (SEM)) la începutul studiului; Derivați de Simonsen, Gilroy, California, SUA) crescuți în vivariumul Western Washington University au fost găzduiți individual pe un ciclu invers de 12 ore zi/noapte (luminile stinse la 0700) cu Peleți pentru rozătoare Purina Mills Inc. Mazuri (Gray Summit, MO, SUA) și apă disponibilă ad libitum în cuștile de acasă și în camerele de condiționare operante. Toate antrenamentele și testarea au avut loc între orele 0900:1500-17:86 cu cohorte de șobolani întotdeauna antrenați și testați la aceeași oră zilnic. Șobolanii au fost cântăriți în fiecare luni, miercuri și vineri pe toată durata experimentului. Imediat înainte de faza de antrenament, animalele au fost private de apă timp de 23 ore pentru a încuraja autoadministrarea zaharozei în prima zi de antrenament. Toate procedurile au urmat liniile directoare prezentate în „Principiile de îngrijire a animalelor de laborator” (publicația NIH nr. XNUMX-XNUMX) și au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea Western Washington.

Aparat

Antrenamentul și testarea operanților au avut loc în camere de condiționare operantă (30×20×24 cm; Med Associates, St. Albans, VT, SUA) care conțineau două pârghii (una staționară și una retractabilă), un generator de tonuri, o lumină de stimul albă deasupra pârghie retractabilă și o lumină roșie a casei pe peretele opus. O pompă de perfuzie a livrat zaharoză într-un recipient de recompensă din dreapta pârghiei active. Camerele de condiționare operante au fost închise în dulapuri de atenuare a sunetului cu ventilatoare.

Instruire de autoadministrare a zaharozei

Șobolanii au petrecut 2 ore/zi timp de 10 zile consecutive în camere de condiționare operante și au fost lăsați să apese pârghia retractabilă (activă) într-un program cu raport fix 1 pentru o livrare de 0.2 ml de soluție de zaharoză 10% în recipientul din dreapta pârghie. Acest răspuns a activat, de asemenea, un stimul compus format dintr-un ton (2 kHz, 15 dB peste zgomotul ambiental) și lumină albă. Stimulul compus a durat 5 s și a fost urmat de o pauză de 40 de s, timp în care au fost înregistrate apăsări ale pârghiei active, dar nu au avut nicio consecință programată. Un răspuns la pârghia inactivă (staționară) nu a avut nicio consecință programată, dar apăsările au fost înregistrate. Patru raze foto în infraroșu au străbătut camera. Numărul total de întreruperi ale fasciculului a fost înregistrat în timpul antrenamentului și testării. La sfârșitul fiecărei sesiuni de antrenament, șobolanii au fost înapoiați în cuștile de acasă.

Abstinența forțată

Faza de abstinență forțată a început imediat după 10^th ziua fazei de antrenament. Acea zi va fi denumită prima zi, sau „Ziua 1”, a abstinenței forțate.

Condiții de tratament

Șobolanii au fost repartizați aleatoriu în condițiile de tratament după antrenamentul de autoadministrare. Condițiile de tratament au fost fie acute, fie cronice (Figura 1). Expunerea acută a fost cu 22 de ore înainte de testul de reactivitate. Expunerea cronică a fost din după-amiaza testului de reactivitate cu indicii din Ziua 1 până imediat înainte de testul de reactivitate cu indicii din Ziua 30. În plus față de manipulările acute și cronice, au existat cinci condiții de tratament: control (CON), îmbogățire socială (SE), îmbogățire numai a mediului (SoloEE), îmbogățire a mediului (EE) sau mediu alternativ (AEnv). Detaliile acestor condiții sunt furnizate în Tabelul 1.

Descarcă:

• PPT

  Diapozitiv PowerPoint

• PNG

  imagine mare (100KB)

• TIFF

  imagine originală (833KB)

Figura 1. Plan general experimental.

După 10 zile de autoadministrare a zaharozei (SA), șobolanii au fost mutați în manipulări acute sau cronice (vezi Tabelul 1 pentru detalii despre manipulări). Toți șobolanii au fost mutați înapoi în condiții CON după testarea de reactivitate cue în ziua 30 (sau testarea reactivitate cue în ziua 1 pentru manipulările acute în ziua 1).

doi: 10.1371 / journal.pone.0054164.g001

Descarcă:

• PPT

  Diapozitiv PowerPoint

• PNG

  imagine mare (57KB)

• TIFF

  imagine originală (227KB)

Tabelul 1. Detalii despre starea tratamentului.

doi: 10.1371 / journal.pone.0054164.t001

Cuștile CON, SE și AEnv au fost de la Lab Products Inc. (Seaford, DE, SUA), iar cuștile SoloEE/EE au fost de la Quality Cage Company (Portland, OR, SUA). Motivul pentru manipulările acute și cronice a fost de a identifica dacă expunerea relativ scurtă la îmbogățire ar putea produce o schimbare a reactivității sucrozei. Un astfel de efect a fost descris recent pentru reactivitatea cocainei la șobolani [11], [13]. Motivul pentru examinarea efectului manipulărilor acute după 1 sau 30 de zile de abstinență forțată a fost de a testa dacă manipulările acute au fost mai mult sau mai puțin eficiente în modificarea reactivității sucrozei „incubate”. În cele din urmă, cele cinci condiții de tratament au fost incluse pentru a examina contribuția (contribuțiile) potențiale a interacțiunii sociale (grup SE), un mediu îmbogățit din punct de vedere al mediului (dar nu îmbogățit social) (SoloEE) și/sau expunerea la un alt context decât cel cușcă de acasă sau cameră de condiționare operantă (AEnv) la efectul EE pe care l-am raportat anterior [10].

Testarea reactivității cue a zaharozei

În Ziua 1 și în Ziua 30, șobolanii au fost testați în camerele de condiționare operante pentru reactivitatea indiciului de zaharoză (căutarea zaharozei). Această sesiune a fost identică cu procedura de antrenament de 2 ore, dar zaharoza nu a fost administrată în urma unui răspuns la pârghie. După testul din Ziua 1, șobolanii alocați unei manipulări cronice au fost plasați în acele condiții, iar șobolanii care tocmai au primit o manipulare acută au fost returnați în condiții de adăpostire CON. După testul din Ziua 30, toți șobolanii au fost înapoiați în condiții de adăpostire CON.

Testarea consumului de zaharoză

În Ziua 2 or Ziua 31, șobolanii au fost returnați în camerele de condiționare operante pentru un test de autoadministrare a zaharozei (Consum). Testul a fost de a evalua orice persistență a efectelor de îmbogățire sau noutate asupra motivației de a consuma zaharoză în sine. Această sesiune a fost identică cu procedura de antrenament de 2 ore. Un grup separat de șobolani CON de consum (n = 11) a fost condus cu testarea consumului în Ziua 2. Acesta a fost grupul de comparație pentru toate comportamentele din Ziua 1 și Ziua 2. Toți ceilalți șobolani CON au avut teste de consum doar în ziua 31. Acesta a fost grupul de comparație pentru toate comportamentele din ziua 30 și 31.

Analize statistice

Răspunsul activ al pârghiei, livrările de zaharoză, răspunsul inactiv al pârghiei și pauzele fasciculului foto în timpul antrenamentului de autoadministrare a zaharozei au fost analizate folosind ANOVA cu factori mixți pentru cele 10 zile de antrenament (TIMP) și factorul de MANIPULARE între grupuri. Au existat 14 niveluri de MANIPULARE, deoarece au existat 14 grupuri distincte de șobolani în studiu. Această analiză a fost utilizată pentru a verifica dacă toate aceste grupuri au primit o pregătire egală. Achiziția de autoadministrare a zaharozei a fost definită ca o medie de 20 sau mai multe livrări zilnice de zaharoză în ultimele patru zile de antrenament de autoadministrare pentru fiecare șobolan și o creștere generală a grupului de răspuns la zaharoză în cele 10 zile de antrenament. Datele de testare au fost mai întâi analizate separat pentru fiecare zi de abstinență forțată. Pentru testele de două ore de reactivitate și consum, efectele MANIPULĂRII asupra fiecărei măsurători dependente (răspunsuri ale pârghiei active, răspunsuri ale pârghiei inactive, întreruperi ale fasciculului foto) au fost evaluate utilizând ANOVA. Au existat 5 niveluri ale acestei variabile pentru comparația din ziua 1 și 9 niveluri ale acestei variabile pentru comparația din ziua 30. Două corelații r ale lui Pearson au fost ulterior calculate pentru a compara reactivitatea semnalului cu răspunsul la consum (vezi Discuție). Pentru a verifica incubarea poftei în starea CON, a fost calculat un test t pentru a compara răspunsul activ al pârghiei CON Ziua 1 cu ziua 30.

Pentru a evalua în continuare efectele dependente de abstinent ale manipulărilor asupra reactivității cue, toate datele de răspuns active ale pârghiei au fost convertite într-un procent din răspunsurile medii din ziua 1 CON și apoi comparate folosind ANOVA (13 niveluri de MANIPULARE). Au fost calculate două ANOVA suplimentare pentru a examina orice efecte de durată ale manipulărilor acute experimentate înainte de Ziua 1 prin compararea răspunsului la pârghia activă din Ziua 30 și 31 a grupurilor care au avut o manipulare acută înainte de testul de reactivitate cue din Ziua 1 (5 niveluri de MANIPULARE, vezi Discuție).

Pentru toate comparațiile statistice, altele decât testele post-hoc, p<0.05 a fost criteriul alfa pentru semnificația statistică. Comparațiile post-hoc ANOVA au fost făcute cu teste t cu o singură coadă utilizând niveluri alfa ajustate de corecție a ratei de eroare Bonferroni la nivel de familie pentru a determina semnificația statistică. Aceste alfa corectate, mai conservatoare, au fost folosite pentru a evita eroarea de tip 1. ANOVA și corelațiile au fost calculate utilizând SPSS versiunea 19. Testele T au fost calculate folosind EXCEL 2010. Datele de grup sunt prezentate ca medii ± SEM în text și figuri. În general, în text sunt indicate doar statisticile pentru efecte și interacțiuni semnificative. Pentru testele post-hoc, am ales să reducem atât erorile de tip 1, cât și de tip 2 punând întrebări specifice, mai degrabă decât examinând toate diferențele posibile dintre grupuri. În primul rând, am comparat grupurile de manipulare cu condiția CON relevantă pentru a determina dacă o anumită manipulare a scăzut căutarea sau consumul de zaharoză. În continuare, am comparat toate manipulările cu manipularea EE Acute (EE Acute Ziua 1 pentru procentul final pentru toate grupurile din comparația CON Ziua 1), așa cum în toate comparațiile cue-reactivitate, EE Acute a fost clasată drept cea mai eficientă manipulare la reducerea reactivității cue versus grupul CON. Am folosit această abordare deoarece am simțit că manipularea EE Acute a oferit un punct de referință pentru a compara importanța relativă a diferitelor manipulări care constau din diferite componente ale EE Acute (îmbogățire socială, îmbogățire contextuală și noutate). În plus, am ales să examinăm în primul rând efectele diferitelor manipulări folosind comparații între grupuri în Ziua 1 sau în Ziua 30. Prin urmare, nu toate datele colectate (de exemplu, Ziua 1 cue-reactivitatea șobolanilor în afecțiunile acute sau cronice din Ziua 30) sunt reprezentate în Rezultate.

REZULTATE

Din 179 de șobolani care au fost antrenați pentru auto-administrarea zaharozei, 7 au fost excluși din studiu deoarece nu au îndeplinit un criteriu minim de răspuns pentru obținerea unei medii de 20 de livrări de zaharoză/zi în ultimele patru zile de antrenament. Mărimile finale ale grupelor sunt indicate în Mese 2 și 3.

Descarcă:

• PPT

  Diapozitiv PowerPoint

• PNG

  imagine mare (59KB)

• TIFF

  imagine originală (162KB)

Tabelul 2. Răspunsul inactiv al pârghiei și întreruperea fasciculului foto în timpul testării cue-reactivitate (media ± SEM).

doi: 10.1371 / journal.pone.0054164.t002

Descarcă:

• PPT

  Diapozitiv PowerPoint

• PNG

  imagine mare (59KB)

• TIFF

  imagine originală (164KB)

Tabelul 3. Răspunsul inactiv al pârghiei și întreruperea fasciculului foto în timpul testării consumului (media ± SEM).

doi: 10.1371 / journal.pone.0054164.t003

Toți șobolanii rămași au dobândit auto-administrare de zaharoză cu răspunsul activ la pârghie și livrările de zaharoză crescând pe parcursul celor 10 zile de antrenament (pârghia activă TIME F(9,1422) = 5.9, p<0.001; perfuzii TIME F(9,1422) = 39.0, p<0.001) și răspunsul pârghiei inactive în scădere pe parcursul celor 10 zile de antrenament (TIME F(9,1422) = 103.0, p<0.001). Activitatea locomotorie a scăzut, de asemenea, pe parcursul celor 10 zile de antrenament (TIME F(9,1422) = 46.3, p<0.001). Nu au existat diferențe semnificative între cele 14 grupuri de animale. Ratele medii de răspuns în ultima zi de antrenament au fost pârghia activă, 166.2±6.1, perfuzii, 83.1±2.0, pârghie inactivă, 6.1±0.6 și întreruperi ale fasciculului foto, 1946.3±38.4.

Testarea reactivității cue a zaharozei

Pentru răspunsul în ziua 1, a existat un efect semnificativ al MANIPULĂRII pentru răspunsurile active ale pârghiei (F(4,55) = 40.8), răspunsurile inactive ale pârghiei (F(4,55) = 6.8) și întreruperea fasciculului foto (F(4,55) = 5.8), toate p<0.01. Pentru răspunsul în ziua 30, a existat un efect semnificativ al MANIPULĂRII pentru răspunsurile pârghiei active (F(8,103) = 11.8), răspunsuri ale pârghiei inactive (F(8,103) = 3.2) și întreruperea fasciculului foto (F(8,103) = 14.1), toate p <0.01. Răspunsurile pârghiei active și rezultatele selectate ale testelor post-hoc sunt prezentate în Figura 2. În Figura 2, grupurile sunt prezentate în dreapta grupului CON, clasate de la cea mai mică la cea mai mare rată medie de răspuns. Răspunsul pârghiei active CON Ziua 30 a fost semnificativ mai mare decât CON Ziua 1 t(33) = 2.3, p<0.05), indicând o incubare a poftei în condiții de control (semnificația CON Ziua 1 vs. CON Ziua 30 nu este indicată pe Figura 2).

Descarcă:

• PPT

  Diapozitiv PowerPoint

• PNG

  imagine mare (74KB)

• TIFF

  imagine originală (148KB)

Figura 2. Cue-reactivitate după 1 sau 30 de zile de abstinență forțată și o manipulare acută sau cronică.

Datele grupului sunt prezentate clasificate în funcție de mediile grupului. * indică o diferență semnificativă față de grupul CON și x indică o diferență semnificativă față de grupul EE Acut, p<0.05.

doi: 10.1371 / journal.pone.0054164.g002

Efectele diferitelor manipulări asupra răspunsurilor pârghiei inactive și a întreruperilor de fascicul foto au fost destul de similare cu efectele lor asupra răspunsurilor pârghiei active. Mijloacele ± SEMS ale răspunsurilor inactive ale pârghiei și întreruperilor de fascicul foto împreună cu testele post-hoc sunt prezentate în Tabelul 2.

Testarea consumului de zaharoză

Pentru răspunsul în Ziua 2, a existat un efect semnificativ al MANIPULĂRII pentru răspunsurile pârghiei active (F(4,55) = 3.3) și întreruperea fasciculului foto (F(4,55) = 6.4), ambele p<0.05. Pentru răspunsul în ziua 31 a existat un efect semnificativ al MANIPULĂRII pentru răspunsurile active ale pârghiei (F(8,103) = 10.2), răspunsuri ale pârghiei inactive (F(8,103) = 2.5) și întreruperea fasciculului foto (F(8,103) = 8.5), toate p <0.05. Răspunsurile pârghiei active și rezultatele testelor post-hoc sunt prezentate în Figura 3. Datele din Figura 3 sunt clasate în funcție de clasarea răspunsului cue-reactivitate în Figura 2. Efectele diferitelor manipulări asupra răspunsurilor inactive ale pârghiei și întreruperilor de fascicul foto (cu excepția răspunsurilor inactive ale pârghiei din Ziua 2) au fost foarte asemănătoare cu efectele lor asupra răspunsurilor active ale pârghiei. Mijloacele ± SEMS ale răspunsurilor inactive ale pârghiei și întreruperilor de fascicul foto împreună cu testele post-hoc sunt prezentate în Tabelul 3.

Descarcă:

• PPT

  Diapozitiv PowerPoint

• PNG

  imagine mare (73KB)

• TIFF

  imagine originală (158KB)

Figura 3. Consumul de zaharoză în ziua următoare testului de reactivitate cue.

Toți șobolanii au fost găzduiți în condiții CON în urma testului de reactivitate cue. * indică o diferență semnificativă față de grupul CON și x indică o diferență semnificativă față de grupul EE Acut, p<0.05.

doi: 10.1371 / journal.pone.0054164.g003

Răspunsurile pârghiei active ca procent din răspunsurile CON Ziua 1 au fost analizate prin ANOVA (13 niveluri inclusiv CON Ziua 30, dar fără CON Ziua 1). A existat un efect semnificativ al MANIPULĂRII F(12,148) = 19.9, p<0.001. Aceste date transformate sunt prezentate în Figura 4 cu rezultatele testelor post-hoc. Date în Figura 4 sunt clasate de la mic la mare. ANOVA de răspunsul activ al pârghiei din Ziua 30 și Ziua 31 a grupurilor testate în Ziua 1 în urma unei manipulări acute nu au evidențiat efecte persistente semnificative ale MANIPULĂRII (datele nu sunt prezentate). Adică, în ciuda efectelor mari ale manipulărilor de mediu înainte de testarea Zilei 1, șobolanii au răspuns similar șobolanilor CON o lună mai târziu.

Descarcă:

• PPT

  Diapozitiv PowerPoint

• PNG

  imagine mare (80KB)

• TIFF

  imagine originală (145KB)

Figura 4. Cue-reactivitate ca procent din ziua 1 CON.

Răspunsul unui grup din ziua 30 de peste 100% ar sugera incubarea poftei. Datele grupului sunt prezentate clasificate în funcție de mediile grupului. * indică o diferență semnificativă față de grupul CON Ziua 30 și x indică o diferență semnificativă față de grupul EE Acute Ziua 1, p<0.05.

doi: 10.1371 / journal.pone.0054164.g004

Discuție

Efectele manipulărilor asupra reactivității cue

Toate manipulările acute, cu excepția SE Acute Day 30, au fost eficiente în reducerea reactivității sucrozei în comparație cu șobolanii CON. Manipulările cronice EE și SoloEE au fost de asemenea eficiente, dar SE Chronic și AEnv cronic nu au fost. S-a părut că manipulările nesemnificative ale SE (SE Acute Day 30 și SE Chronic) au avut o oarecare eficacitate, totuși, aceste efecte ar fi putut fi mascate de abordarea noastră statistică (vezi Analize statistice). Oricum, cea mai eficientă manipulare, prin clasare, a fost starea EE Acute. Acesta a fost cazul, indiferent dacă îmbogățirea a avut loc înaintea testării de reactivitate cue din ziua 1 sau 30. În ceea ce privește semnificația statistică, EE Acute a fost mai eficientă decât AEnv Acute și SE Acute, dar nu SoloEE Acute, în momentul Zilei 1 (Figura 2). EE Acute a fost, de asemenea, mai eficientă decât toate celelalte tratamente, dar SoloEE Acute la momentul zilei 30. După cum sa menționat în Rezultatele pentru majoritatea manipulărilor, o scădere a răspunsului pârghiei active a fost paralelă cu o scădere a răspunsurilor pârghiei inactive și întreruperea fasciculului foto (Tabelul 2). Acest lucru poate indica o scădere generală a valorii de stimulare a indiciilor perechi de zaharoză din camera de condiționare operantă.

Efectele manipulărilor asupra consumului de zaharoză

Studiul de față a fost conceput pentru a optimiza capacitatea noastră de a detecta efectele manipulărilor asupra reactivității indiciului de zaharoză și, deoarece manipulările acute urmau să fie o expunere de o noapte, am ales să evităm o altă expunere înainte de testarea consumului de zaharoză (acut nu ar mai fi fi acut). În ciuda acestei potențiale limitări de proiectare și a faptului că reactivitatea cue nu prezice întotdeauna autoadministrarea (de ex [9]), am putut detecta efecte persistente semnificative ale îmbogățirii sau manipulărilor de noutate asupra consumului de zaharoză (Figura 3). Pentru testarea din Ziua 2, consumul a scăzut într-o măsură similară între manipulări comparativ cu șobolanii CON, deși manipularea SoloEE nu a reușit să atingă semnificația statistică. Pentru ziua 31, toate manipulările, cu excepția SE Chronic și AEnv Chronic, au redus consumul; cea mai mare scădere aparentă a fost în EE Cronic grup. În general, corelațiile dintre reactivitatea semnalului și consumul pentru toți șobolanii au fost: Ziua 1 și Ziua 2 (n = 60) r = 0.57, Ziua 30 și Ziua 31 (n = 112), r = 0.56 (ambele p<0.001). În cele din urmă, așa cum s-a menționat în Rezultatele și mai sus în ceea ce privește răspunsul la reactivitatea semnalului, o scădere a răspunsului pârghiei active în testul de consum a fost paralelă cu o scădere a răspunsurilor la pârghia inactive și a întreruperilor de fotoradiu (Tabelul 3). Împreună cu scăderea răspunsului general în timpul testului de reactivitate a semnalului și scăderea răspunsului la pârghia activă la zaharoză în timpul testului de consum, acest lucru indică o scădere generală a valorii stimulente nu numai a camerei de condiționare operantă și a indiciilor perechi de zaharoză, ci și a zaharozei. de asemenea.

Mecanisme propuse pentru efectele EE asupra comportamentelor motivate

S-a demonstrat că EE funcționează ca un întăritor natural [14], la fel ca noutatea [15]. Din perspectiva analizei comportamentale, expunerea la îmbogățire sau noutate poate crea apoi un contrast [16] astfel încât, atunci când șobolanii sunt lăsați ulterior să răspundă pentru indiciul pereche de zaharoză, ei nu îl găsesc la fel de întăritor ca contextul îmbogățit sau nou de unde tocmai au sosit. Suntem încă speculații cu privire la mecanismul real al efectelor EE în studiul de față. Cu toate acestea, dacă EE are proprietăți de întărire, descoperirile noastre ar putea completa alte constatări cu privire la efectele alternative de întărire în modelele animale de dependență. De exemplu, accesul pe roți reduce reactivitatea la cocaină la șobolani [17] iar accesul la întăriri alternative în timpul extincției accelerează răspunsul la extincție [18]. În studiul de față, armarea alternativă a avut loc într-un alt context decât camera de condiționare operantă, extinzând condițiile în care armarea alternativă ar putea modifica răspunsul operant.

Spre deosebire de această ipoteză de întărire, Solinas și colegii au sugerat că efectele de reducere a dependenței ale EE se pot datora efectelor antistres ale EE. [19]. Efectele anti-stres ca acesta au fost oarecum examinate în studii recente. De exemplu, s-a constatat că nivelurile plasmatice de corticosteron sunt scăzute după EE acută la șobolani cu antecedente de auto-administrare de cocaină. [20]. Cu toate acestea, în același raport, nivelurile de corticosteron nu au fost diferite atunci când se compară șobolanii izolați cronic față de șobolanii care aveau EE cronică. Acest lucru contrastează și mai mult cu o constatare a nivelurilor de corticosteron la șobolanii cronici adăpostiți în EE mai sus controale izolate [21]. În mod evident, trebuie făcut mai mult pentru a evalua impactul potențial al stresului asupra efectelor îmbogățirii mediului.

Impactul componentelor EE asupra reactivității și consumului de sucroză

Deși nu există comparații directe în literatură pentru manipulările acute ale autoadministrarii alimentelor sau medicamentelor, efectele noastre cronice EE sunt în aceeași direcție ca unele studii anterioare. Și chiar dacă nu sunt semnificative statistic, tendințele noastre SE Chronic sunt, de asemenea, similare cu studiile anterioare. De exemplu, șobolanii cronici EE se auto-administra mai puțin etanol decât șobolanii izolați, iar șobolanii cronici SE sunt oarecum la distanță între izolat și EE în ceea ce privește aportul. [22]. Șobolanii cronici EE și SE nu își intensifică auto-administrarea unei doze relativ scăzute de cocaină în comparație cu șobolanii izolați [23]. Șobolanii cronici EE (femei) au puncte de rupere mai mici pentru cocaină decât șobolanii izolați [24], deși rata generală de răspuns inițială este mai mare la șobolanii izolați. De asemenea, șobolanii cronici EE și SE auto-administrează o doză relativ mică de amfetamina la o rată mai mică decât martorii izolați [25]. Rezultatele autoadministrarii zaharozei sunt mai puțin consistente. Bardo și colab. a constatat că șobolanii cronici EE se auto-administra inițial granule de zaharoză cu o rată mai mare decât șobolanii SE cronici și izolați. [25], dar șobolanii cronici EE și SE consumă mai puțină zaharoză (din sticlă) decât șobolanii izolați [26]. În studiile de impact al EE asupra drogurilor caută, șobolanii expuși la locuințe sociale sunt mai reactivi la indicii perechi de cocaină decât șobolanii EE, dar mai puțin decât șobolanii adăpostiți izolat. [27]. Șobolanii găzduiți social sunt mai puțin reactivi la un indiciu pereche de zaharoză decât șobolanii găzduiți izolat, dar mai mult decât șobolanii EE. [28].

În studiul de față, șobolanii SE au răspuns oarecum (dar nu semnificativ) mai puțin pentru indiciul de zaharoză sau pentru zaharoză decât șobolanii CON, dar în general mai mult decât șobolanii EE (fie acut sau cronic) (Cifrele 2 și 3). Aceste rezultate se potrivesc tiparului general al constatărilor din studiile tocmai descrise. În mod clar, interacțiunea socială nu ține cont de efectele EE pe care le-am observat în studiul de față, dar interacțiunea socială are un impact constant asupra căutării și primirii recompenselor în rândul agenților de întărire a drogurilor și a alimentelor. Cain şi colab. a raportat că locuințele sociale reduce răspunsul la un stimul vizual nou la șobolani (din nou, nu un efect la fel de mare ca în cazul EE) [15]. Un anumit aspect al situației sociale, poate întărirea comportamentului de joc [29], poate modifica motivația șobolanilor de a răspunde pentru întăriri (primare sau condiționate) sau noutate. Includerea condițiilor SoloEE și AEnv în prezentul studiu a fost un efort de a izola factorii de mediu dincolo de interacțiunea socială care ar putea contribui la efectul EE. Din ceea ce am manipulat, am descoperit că expunerea la un mediu îmbogățit fără cohorte sociale a fost suficientă pentru a reduce reactivitatea și consumul de sucroză. Efectele SoloEE pe care le raportăm sunt, probabil, primele de acest fel și demonstrează că numai îmbogățirea mediului poate avea un efect mare asupra motivației pentru zaharoză. De asemenea, am constatat că trecerea acută la un mediu nou (AEnv) a fost suficientă, dar expunerea cronică nu a fost, deși a existat o scădere ușoară (nesemnificativă) a reactivității și a consumului în grupul cronic. Pentru testarea consumului, acest lucru s-ar fi putut datora, în mod ironic, noutății trecerii de la starea cronică AEnv la carcasa CON pentru cele 24 de ore dintre testarea reactivității cue și testarea consumului de zaharoză. Descoperirile AEnv coroborează constatările dintr-un alt studiu în care expunerea la noutate în camera de condiționare operantă sau chiar înainte de intrare în camera de condiționare întârzie dobândirea de autoadministrare a amfetaminei. [30]. În rezumat, am constatat că, în majoritatea cazurilor, toate „componentele” ale EE sunt suficiente pentru a reduce reactivitatea și consumul de sucroză. Cu toate acestea, cele mai eficiente manipulări au fost cele care au contextul EE.

Manipulari acute vs cronice

Aproape toate studiile cu manipulări de îmbogățire au animale îmbogățite timp de câteva săptămâni înainte de testarea comportamentală. Cele mai relevante pentru acest studiu sunt constatările privind reducerea căutării de cocaină de către șobolani după îmbogățirea mediului în mai puțin de 24 de ore. [11], [13]. Similar cu constatările lor, am observat o scădere dramatică a răspunsului la un indiciu asociat anterior cu autoadministrarea după expunerea acută la EE. Ambii autori anteriori au pus la îndoială dacă efectele acute EE au fost mediate de aceleași mecanisme neurocomportamentale ca EE cronică. Suntem de acord că efectele acute și cronice pot fi disociate în unele cazuri. De exemplu, aspectele mediului sunt probabil obișnuite cu mai multe săptămâni și probabil că acesta a fost cazul cu toate manipulările cronice pe care le-am folosit. Trecerea timpului în îmbogățire ar putea duce, de asemenea, la dezvoltarea unor comportamente care ar putea media căutarea și consumul de zaharoză. De exemplu, anterior am emis ipoteza că o reducere a căutării de zaharoză după o lună de îmbogățire a mediului s-ar fi putut datora unei capacități de învățare îmbunătățite. [10].

Având în vedere acest lucru, o explicație pentru efectele de contrast de întărire ipotetice pe care le raportăm aici ar putea fi modificări rapide în activitatea/microstructura sistemelor neuronale, inclusiv nucleul accumbens și cortexul orbitofrontal, care sunt implicate în urmărirea valorii actuale a unei recompense. [31], [32]. Schimbările pe termen mai lung ale funcției creierului ar putea media unele dintre efectele cronice. Aceste modificări pot apărea în regiuni ale creierului, inclusiv cortexul orbitofrontal și cortexul frontal. De exemplu, șobolanii cronici EE prezintă un comportament impulsiv scăzut atunci când răspund pentru zaharoză [33]. Impulsivitatea este, în general, atribuită modificărilor funcției cortexului orbitofrontal și prefrontal [34], [35]. Sperăm să identificăm regiunile cheie și sistemele de mesagerie în studiile viitoare.

Manipularea îmbogățirii blochează incubarea poftei de zaharoză

Autorii unui studiu publicat recent pe șobolani cu antecedente de auto-administrare de cocaină au concluzionat că îmbogățirea mediului nu este eficientă în blocarea efectului de incubare a poftei. [36]. Aceste constatări au contrastat cu ceea ce am raportat în 2008 cu privire la șobolanii cu antecedente de autoadministrare a zaharozei [10]și oarecum dintr-un raport privind o atenuare mediată de EE în incubarea căutării de cocaină la șobolani [37]. În studiul nostru anterior am comparat răspunsul șobolanilor în ziua 1 și 30 de abstinență forțată. Șobolanii care au fost expuși la îmbogățirea mediului în timpul celor 29 de zile de abstinență forțată între testele de reactivitate indică au răspuns la rate similare atât în ​​ziua 1, cât și în ziua 30 de abstinență forțată. [10]. Thiel et al. a comparat răspunsul șobolanilor care au primit EE în mod esențial „acut” înainte de un test din Ziua 1 cu răspunsul șobolanilor care au primit EE în esență „cronic” înainte de un test din Ziua 21 [36]. Răspunsul a fost mai mare pentru șobolanii din ziua 21 față de ziua 1. În studiul de față, am observat un efect similar – răspunsul în ziua 30 de către șobolanii EE Chronic a fost semnificativ mai mare decât șobolanii EE Acute Ziua 1 (Figura 4). Cu toate acestea, răspunsul șobolanilor EE Acute Day 30 nu a fost diferit de răspunsul șobolanilor EE Acute Day 1 (ambele o reducere de aproximativ 85% a răspunsului comparativ cu grupul lor de control adecvat). Singur, aceste date indică faptul că incubarea nu a fost observată la șobolanii EE Acute Day 30. De fapt, luate în considerare ca procent din răspunsul mediu în ziua 1 CON, cinci dintre cele opt grupuri testate în ziua 30 (toate cu excepția manipulărilor SE și AEnv Chronic) au răspuns semnificativ mai puțin decât grupul în ziua 30 CON și șapte dintre cele opt grupuri (toate dar AEnv Chronic) a răspuns mai puțin de 100% (CON Ziua 1) de referință (Figura 4). În măsura în care grupul CON Ziua 30 reprezintă răspunsul incubat, aceste constatări ar putea fi interpretate ca însemnând că incubația a fost blocată într-o oarecare măsură în aproape toate aceste grupuri.

În acest moment, putem doar specula cu privire la modul în care manipulări precum EE blochează incubarea poftei. De exemplu, „blocarea” incubării în grupul cu EE cronică s-ar fi putut datora unei tociri a dezvoltării incubației, în timp ce blocarea incubării în grupul Acut în ziua 30 EE s-ar fi putut datora unui efect specific expresiei. de incubatie. O explicație alternativă este aceea că ambele efecte ar fi putut fi mediate în același mod de funcționarea EE ca întărire alternativă. Aceasta poate fi explicația parcimonioasă în prezent. După cum sa menționat anterior [13], [37], Efectele EE sunt tranzitorii. Deși studiul de față nu a fost conceput pentru a evalua persistența manipulărilor, am reușit să coroborăm această observație prin examinarea reactivității semnalului și a răspunsului la consum al șobolanilor în zilele 30 și 31 care au primit o manipulare acută înainte de ziua 1. ANOVA de Răspunsul pârghiei active în zilele 30 și 31 nu a evidențiat niciun efect semnificativ al MANIPULĂRII (datele nu sunt afișate). Dacă manipulările acute ar fi afectat în mod specific dezvoltarea incubației, acesta nu ar fi trebuit să fie cazul. În general, tranziția EE și a altor manipulări susține ipoteza prezentată mai sus că aceste manipulări produc cel puțin o schimbare de scurtă durată a eficacității de consolidare a mediului de auto-administrare. Din punct de vedere practic, aceste detalii privind metodele și interpretarea vor fi esențiale în dezvoltarea unor studii viitoare despre modul în care EE afectează comportamentul de căutare a recompensei.

În cele din urmă, după cum s-a menționat mai sus, o constatare deosebit de interesantă în studiul de față a fost că, în timp ce atât Acute Day 30, cât și EE Chronic au redus reactivitatea cue (blochând incubația, așa cum sa argumentat mai sus), manipularea EE Acute din Ziua 30 aparent a avut un efect mai mare asupra semnalului. reactivitate în timp ce manipularea EE Chronic a avut un efect mai mare asupra consumului de zaharoză (Cifrele 2 și 3). Răspunsul activ al pârghiei nu a fost semnificativ statistic între grupuri (p = 0.029 cu un alfa corectat cu Bonferroni de p<0.0073), dar o comparație ulterioară a numărului de livrări de zaharoză a indicat că grupurile au diferit semnificativ (p<0.0073; datele nu sunt prezentate). ). S-ar putea ca expunerea cronică la EE să producă unele modificări suplimentare în motivația pentru zaharoză. Acest efect poate fi deosebit de important pentru înțelegerea rolului mediului nu numai în ceea ce privește căutarea hranei, ci și comportamentele de consumare a hranei. Intenționăm să investigăm potențialele efecte diferențiale ale EE acută față de cronică asupra activității creierului (de exemplu, activarea fos în urma unui test de reactivitate cue) ca o modalitate de a integra aceste constatări despre îmbogățire cu ceea ce se știe cu privire la neurobiologia incubației poftei. [38].

Rezumat și concluzii

Îmbogățirea mediului a avut un efect profund de reducere a reactivității și a consumului de sucroză la șobolani cu antecedente de autoadministrare a zaharozei. În cele mai multe cazuri, doar accesul conspecific, complexitatea mediului și expunerea la noutate au fost suficiente pentru a reduce reactivitatea și consumul de sucroză. Cu toate acestea, cele mai puternice scăderi ale reactivității și consumului au fost observate atunci când șobolanii au fost expuși la un context de îmbogățire, fie cu sau fără cohorte sociale.

Descoperirile noastre oferă accent pentru studiul viitor al factorilor care mediază schimbările comportamentale legate de recompensă după îmbogățirea mediului. Constatările din acest studiu și din studiile viitoare ar putea oferi un cadru pentru modalități de a reduce căutarea și primirea recompenselor. De exemplu, din studiile noastre și din alte studii cu EE reiese că căutarea recompensei poate fi redusă prin modificarea valorii mediului unui „dependent”. Studiile viitoare care elucidează mecanismele neuronale care stau la baza efectelor EE acute și cronice asupra comportamentului ar putea duce la noi instrumente farmacologice pentru reducerea comportamentelor de dependență.