Sci Rep. 2018; 8: 2766.
Publicat online 2018 Feb 9. doi: 10.1038/s41598-018-21046-0
PMCID: PMC5807356
Abstract
Atențiile care semnalează disponibilitatea alimentelor plăcute dobândesc capacitatea de a potența căutarea și consumul de alimente. Studiul actual a utilizat o combinație de tehnici comportamentale, farmacologice și analitice pentru a examina rolul motivației de stimulare a Pavloviei în hrănirea potențată de cue. Arătăm că un cue împerecheat cu soluție de zaharoză (CS +) își poate transfera controlul asupra hrănirii pentru a stimula consumul de zaharoză într-un nou receptaclu și că acest efect depinde de activarea receptorilor de dopamină D1, despre care se știe că modulează alte forme de motivație cue comportament, dar nu gust palatabilitate. Analizele microstructurale ale comportamentului de lins zaharoză au arătat că CS + a avut tendința de a crește frecvența cu care șobolanii s-au angajat în atacuri active de comportare a linsului, fără a avea un efect fiabil asupra duratei acelor lăcări, o măsură care a fost în schimb asociată cu palatabilitatea zaharozei. Mai mult, am constatat că diferențele individuale în creșterea CS + creșterea frecvenței de asociere au fost asociate cu aportul total de zaharoză la test, susținând că acest proces era legat de o reglementare semnificativă a comportamentului alimentar. Prin urmare, studiul actual (1) demonstrează că un proces motivațional de stimulare Pavlovian dependent de dopamină poate media o hrănire cu potențialitate de cue și (2) stabilește o abordare experimentală și analitică pentru analizarea acestui aspect al comportamentului.
Introducere
Indiciile de mediu care semnalează disponibilitatea alimentelor gustoase pot declanșa pofte alimentare puternice1-3 și să promoveze alimentația în absența foamei, efect observat la rozătoare4,5 și oamenii6-9. Această influență comportamentală, despre care se crede că joacă un rol important în supraalimentare și obezitate10-13, poate fi studiat utilizând sarcina de alimentare cu potențialitate de cue (CPF). Într-un studiu tipic CPF, animalele flămânde suferă o condiționare pavloviană constând în împerecheri repetate între un stimul condiționat (CS +; de exemplu, un ton auditiv) și o cantitate mică de alimente sau lichide palatabile, cum ar fi soluția de zaharoză, pe care o consumă dintr-o cană. situat într-o poziție fixă în camera experimentală. În continuare, li se oferă acces neîngrădit la chow-ul lor de întreținere pentru a se asigura că sunt complet completate înainte de testare. Animalele sunt apoi returnate în cameră și lăsate să consume liber zaharoză din ceașcă în timp ce CS + este prezentat intermitent în mod necontenit. În astfel de condiții, animalele prezintă o creștere accentuată a consumului de alimente în timpul sesiunilor de testare cu CS + în raport cu sesiunile cu un stimul nepereche (CS-).
În timp ce astfel de descoperiri indică faptul că semne externe pot acționa independent de foame fiziologică pentru a promova hrănirea, procesele psihologice care stau la baza acestui efect nu sunt stabilite în mod ferm. O posibilitate este ca indicii asociați cu consumul de alimente palatabile să dobândească un control reflex sau obișnuit asupra hrănirii (adică pe baza răspunsului la stimul). Dacă acesta este mecanismul primar care mediază CPF, atunci CS + ar trebui să stimuleze consumul determinând comportamente specifice de hrănire care au fost stabilite în timpul condiționării pavloviene. Acest învățarea de răspuns vederea este plauzibilă atunci când sursa de hrană este fixată în timpul instruirii și testării, ca în exemplul descris mai sus. Deși acest scenariu se aplică majorității demonstrațiilor de FPC, au existat, de asemenea, rapoarte că indicii asociate alimentelor pot declanșa alimentarea în noi locații14-16, indicând faptul că pot controla hrănirea indirectă. O posibilă explicație este că astfel de indicii potențează alimentarea prin același proces motivațional stimulent Pavlovian care le permite să provoace și să învioreze comportamente instrumentale de căutare a alimentelor.17,18. Acest vedere motivațională prezice că CS + declanșează o dorință de a căuta hrană, ceea ce ar duce, de asemenea, la hrănire atunci când alimentele sunt disponibile. În mod alternativ, având în vedere că semnalele pentru alimente plăcute pot îmbunătăți evaluarea hedonică a stimulilor gustului19-21, este posibil ca efectele să potențeze alimentația parțial, făcând alimentele mai plăcute. Deși această viziune hedonică este distinctă mecanic de cea motivațională, aceste conturi nu se exclud reciproc și pot explica diferite aspecte ale CPF10,22.
O modalitate de a face distincția între relatările motivaționale și hedonice ale CPF este de a determina modul în care semnalele asociate alimentelor influențează microstructura hrănirii. Atunci când rozătoarele au voie să consume în mod liber soluție de zaharoză sau alte lichide gustoase, acestea se angajează în linsuri de durate variate, care sunt separate de perioade de inactivitate. Întrucât durata medie a acestor atacuri de lins oferă o măsură fiabilă și selectivă de palatabilitate a fluidelor23,24, se crede că frecvența acestor atacuri este controlată de procese motivaționale25-28. Astfel, dacă CS + stimulează hrănirea prin îmbunătățirea palatabilității zaharozei, atunci acel indiciu ar trebui să crească durata, dar nu neapărat frecvența atacurilor de lins. În schimb, viziunea motivațională prevede că CS + ar trebui să declanșeze căutarea și consumul de zaharoză chiar și atunci când animalele sunt preocupate de alte activități, ceea ce duce la atacuri mai frecvente, dar nu neapărat mai lungi.
Studiul actual a investigat efectele livrării CS + asupra microstructurii care lipsește zaharoză folosind două protocoale CPF, unul în care zaharoza a fost întotdeauna disponibilă în aceeași locație (Experimentul 1) și unul în care sursa a fost schimbată pe parcursul formării și testării (Experimentele 2 și 3), permițându-ne să evaluăm influența indirectă a CS +. Abordarea noastră pentru evaluarea acestei influențe (generalizate), independentă de răspuns a semnalelor cu alimente, a fost modelată după sarcina de transfer Pavlovian-la-instrumental (PIT), care este folosită pe scară largă pentru a studia impactul motivațional stimulativ al semnalelor pe pereche de recompense pe comportament care caută recompense18,29,30. De asemenea, am adoptat parametrii de testare și condiționare pavloviană utilizați frecvent în studiile PIT pentru a facilita compararea cu literatura de specialitate. Având în vedere că activitatea receptorilor dopaminei D1 este crucială pentru exprimarea PIT și a altor măsuri de comportament motivat cu31-33 dar este relativ lipsit de importanță pentru aspectele hedonice ale comportamentului de hrănire25,28,34, de asemenea, am evaluat impactul blocării receptorilor D1 asupra lăcărării de zaharoză potențată de tică (Experiment 3) ca o sondă suplimentară a rolului motivației în acest efect. În cele din urmă, am analizat microstructura datelor privind lipirea zaharozei din aceste experimente pentru a testa dacă CPF a fost asociată selectiv cu creșteri ale frecvenței sau ale duratei atacurilor de zahăr, cum ar fi prezis de opiniile motivaționale și hedonice ale CPF.
REZULTATE
Alimentarea cu potențialitate de cue cu un indiciu care semnalează sursa de alimente
În primul nostru experiment, am aplicat un design CPF convențional cu răspuns congruent, în care răspunsurile specifice necesare consumului de zaharoză au fost aceleași în fazele de pregătire și testare. Șobolanii înfometați au primit 10 d de condiționare pavloviană pentru a stabili CS + ca un indiciu pentru disponibilitatea zaharozei la o cană de alimente de pe o parte a camerei. Până în ultima zi de condiționare, intrările în cupă (± între subiecți SEM) au fost semnificativ mai mari în timpul CS + (23.72 ± 2.79 pe minut) față de intervalul inter-încercare [18.27 ± 3.25 pe minut; perechi-eșantioane t-Test, t(15) = 3.13, p = 0.007]. Intrările în cupă în timpul CS− (8.60 ± 1.91 pe minut) nu au diferit semnificativ de intervalul inter-proces [10.69 ± 2.00 pe minut; probe pereche t-Test, t(15) = −1.60, p = 0.130].
Șobolani au fost apoi administrate două teste CPF într-o stare alimentară pentru a caracteriza efectele CS + asupra mucoasei zaharoză. La fiecare test, șobolanii au avut acces liber la soluția de zaharoză 2% sau 20%, permițându-ne să evaluăm influența palatabilității zaharozei asupra CPF. Figura 1a arată numărul total de licheți observați în timpul studiilor CS în funcție de perioada CS, tipul CS și concentrația de zaharoză. Datele au fost analizate utilizând modele generalizate de efecte liniare mixte (tabel suplimentar S1). Important, a existat o interacțiune semnificativă de tip CS Period × CS, t(116) = 12.70, p <0.001. O analiză suplimentară (prăbușirea concentrației) a relevat o creștere semnificativă pentru studiile CS + p <0.001, dar nu încercări CS-, p = 0.118, indicând faptul că CS + a fost mai eficient decât CS− în creșterea linsului de zaharoză, în raport cu nivelurile pre-CS. Analiza noastră a constatat, de asemenea, că această selectivitate a tacului a fost influențată semnificativ de concentrația de zaharoză ( p <0.001). Mai exact, deși CS + a fost extrem de eficient în ridicarea linsului de zaharoză atât în condiții de 2%, cât și de 20%, ps <0.001, CS− nu a afectat în mod semnificativ ratele de lins în testul de 2%, p = 0.309, dar a provocat o creștere modestă, dar semnificativă în testul de 20%, p = 0.039. Astfel, deși tacul asociat cu alimente a fost, în general, mai eficient în controlul hrănirii, tacul neperecheat părea să exercite o influență similară atunci când șobolanilor li s-a permis să consume o soluție de zaharoză foarte gustabilă la test.
Transferul hrănirii cu potențial de tămâie într-o nouă sursă de alimente
Deoarece zaharoza a fost disponibilă la aceeași sursă în timpul antrenamentului și testării în Experimentul 1, nu este clar dacă efectul CPF observat depinde de capacitatea CS + de (1) motiva șobolanii care caută și consumă zaharoză sau (2) provoacă direct un anumit specific reflex condiționat, Sau obicei. Experimentul 2 s-a concentrat mai clar pe fosta ipoteză testând dacă un CS + asociat cu livrarea zaharozei într-o cană alimentară ar putea motiva lingerea de zaharoză dintr-un butuc din partea opusă a camerei la test, comparabilă cu fenomenele comportamentale observate în PIT.
Șobolanii au fost antrenați cu aceeași procedură de condiționare pavloviană folosită în Experimentul 1, ceea ce a dus la o conduită de abordare anticipativă specifică cue până în ultima zi de condiționare pavloviană. Abordările în paharul alimentar (± între subiecți SEM) au fost mai mari în timpul CS + (18.71 ± 1.73 pe minut), comparativ cu intervalul inter-încercare [12.49 ± 0.98 pe minut; perechi-eșantioane t-Test, t(15) = 3.02, p = 0.009]. Nu au existat diferențe semnificative între CS− (9.41 ± 0.98 pe minut) și intervalul inter-proces [8.44 ± 0.88 pe minut; probe pereche t-Test, t(15) = 0.98, p = 0.341].
Având în vedere că efectele CS + asupra captării de zaharoză din Experimentul 1 au fost ceva mai evidente atunci când șobolanii au fost testați cu zahroză 2%, testarea noastră inițială cu zaharoză este disponibilă la o nouă sursă (picătură, cu ceașcă alimentară acoperită de un panou opac - Vezi Metode) concentrat asupra acestei afecțiuni. Cu toate acestea, în acest test, linsul cu zaharoză nu a diferit semnificativ între CS + (328.1 ± 84.8 licks) și perioade pre-CS + [245.6 ± 45.9 licks; perechi-eșantioane t-Test, t(15) = 1.07, p = 0.300]. Pentru a descuraja în continuare competiția de răspuns și pentru a consolida consumul de zaharoză din gură, șobolanilor li s-au administrat 5 sesiuni suplimentare de antrenament pentru a linge din gura de zaharoză 20% sub lipsă de alimente în absența CS. Șobolanii au fost apoi complet saturați pe chow acasă și li s-au administrat două teste CPF cu zaharoză disponibilă la gura de metal. În timpul testelor, șobolanii au avut acces continuu la 2% sau 20% soluție de zaharoză în teste separate (subiecți, ordinea contrabalansată).
Figura 1b arată că în această rundă de teste, CS + a fost eficient în promovarea consumului de zaharoză în noua locație, chiar dacă acel indiciu nu a fost niciodată direct asociat cu acest comportament. Analiza modelului cu efecte mixte (Tabel suplimentar S2) a găsit o interacțiune de tip CS semnificativă × CS Perioada, t(120) = 15.16, p <0.001, indicând faptul că CS + a fost mai eficient în creșterea linsului de zaharoză peste nivelurile inițiale (CS vs. perioada pre-CS, p <0.001) decât CS− (CS vs. perioada pre-CS, p = 0.097), ca și în Experimentul 1. Concentrația de zaharoză nu a influențat în mod semnificativ selectivitatea tac a acestui efect (interacțiune cu 3 căi, p = 0.319). Important, în timp ce ratele de lins păreau a fi crescute în perioada pre-CS− în raport cu perioadele pre-CS +, probele asociate t-testele au indicat că această diferență nu a fost semnificativă statistic în condiția 2%, t(15) = 1.66, p = 0.118 sau în starea de 20%, t(15) = 1.56, p = 0.139. Acest lucru este de așteptat având în vedere structura de studiu pseudo-aleatorie utilizată în timpul antrenamentului și testării, care previne efectele sistematice (inter-proces) de reportare și exclude anticiparea tipului de proces (sau calendarul) viitor. De asemenea, este demn de remarcat faptul că aceleași animale au prezentat creșteri similare specifice CS + la lins în Experimentul 3 atunci când ratele lor de pre-CS- și pre-CS + au fost mai comparabile (vezi Fig. 1c, vehicul).
Dependență de receptorii de dopamină de tip D1
Rezultatele Experimentului 2 indică faptul că CS + a dobândit capacitatea de a potența consumul de zaharoză prin declanșarea unui comportament de hrănire care nu a fost niciodată asociat direct cu acel indiciu, în concordanță cu o influență motivațională asemănătoare PIT. Având în vedere importanța receptorilor de dopamină de tip D1 în motivarea stimulativă pavloviană31-33, Experimentul 3 a examinat dacă activitatea de blocare la acești receptori ar perturba expresia CPF. Aceiași șobolani folosiți în Experimentul 2 au primit o pereche finală de teste CPF (zahroză 20%) după pretratare cu SCH-23390 (0.04 mg / kg), un antagonist D1 sau un vehicul selectiv. Rezultatele testelor sunt prezentate în Fig. 1c (de asemenea, Tabel suplimentar S3).
Analiza a relevat un efect principal al tratamentului medicamentos, t(120) = -2.15, p = 0.034, prin faptul că lingerea zaharozei a fost, în general, deprimată de SCH-23390. Foarte important, am găsit o interacțiune semnificativă între medicamente × perioadă CS × tip CS, t(120) = -20.91, p <0.001, indicând faptul că SCH-23390 a perturbat expres expresia CPF. Într-adevăr, o analiză suplimentară a arătat că, în timp ce CS + a crescut semnificativ lichidul de zaharoză peste nivelurile pre-CS + în testul vehiculului, p <0.001, nu a existat niciun efect al CS + în testul SCH-23390, p = 0.982. Similar cu generalizarea indicelui observată în experimentul 1, creșterea CS-a determinat creșteri marginal semnificative ale linsului de zaharoză în ambele condiții ale medicamentului, ps ≤ 0.049. Astfel, antagonismul receptorilor dopaminei de tip D1 prin administrarea SCH-23390 a afectat în mod semnificativ alimentarea evocată CS +, în concordanță cu un motiv motivativ de stimulare a CPF.
Analiza microstructurala a efectelor cuptorilor pereche de zaharoză și a concentrației de zaharoză asupra hrănirii
Rezultatele Experimentelor 2 și 3 sugerează că noul protocol de tip PIT utilizat aici susține o formă motivațională stimulativă a CPF, deoarece indicii au fost capabili să motiveze comportamentul de hrănire într-o locație separată de sursa de hrană semnalată de tac. Pentru a testa în continuare acest cont, am examinat dacă efectele excitatorii ale CS + asupra băutului cu zaharoză au fost legate de o schimbare specifică în organizarea microstructurala a comportamentului de lingere. Așa cum s-a descris mai sus, în timp ce durata jocului de lins diferă în funcție de palatabilitatea fluidelor23,24, se consideră că frecvența cu care șobolanii se angajează în noi atacuri de lins este reflectată într-un proces motivațional separat25-28. Am variat concentrația de zaharoză pentru a-i manipula palatabilitatea, ca în rapoartele anterioare23,35. Deși concentrațiile de zaharoză ridicate și scăzute diferă, de asemenea, în conținutul caloric, cercetări ample au arătat că măsura duratei de combatere este o măsură sensibilă și selectivă a influenței recompenselor orosenzoriale și este disociabilă de procesarea caloriilor post-consumatoare35-38. Astfel, un CS + care induce motivația stimulativă ar trebui să crească frecvența atacului, în timp ce un CS + care crește aportul făcând zaharoza mai plăcută ar trebui să promoveze durate mai lungi.
Pentru a asigura o putere statistică suficientă39, am prăbușit datele în toate condițiile de testare fără medicamente descrise mai sus (teste 2% și 20% pentru Experimentul 1 și Experimentul 2 și starea vehiculului pentru Experimentul 3). Datele combinate sunt prezentate în Fig. 2, reprezentate separat ca totalul de licăriri (a), frecvența de bătăi (b) și durata duratei (c). Figura 2d prezintă comploturi raster ale comportamentului de lins a doi șobolani reprezentativi în perioadele pre-CS + și CS + când 2% și 20% zaharoză au fost disponibile la test. În concordanță cu interpretarea motivațională a CPF, acești șobolani au avut tendința de a se angaja în mai multe atacuri de lins zaharoză în timpul CS + decât în perioada pre-CS +. Spre deosebire, duratele de atac au avut tendința să fie mai lungi atunci când șobolanii au consumat soluția de zaharoză 20% mai palidă decât atunci când au consumat zaharoză 2%, efect care a fost evident în perioadele pre-CS + și CS +. Astfel, durata jocului nu a fost puternic influențată de turta pereche cu zaharoză. Într-adevăr, modelele văzute în Fig. 2d au fost coroborate prin modele generalizate cu efecte mixte liniare ale setului de date combinate (vezi Fig. 2a-c și Tabel suplimentar S4). Analizele secundare cu efecte mixte au relevat faptul că factorul categoric al „Experimentului” (1, 2, 3) nu a moderat în mod semnificativ interacțiunile CS Period × CS pe frecvența sau durata trupei, ps ≥ 0.293, permițându-ne să combinăm aceste date pentru analizele ulterioare. Interesant este că abilitatea CS + de a motiva comportamentul de lins s-a reflectat și într-o latență semnificativ mai rapidă pentru inițierea lingerii40-42 după debutul CS + vs. CS [model generalizat de efecte mixte liniare (distribuție de răspuns = gama, funcție de legătură = jurnal); t(306) = -2.71, p = 0.007], deși diferența brută în latențe a fost relativ modestă (CS +: 1.16 secunde ± 0.47; CS−: 2.79 secunde ± 0.79).
Analiza mediatică a efectului perioadei CS
Dat fiind astfel de constatări, am efectuat o analiză de mediere statistică43 pe datele combinate (Fig. 2) pentru a determina dacă consumul de zaharoză evocat CS + a fost în mod preferențial legat de modificările frecvenței sau duratei. Figura 3a prezintă structura modelului de mediere multiplă pentru această analiză (Perioada CS). A existat un efect general semnificativ (Total; c) a perioadei de CS privind comportamentul lins, t(156) = 4.11, p <0.001, c = 5.22 [2.71, 7.73], în sensul că au existat mai multe lingeri în timpul CS + decât perioada pre-CS +. Apoi am testat dacă CS + a influențat în mod similar microstructura linsului și am găsit o creștere semnificativă a frecvenței atacurilor (M2), t(156) = 3.27, p = 0.001, a2 = 0.70 [0.28, 1.12], dar nu durata luptei (M1), t(141) = 1.89, p = 0.061, a1 = 0.34 [-0.02, 0.69]. Astfel, la nivel de grup, efectul CS + asupra frecvenței luptei, dar nu și durata luptei, seamănă cu efectul său asupra linsului mai general.
Dacă efectul CS + asupra linsului a fost mediat de efectul său asupra frecvenței trupei, atunci (1) aceste măsuri ar trebui corelate, iar (2) efectul CS + asupra frecvenței trupei ar trebui să țină cont de efectul CS + asupra măsurii totale de licăriri. O evaluare a primei predicții a constatat că, ignorând perioada CS, atât frecvența de atac, cât și durata jocului au fost corelate semnificativ cu licăriile totale, ps <0.001, ceea ce nu este surprinzător, având în vedere că aceste măsuri microstructurale au o relație intrinsecă cu linsul total. Cu toate acestea, evaluarea noastră despre a doua predicție a fost mai revelatoare. Am construit un model de mediere multiplă pentru a examina dacă aceste măsuri microstructurale au explicat varianța legată de CS + în măsura totală a linsului, incluzând frecvența și durata luptei ca efecte fixe, împreună cu perioada CS. Cu alte cuvinte, am întrebat dacă controlul varianței în aceste măsuri de scurgere a slăbit efectul CS +, în raport cu puterea acestuia în modelul mai simplu (redus) descris mai sus. În concordanță cu medierea, am constatat că acest lucru direcționa efectul perioadei de CS asupra licarii (c') nu a fost semnificativ, t(139) = 0.90, p = 0.370, c'= 0.41 [−0.49, 1.30], atunci când controlați frecvența și durata butoanelor. Apoi am estimat influența CS + asupra linsului prin fiecare dintre acești mediatori potențiali și am constatat că există un efect indirect semnificativ al frecvenței atacurilor asupra licențelor, a2b2 = 2.90 [1.18, 4.76], dar nu cu durata luptei, a1b1 = 1.71 [-0.09, 3.35]. Astfel, aceste date indică faptul că creșterile induse de CS + în lins sunt determinate în primul rând de creșterea frecvenței luptei, spre deosebire de creșterile duratei luptei, în concordanță cu un cont motivațional mai degrabă decât un cont hedonic al CPF.
Analiza medie a efectului concentrației de zaharoză
Am efectuat o a doua analiză de mediere a datelor combinate (Fig. 2) pentru a confirma că palatabilitatea (concentrația) zaharozei a fost legată de o creștere selectivă a duratei de combatere (Fig. 3b, Concentrare). Modelul simplificat (fără efecte fixe pentru frecvența sau durata jocului) a constatat că efectul total al concentrării asupra scăderilor totale nu a fost semnificativ, t(156) = 0.42, p = 0.678, c = 0.57 [−2.13, 3.27], indicând faptul că nivelurile globale de lins la zaharoză la test nu depindeau puternic de concentrația de zaharoză. Acest lucru este de așteptat, deoarece efectul palatabilității zaharozei asupra linsului este cel mai evident în primele 2-3 minute de consum44, cu mult înainte de prima perioadă pre-CS din sesiunile noastre de testare. Cu toate acestea, concentrația de zaharoză a avut un efect semnificativ asupra durateiM1), t(141) = 5.20, p <0.001, a1 = 0.88 [0.54, 1.21], cu 20% zaharoză susținând perioade mai lungi de băut decât 2% zaharoză. Interesant este că concentrația de zaharoză a avut un efect supresiv semnificativ asupra frecvenței atacurilor (M2), t(156) = -3.84, p <0.001, a2 = −0.83 [−1.26, −0.40], deoarece șobolanii au avut tendința de a se angaja în mai puține crize atunci când beau o soluție mai plăcută. Astfel, creșterile legate de concentrație ale duratei luptei au fost compensate de scăderile frecvenței luptelor. În concordanță cu aceasta, modelul nostru complet de mediere, care a inclus efecte fixe pentru durata și frecvența luptei, nu a indicat niciun efect direct al concentrării asupra lingelor, t(139) = 0.45, p = 0.650, c'= 0.23 [−0.76, 1.22]. Cu toate acestea, au existat efecte indirecte semnificative, dar opuse, ale frecvenței de atac, a2b2 = −3.49 [−5.50, −1.58] și durata luptei, a1b1 = 4.46 [2.96, 5.95], pentru comportamentul total de lins.
Diferențe individuale în ceea ce privește efectul perioadei de CS și concentrație asupra microstructurii lins
Modelele de mediere au relevat că frecvența și durata jocului joacă roluri distincte în medierea efectelor CS + și a concentrației de zaharoză la lins la nivel de grup, dar nu abordează modul în care aceste efecte sunt exprimate pe șobolani individuali, ceea ce poate fi important pentru înțelegerea individului vulnerabilități la supraalimentare. Având în vedere rezultatele analizei de mediere, am prezis că șobolanii individuali vor prezenta o creștere netă a frecvenței de atac în perioada CS +, în raport cu valoarea de referință, dar nu va prezenta nicio schimbare consecventă sau de încredere în durata jocului. Mai mult decât atât, s-a prevăzut că șobolanii vor manifesta atacuri mai lungi, dar mai puțin frecvente, când se consumă 20% zaharoză, comparativ cu testul 2%. Fig. 3c și d prezintă diferențe individuale în efectele perioadei CS (CS + - pre-CS +) și concentrației zaharozei (20% –2%), respectiv, în ceea ce privește frecvența și durata luptei (analiza setului de date combinate din Fig. 2). CS + a crescut frecvența de atac la 67% la șobolani (Fig. 3c), cu un număr aproximativ egal de acești șobolani, care arată, de asemenea, o creștere a duratei de atac (34%) sau nu (33%). O bunătate chi-pătrată a testului de potrivire presupunând puncte de date distribuite uniform pe cele patru quadrante, a relevat o asimetrie semnificativă distributivă, χ2(3) = 10.91, p = 0.012. Într-adevăr, media ΔFrecvență distribuția a fost semnificativ mai mare decât 0, t(66) = 4.80, p <0.001, în timp ce media lui ΔDurată distribuția nu a diferit semnificativ de 0, t(66) = 1.80, p = 0.076. În ceea ce privește efectul concentrației (Fig. 3d), majoritatea șobolanilor (58%) au prezentat mai mult timp și atacuri mai puțin frecvente cu 20% față de 2% zaharoză și un bun chi-pătrat al testului de potrivire au confirmat că datele nu au fost distribuite uniform pe cadran, χ2(3) = 31.85, p <0.001. Într-adevăr, am constatat că media ΔFrecvență distribuția a fost semnificativ mai mică decât 0, t(51) = -4.22, p <0.001, în timp ce media ΔDurată distribuția a fost semnificativ mai mare decât 0, t(51) = 4.18, p <0.001.
Predictoare micro-structurale ale consumului de zaharoză
Datele din Fig. 3c sugerează că a existat o variabilitate considerabilă în efectul CS + asupra frecvenței de atac și că unii șobolani au fost deosebit de sensibili la această influență motivațională. Deși este posibil ca acești șobolani să poată controla aportul total de zaharoză, consumând mai puțin în absența CS +, analiza suplimentară a setului de date combinate (Fig. 2) a confirmat că aceste CS + au determinat creșteri ale frecvenței de asociere au fost asociate cu supraalimentarea. Mai exact, am descoperit că șobolanii care au prezentat positive pozitivFrecvență scoruri în timpul încercărilor CS + (subgrupurile Freq ↑, Dur ↓ și Freq ↑, Dur ↑ în Fig. 3C) au consumat în mod semnificativ mai mult zaharoză decât șobolanii care nu au (subgrupurile Freq ↓, Dur ↓ și Freq ↓, Dur ↑), t(63) = 2.27, p = 0.026 (Fig. 4a). Această relație a fost menținută când ΔFrecvență a fost tratat ca o variabilă continuă, t(63) = 2.19, p = 0.032 (Fig. 4b) și nu depindea de concentrația de zaharoză, Concentrație × ΔFrecvență, t(63) = 0.64, p = 0.528.
Discuție
Am constatat că disponibilitatea de zahăr care semnalizează cue a fost capabilă să potențeze aportul de zaharoză la șobolani, indiferent dacă acel semnal a semnalat și acțiunile specifice necesare obținerii zaharozei (Experiment 1) sau nu (Experimentele 2 și 3). Această din urmă constatare prezintă un interes deosebit, deoarece este puțin probabil să depindă de executarea răspunsurilor de hrănire condiționate preexistente (sau a obiceiurilor de răspuns la stimul) și sugerează în schimb că aceste indicii dobândesc proprietăți afective și / sau motivaționale care le permit să se transfere flexibil. controlul lor asupra acțiunilor de hrănire. Această tendință a stimulilor de mediu de a promova consumul de alimente chiar și atunci când rutinele de hrănire stabilite nu sunt disponibile, prin urmare pare să ofere un model de animale util și selectiv al procesului pavlovian care susține poftele alimentare provocate de alimente și supraalimentarea la om1-3. Deși există rapoarte anterioare că stimulii asociați cu alimentele pot promova alimentarea într-un mod independent de răspuns14-16, majoritatea experimentelor CPF mențin sursa alimentară fixă în toate fazele de pregătire și testare și, prin urmare, oferă doar informații limitate despre natura proceselor psihologice care stau la baza acestui efect. Studiul actual oferă o demonstrație a influenței excitatorii generalizate a semnalelor cu pereche de alimente asupra comportamentului de hrănire, folosind o procedură modelată după sarcina PIT, care este folosită pe scară largă pentru a studia influența motivațională generalizată a cusurilor alimentate asupra comportamentului în căutarea alimentelor. De exemplu, la fel ca în PIT, sarcina curentă poate fi utilizată pentru a evalua tendința unui indiciu de a dobândi proprietăți motivaționale care se generalizează într-o nouă locație. De asemenea, am împrumutat parametrii de pregătire și testare (de exemplu, durata de timp, intervalele inter-încercare și programul de întărire) care sunt utilizate în mod obișnuit pentru PIT, facilitând comparațiile între studii. Prin urmare, această abordare poate oferi un control experimental mai mare pentru investigațiile viitoare ale diferențelor potențiale ale proceselor psihologice și / sau biologice care stau la baza controlului pavlovian asupra comportamentului instrumental vs.
Studiul actual a descoperit că activarea receptorilor de dopamină D1 este esențială pentru expresia acestei forme independente de răspuns de CPF, care ajută la susținerea unei interpretări motivaționale stimulative, având în vedere importanța semnalizării dopaminei în general și activarea receptorului D1 specific în expresia lui Pavlovian. transfer la-instrumental18,29-32,45,46. Dat fiind dovada că dopamina este relativ lipsită de importanță pentru prelucrarea proprietăților hedonice ale stimulilor alimentari25,28,34, pare puțin probabil ca antagonistul D1 să-și fi făcut efectul prin perturbarea capacității CS + de a modifica palatabilitatea zaharozei la test. Această interpretare motivațională este, de asemenea, susținută de analiza noastră microstructurală, care a constatat că indicii au crescut în primul rând prin provocarea mai multor lovituri, mai degrabă decât prin extinderea duratei acestor atacuri. În schimb, durata durerilor a variat cu palatabilitatea zaharozei, așa cum a fost bine stabilit23,24,26,27. Interesant, analiza noastră de mediere statistică a relevat faptul că, deși șobolanii care se angajează în lupte mai lungi atunci când lins 20% față de zaharoză 2%, acestea au arătat, de asemenea, o scădere compensatorie a frecvenței trupei. Prin urmare, această manipulare a palatabilității părea să afecteze modul în care șobolanii își modelează aportul de zaharoză, fără a afecta nivelul global de hrănire. În schimb, nu a fost evident un astfel de efect compensatoriu în timpul încercărilor efectuate cu CS +, ceea ce ar părea să țină seama de creșterea netă a comportamentului de lins observat în studiile cu acel indiciu. Mai mult, șobolanii care prezintă creșterea frecvenței de atac în timpul studiilor CS + au arătat, de asemenea, niveluri crescute ale aportului total de zaharoză. Astfel de constatări sugerează că indicele cu perechi alimentari (1) pot disregula comportamentul de hrănire și (2) sunt mai eficiente în conducerea supraalimentării decât manipulările palatabilității zaharozei, cel puțin în condițiile testate aici.
De asemenea, rezultatele actuale aruncă o lumină asupra rolului dopaminei în reglarea comportamentului de hrănire, în absența unor indicii explicite pentru alimente. Studii anterioare au arătat că administrarea sistemică a antagonistului de dopamină D1 SCH23390 suprimă uncued consum de zaharoză prin reducerea frecvenței butucului, fără modificarea duratei25,26, care este similar cu modelul de lins expus de șoareci cu deficit de dopamină47. Deși mecanismele psihologice care controlează frecvența atacurilor în astfel de situații nu sunt clare, s-a sugerat că indicii contextuale și / sau interoceptive care s-au asociat cu hrănirea dobândesc capacitatea de a motiva în mod ascendent noile atacuri de căutare și consum de alimente.25,26. Rezultatele noastre oferă o oarecare susținere pentru plauzibilitatea acestei interpretări, demonstrând că noile atacuri de lins pot fi declanșate prin indicii explicite cu perechi alimentari și că acest efect depinde și de activarea receptorului D1 dopamina.
După cum s-a remarcat în altă parte5,10, au existat relativ puține cercetări anterioare cu privire la rolul dopaminei în CPF. Cu toate acestea, un studiu timpuriu a constatat că administrarea de antagonist nespecific al receptorului de dopamină α-flupentixol atenuat CS + a provocat hrană care a căutat, dar a lăsat intactă capacitatea de îngrijire de a crește consumul alimentar.48, ceea ce pare a fi în contradicție cu constatarea noastră că antagonismul D1 perturbă mucoasa de zaharoză indusă de cete. Există numeroase diferențe procedurale între cele două studii care ar putea explica această aparentă discrepanță. De exemplu, s-ar putea ca manipularea noastră selectivă a transmisiei de dopamină D1 să fie mai eficientă în perturbarea influenței CS + asupra aportului alimentar. Mai mult, în acest studiu anterior48, șobolanii lipsiți de alimente au fost instruiți și testați în cuștile de acasă folosind o procedură unică de condiționare pavloviană, în care a fost folosită o tăvălă pentru semnalarea sesiunilor de hrănire care au fost distribuite intermitent pe parcursul zilei. Ulterior, s-a dovedit că acea sursă a fost eficientă în promovarea hrănirii chiar și atunci când șobolanii au fost testați într-o stare nedesfăcută. Natura și întinderea acestui antrenament și faptul că răspunsurile necesare la hrănire au fost neschimbate în fazele de instruire și testare sugerează că acest protocol CPF ar fi putut încuraja utilizarea unui răspuns obișnuit (stimul-răspuns) în timpul testării. Având în vedere că suprasolicitarea poate face ca alimentele evocate să ceară să fie insensibile la manipulările semnalizării dopaminei49, se poate ca această formă de CPF potențial obișnuită să depindă mai puțin de dopamină decât forma motivațională descrisă aici.
Deși rămâne mult de determinat cu privire la rolul dopaminei în CPF, se știe că acest fenomen comportamental depinde de ghrelină50-52 și hormonul care concentrează melanina53 sisteme neuropeptide, care sunt implicate fundamental în reglarea atât a comportamentului de hrănire10 si semnalizare dopamina54-56. Interesant este că efectele de stimulare a apetitului Ghrellin depind de capacitatea acestui hormon de a modula semnalizarea dopaminei mezolimbice57-60. De exemplu, tendința pentru ghrelin de a spori căutarea și consumul de alimente, fără a afecta palatabilitatea alimentelor (licirea duratei de bătaie) poate fi inhibată prin administrarea concomitentă a antagonistului receptorului dopaminic D1 SCH-2339060. Pe baza unor astfel de constatări, s-ar putea aștepta ca o interacțiune similară între ghrelină și dopamină să poată sta la baza influenței motivaționale a semnalelor împerecheate alimentelor asupra hrănirii.
În timp ce concluziile actuale demonstrează că semnalele asociate alimentelor pot stimula supraalimentarea prin motivarea noilor atacuri de hrănire, astfel de indicii sunt de asemenea susceptibile să influențeze alimentarea prin alte procese. Implicit în abordarea noastră de transfer al controlului este recunoașterea faptului că indicii de alimentare pot declanșa aportul determinând direct comportamente specifice de hrănire. În plus, deși CS + nu a modificat în mod fiabil duratele procesului în studiul curent, un studiu recent care utilizează un protocol CPF mai convențional cu o sursă de hrană fixă a găsit dovezi că indicii de hrănire pot alungi atacurile de lins.53. În conformitate cu acest lucru, există rapoarte anterioare potrivit cărora indicii asociați cu alimente plăcute pot mări expresia reacțiilor orofaciale apetisante la stimuli gustativi19-21, o altă măsură a hedonicii gustului sau a „plăcerii”. Astfel, este probabil ca indicile alimentare să promoveze alimentarea pe mai multe rute, provocând pofte, declanșând răspunsuri specifice de hrănire și / sau îmbunătățind gustul alimentelor10. Aceste procese pot sta la baza vulnerabilităților distincte pentru supraalimentarea cu potențial de tuns, explicând probabil diferențele individuale în sensibilitatea la acest efect.1,61,62. Rezultatele actuale demonstrează o abordare eficientă pentru analizarea selectivă a componentei motivaționale a CPF la șobolani.
Metode
Subiecți și aparate
Șobolanii Long Evans masculi adulți (N = 32 șobolani în total; n = 16 pentru Experimentul 1 și n = 16 pentru Experimentele 2 și 3), cu o greutate de 370-400 g la sosire, au fost adăpostiți în cuști de plastic transparente la temperatura și umiditatea -varium controlat. Șobolanii aveau ad libitum acces la apă în cuștile de acasă pe tot parcursul experimentului. Șobolanii au fost plasați pe un program de restricție alimentară în anumite faze ale experimentului, după cum se specifică mai jos. Exploatarea și procedurile experimentale au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor UC Irvine (IACUC) și au fost în conformitate cu Ghidul Consiliului Național de Cercetare pentru Îngrijirea și Utilizarea Animalelor de Laborator.
Procedurile de comportament au fost efectuate în camere identice (ENV-007, Med Associates, St Albans, VT, SUA), adăpostite în cabine cu sunet și lumină atenuată. Soluția de zaharoză poate fi livrată printr-o seringă într-o cană de plastic încastrată care a fost amplasată central într-un capăt al peretelui fiecărei camere, 2.5 cm deasupra podelei grilei din oțel inoxidabil. Pentru detectarea intrărilor de cap asociate consumului de zaharoză, s-a utilizat un detector de fotobeam poziționat la intrarea în recipientul alimentar, precum și răspunsuri de abordare condiționată în timpul sesiunilor de condiționare pavloviană. În anumite sesiuni de testare (Experimentele 2 și 3), soluția de zaharoză ar putea fi obținută prin linsul unui bec de metal alimentat cu gravitație, care a fost poziționat ~ 0.5 cm într-un orificiu 1.3 cm situat pe peretele de capăt opus cana alimentară. Lichidele individuale din ceașcă de mâncare și scurgerea de metal au fost înregistrate continuu în timpul sesiunilor de testare folosind un dispozitiv de lickometru de contact (ENV-250B, Med Associates, St Albans, VT, SUA). Un panou de plexiglas alb opac a fost poziționat în fața peretelui de capăt care adăpostea cana de mâncare în toate ședințele când s-a putut obține zaharoză din butonul metalic. O lumină interioară (3 W, 24 V) a furnizat iluminare și un ventilator a furnizat ventilație și zgomot de fundal.
Pavlovian condiționat
Șobolanii au fost plasați într-un program de restricție alimentară pentru a-și menține greutățile corporale la aproximativ 85% din greutatea corpului care se hrănește gratuit înainte de a fi supus 2 d de instruire în reviste, în care au primit livrări de 60 soluție de zaharoză 20% (0.1 ml) în fiecare sesiune zilnică (1 h). Șobolanii au primit apoi 10 d de condiționare pavloviană. Fiecare sesiune de condiționare zilnică a constat dintr-o serie de prezentări 6 a unui sunet audio 2-min (CS +; fie zgomot alb 80-dB sau clicker 10-Hz), cu încercări separate de un interval variabil 3-min (interval 2-4) . În timpul fiecărui studiu CS +, 0.1 ml aliquote (livrate peste 2 sec) soluție de zaharoză 20% (greutate / greutate) au fost livrate în paharul alimentar conform unui program de timp aleatoriu 30-sec, rezultând în medie patru livrări de zaharoză pe încercare . În ultima zi de condiționare, șobolanii au primit, de asemenea, oa doua sesiune în care s-a prezentat tetul alternativ (CS -; stimul auditiv alternativ) în același mod ca CS +, dar nu a fost asociat cu soluție de zaharoză. Comportamentul anticipativ a fost măsurat prin compararea ratei abordărilor în cupă (pauze de fotobeam) în perioada cuprinsă între debutul CS și prima livrare de zaharoză (pentru a evita detectarea comportamentului de hrănire necondiționat), ceea ce a fost contrastat cu viteza de abordare a cupei în timpul intervalului interval de încercare. La toate șobolanii li s-a dat apoi cinci zile ad libitum acces la dieta lor de întreținere după ultima ședință de condiționare pavloviană înainte de a fi supuse unor teste suplimentare.
Test de alimentare cu potențialitate de cue
experimentul 1
Acest experiment a evaluat impactul CS + asupra consumului de soluție de zaharoză din aceeași ceașcă alimentară folosită în timpul antrenamentului, astfel încât răspunsul condiționat la acel cue (adică abordarea cupei) a fost compatibil cu comportamentul necesar obținerii zaharozei la test. După recâștigarea greutății pierdute în timpul condiționării pavloviene, șobolanii au primit o pereche de teste CPF, care au fost separate prin 48 h, timp în care șobolanii au rămas nedisturbați în casele lor. Pe parcursul fiecărei sesiuni de CPF (86 min în durata totală), soluția de zaharoză 2% sau 20% a fost disponibilă continuu în paharul alimentar, umplând acea cană cu 0.1 ml zaharoză ori de câte ori șobolanul a trecut de fotobamă (se apropie cupa). Cu toate acestea, pentru a preveni supraîncărcarea cupei, administrarea de zaharoză a fost administrată numai dacă au trecut cel puțin 4 s de la ultima administrare de zaharoză și dacă șobolanul a efectuat cel puțin cinci linguri în perioada intervenientă. Pe parcursul acestei sesiuni, fiecare dintre stimuli auditivi 2-min a fost prezentat necontenit de ori 4 într-o ordine de pseudorandom (ABBABAAB), separat printr-un interval fix 8-min. Primul studiu a început 8 min după începerea ședinței pentru a permite inducerea sațietii înainte de a evalua influența comportamentală a semne. Ordinea de încercare a fost contrabalansată cu condițiile de pregătire pavloviene, astfel încât primul CS prezentat a fost CS + pentru jumătate din subiecți și CS - pentru jumătatea rămasă a subiecților. Ordinea testării concentrației de zaharoză a fost, de asemenea, contrabalansată, jumătate din fiecare condiție primind testul 2% în primul rând și testul 20% în al doilea rând, și jumătate primind aranjamentul opus (adică toate animalele au primit ambele concentrații în teste separate).
experimentul 2
În acest experiment, am investigat efectul CS + asupra consumului de soluție de zaharoză dintr-o sursă diferită de ceașca folosită în timpul condiționării pavloviene, astfel încât răspunsul condiționat la acea ticăloșie era incompatibil cu comportamentul necesar consumului de zaharoză la test. Primul test pe care l-am efectuat a inclus doar starea de zaharoză 2%. După ce au permis șobolanilor să recâștige greutatea pierdută în timpul condiționării pavloviene, li s-au acordat două ședințe zilnice (durata 86 min) în care au avut acces nerestricționat la soluția de zaharoză 2% dintr-un tub metalic (alimentat cu gravitație prin flacon) poziționat într-o gaură mică din peretele de capăt opus cana de mâncare. Un panou alb din Plexiglas a fost poziționat în fața peretelui care adăpostea paharul alimentar în timpul sesiunilor cu acces la scurgere (inclusiv testele CPF ulterioare) pentru a descuraja animalele să caute zaharoză în această locație. Aceste sesiuni au fost concepute pentru a oferi șobolanilor experiența de a bea zaharoză dintr-o nouă sursă, în absența semnalelor auditive. În ziua următoare, șobolanii au primit o singură sesiune de test CPF, așa cum este descris în Experimentul 1, cu excepția faptului că zahroza 2% a fost disponibilă continuu la canalul metalic, mai degrabă decât la ceașcă.
Deoarece în acest prim test nu există prea multe dovezi de CPF, probabil datorită concurenței de răspuns între CS + comporta evocată cu cea de mâncare și comportamentul de apropiere a scutei, am oferit șobolanilor o pregătire suplimentară de scurgere (în absența CS +) pentru a consolida zaharoza care caută la izvor și descurajarea Abordarea cupei de mâncare atunci când scurgerea a fost disponibilă (deoarece a fost acoperită cu un panou). Șobolanii au fost așadar așezați din nou pe o schemă de restricție alimentară (aceeași ca în faza de condiționare pavloviană) înainte de a primi 5 d de sesiuni de antrenament suplimentar, fiecare dintre aceste sesiuni constând din 10 min de acces la soluția de zaharoză 20%. Șobolanii au primit apoi 4 d de ad libitum acces la chow acasă pentru a le permite să recâștige greutatea pierdută în această fază. În continuare, șobolanii au fost lipsiți de alimente acut (20 h) înainte de a primi sesiuni de recalificare Pavloviană cu CS + și CS -, ca în ultima zi de antrenament inițial (adică, cu zaharoză 20% livrată în cupa alimentară în timpul încercărilor CS +). Rețineți că scutul a fost îndepărtat din cameră în timpul acestor ședințe de recalificare pavloviană ulterioară. Șobolanii au fost apoi administrați ~ 20 h de ad libitum acces la chow acasă înainte de a fi supus a două teste CPF folosind o scurgere metalică, care erau identice cu primul test, cu excepția faptului că șobolanilor li s-a oferit acces la 2% sau 20% în două teste separate (ca în Experimentul 1).
experimentul 3
După ce au găsit dovezi mai substanțiale de CPF în ultima rundă de testare cu scurgerea, șobolanii din Experimentul 2 au fost testate suplimentar pentru a evalua dependența acestui efect de semnalizarea dopaminei la receptorii dopaminei D1. Șobolanii au primit pentru prima dată o ședință de 10-min de reciclare a butonului în care li s-a oferit acces la soluția de zaharoză 20%. Pentru că șobolanii s-au întors rapid la greutatea normală a corpului când s-au întors la ad libitum chow acasă în urma privării acute de alimente 20-h, am utilizat această procedură pentru a ne asigura că șobolanii au fost flămânzi în timpul acestei sesiuni de recalificare a scurgerii și în timpul recalificării ulterioare pavloviene (CS + și CS-sesiuni, ca înainte), care a fost efectuat cu o zi înainte de fiecare dintre cele două teste finale CPF. Șobolani au primit cel puțin 20 h de ad libitum acces la chow acasă înainte de fiecare sesiune de test. În timpul acestei etape finale de testare CPF, șobolanii au avut acces continuu la 20% zaharoză din conductă în timpul ambelor sesiuni de testare. Cu cincisprezece minute înainte de fiecare test, șobolanilor li s-a administrat o injecție ip (1 ml / kg) fie soluție salină sterilă, fie SCH-23390 (antagonist selectiv al receptorului dopaminic D1), folosind o doză (0.04 mg / kg), care este suficientă pentru a suprima consumul de zaharoză25,34,63. Șobolanii au fost testați în ambele condiții medicamentoase, contrabalansând ordinea de testare.
Analiza datelor
Măsura dependentă principală a fost linsul individual, care a fost înregistrat cu o rezoluție de 10 ms folosind un lickometer de contact în timpul tuturor sesiunilor de CPF. Foarte rar, am detectat artefacte în măsurătorile licometrului nostru care au fost cauzate de contactul susținut între șobolan (labă sau gură) și zaharoză (sau gura de metal). Aceste artefacte au luat forma răspunsurilor licometrului de înaltă frecvență (> 20 Hz). Având în vedere că șobolanii prezintă o rată maximă de lins de <10 Hz64, am exclus toate răspunsurile potențiale ale linsului care au apărut în 0.05 sec din ultimul lick (non-artefact), corespunzând unei frecvențe de întrerupere 20-Hz. Ședințele în care cel puțin 20% din răspunsurile liceului au fost excluse, având în vedere că acest criteriu a fost eliminat în totalitate din analiză (sesiunea 1 de la șobolanul 1 din Experimentul 1).
Comportament lins
Pentru fiecare sesiune, am determinat numărul total de licăriri pe tipuri de perioade (Pre-CS +, CS +, Pre-CS-, CS−). Deoarece măsura noastră primară dependentă (total licks) este o variabilă de număr, aceste date au fost analizate folosind modele generalizate de efecte mixte liniare, cu o distribuție de răspuns Poisson și o funcție de legătură de jurnal. 65-68. Această abordare statistică permite estimarea parametrilor în funcție de condiție (efecte fixe) și individuale (efecte aleatorii). În Experimentele 1 și 2, structura cu efecte fixe a inclus o interceptare generală, interacțiunea cu trei sensuri între Perioada CS (Pre, CS) × Tip CS (CS−, CS +) × Concentrație (2%, 20%) și toate efecte principale și interacțiuni de ordin inferior. Pentru Experimentul 3, Drug (Vehicle, SCH) a fost înlocuit cu Concentrare pentru a se adapta modificării proiectării experimentale. Aceste variabile au fost toate variabile în cadrul subiecților, tratate ca predictori categorici și codificate de efecte. Selecția modelului cu efecte aleatorii a implicat determinarea modelului care reduce la minimum criteriul informațiilor Akaike 69, asigurând totodată că numărul de puncte de date pe parametru nu a scăzut sub 10 70,71. Folosind aceste criterii, cea mai bună structură cu efecte aleatorii din experimente a inclus subiecți interceptări necorelate ajustate pentru perioada CS, tip CS și concentrare (sau medicament)72. Toate analizele statistice au fost efectuate în MATLAB (The Math Works; Natick, MA). Nivelul alfa pentru toate testele a fost 0.05. Întrucât toți predictorii au fost categorici, mărimea efectului a fost reprezentată de coeficientul de regresie nestandardizat 73, raportat ca b în text și în tabele de ieșire a modelului. Analizele post-hoc ale interacțiunilor au fost efectuate utilizând post-hoc F-testările efectelor simple din analiza omnibus folosind coefTest funcție în MATLAB.
Analiza microstructurala a comportamentului de lingere
Lichidele individuale au fost clasificate fie ca începând, fie continuă o luptă. Un atac a fost demarcat ca mai multe licențe consecutive în care intervalele de legătură interioară (ILI) nu au depășit 1 s74. Când cel puțin 1 s-au trecut de la ultima lingă, următoarea lingă a fost desemnată ca începutul unui nou atac. Frecvența și durata butoanelor au fost calculate prin prima repartizare a sesiunilor în perioadele pre-CS și CS, așa cum s-a făcut pentru analizele de mai sus. În acele perioade, fiecare lingă care a fost precedată de o perioadă de cel puțin 1 s a fost desemnată ca un atac. Durata fiecărui atac a fost calculată ca intervalul de timp dintre primul și ultimul lins din acel atac. Lichidele individuale care au avut loc izolat nu au fost considerate ca făcând parte dintr-un atac. Pentru a maximiza dimensiunea eșantionului pentru analizele de mediere ulterioare39, datele privind frecvența și durata duratei de atac au fost prăbușite de-a lungul experimentelor pentru a evalua efectele generale ale perioadei CS, tipul CS și concentrarea acestora asupra acestor măsuri microstructurale. Datele din starea SCH-23390 din Experimentul 3 nu au fost incluse în aceste analize.
Aceste date au fost analizate prin intermediul modelelor generalizate de efecte liniare mixte care încorporează o structură cu efecte fixe a Perioadei CS × Tip CS × Concentrație (și toate interacțiunile de ordine inferioară și efectele principale) și o structură cu efecte aleatoare ale interceptelor necorelate ale subiecților, ajustată pentru perioada CS , Tip CS și concentrare. Ca și în analiza comportamentului total de lins, a fost eliminată din analiză o ședință pentru un șobolan din Experimentul 1. Analiza frecvenței bout a utilizat o distribuție de răspuns Poisson cu o funcție de legătură jurnal, datorită naturii de numărare a datelor de frecvență. Analiza duratei bout a utilizat o distribuție de răspuns gamma cu o funcție de legătură jurnal, deoarece durata bout este o măsură continuă delimitată între 0 și + ∞. Pentru comparație, aceeași analiză a fost efectuată pe lichelii totale prăbuși în experimente, în care analiza a presupus o distribuție a răspunsului Poisson cu o funcție de legătură de jurnal ca în analiza totală a experimentului individual. Pentru a se asigura că interacțiunea critică de tip CS Period × CS nu depinde de experimentul în care se afla fiecare șobolan, o a doua serie de modele au fost rulate pe frecvența și durata duratei, identică cu analiza descrisă, dar cu un predictor de efect fix suplimentar. Experiment × Perioada CS × Tip CS. Experimentul a fost un factor categoric. În cele din urmă, ca măsură confirmatoare a lingerii motivate40-42, am analizat latența la primul lick după debutul CS folosind un model generalizat de efecte mixte liniare, cu o distribuție de răspuns gamma și o funcție de legătură log (n = 310). Acest model a inclus o structură cu efecte fixe a CS Tip × Concentrație (și toate interacțiunile de ordin inferior și efecte principale) și o structură cu efecte aleatorii a interceptărilor subiecților ajustate pentru CS Tip, Concentrație și CS Tip × Concentrație.
Analiza medie a frecvenței și duratei de atac
Două modele multiple de mediere43,75,76 au fost efectuate pentru a determina dacă efectele (sau lipsa acestora) ale perioadei CS (Pre, CS) și concentrației (2%, 20%) asupra CPF au fost mediate în mod semnificativ de frecvența trupei și / sau durata jocului. În modelul de perioadă CS, variabila X a fost perioada CS (Pre, CS), variabila rezultat Y a fost numărul total de licăriri în acea perioadă, iar mediatorii au fost frecvența de atac (M1) și durata jocului (M2). În modelul de concentrare, variabila X a fost concentrația de zaharoză. Deoarece linsul evocat cu cete a fost evident în primul rând pentru testele CS + (vezi REZULTATE), au fost analizate doar studiile CS +. Pentru fiecare șobolan și pentru fiecare ședință de testare, s-a determinat numărul mediu de licăriri și lupte și durata medie a fiecărui atac pentru perioadele pre-CS + și CS +. Aceste analize au inclus toate șobolanii din Experimentele 1 și 2 (șobolani 16 pe experiment × Experimente 2 × Concentrații 2 × Perioade 2 CS = Puncte de date 128) și datele despre starea vehiculului din Experimentul 3 (șobolani 16 × Perioane 2 CS = Puncte de date 32) . Ca și în analiza comportamentului total de lins, o sesiune pentru un șobolan din Experimentul 1 a fost eliminată din analiză, lăsând un total de puncte de date 158. Rareori, șobolanii nu s-au lins în perioada pre-CS + sau CS + în timpul unei sesiuni (9 / 158; 9.5%). În aceste cazuri, numărul mediu de licăriri și lupte au fost codate drept „0” și valoarea pentru durata medie a jocului a fost lăsată ca o celulă goală. Când aceleași modele au fost rulate presupunând ștergerea listelor (adică, eliminarea rândurilor în care durata jocului a fost o celulă goală), s-au păstrat modele similare. Deoarece aceste analize implică modele liniare generale (de exemplu, regresie liniară simplă sau multiplă), frecvența trupei și datele liceului total au fost transformate în rădăcină pătrată și datele de durată a procesului au fost transformate în jurnal pentru a corecta o ușurință pozitivă. Semnificația efectului indirect a fost determinată de bootstraping-ul procentual 95% cu iterații 10,000. Coeficienții de regresie sunt raportați în corespondență cu rapoartele tradiționale de analiză a medierii (de ex. c'= efectul direct al X on Y)43,75.
Diferențe individuale în modificările evocate cu indicii de frecvență și durată de atac
Analizele menționate mai sus ne-au permis să evaluăm efectul CS + asupra microstructurii de lins la nivel de grup. De asemenea, am caracterizat diferențele individuale în exprimarea acestui efect. Pentru fiecare șobolan, s-au calculat două scoruri de diferență pentru măsurile de frecvență și durata de luptă. Ca o paralelă cu modelul de perioadă CS, frecvența de luptă în perioada pre-CS + a fost scăzută din valoarea frecvenței de luptă în perioada CS + (adică, CS + - pre-CS +); pentru modelul de concentrație, frecvența apariției în timpul testului de zaharoză de 2% a fost scăzută din valoarea corespunzătoare în timpul testului de 20% (adică, 20% –2%). Aceste calcule au produs măsuri care descriu schimbarea frecvenței de luptă (ΔFrecvență). Aceste aceleași calcule au fost făcute pe durata duratei (adică ΔDurată). Astfel, pentru fiecare pereche de puncte de date Pre-CS + / CS + și 2% / 20%, s-au determinat modificări în frecvența de bout și durata jocului. Mijloacele acestor distribuții au fost comparate cu 0 printr-un singur eșantion t-test (α = 0.05) pentru a evalua deplasările distribuționale de la nici o schimbare generală. Fiecare dintre aceste puncte de date au fost clasificate în funcție de creșteri și / sau scăderi ale frecvenței și duratei bătăi și reprezentate de o diagramă de împrăștiere bivariate (de exemplu, creșterea frecvenței butonului / decadenței în durata jocului la debutul CS +), permițând determinarea proporției de date puncte din fiecare cadran 2 × 2 (frecvența / durata × creșterea / scăderea). Punctele de date în care scorul diferenței era egal cu zero au fost clasificate ca o scădere (adică nu o creștere). Chi-patrat (χ2) bunătatea testelor de adaptare atât pentru perioada CS cât și pentru datele de concentrare au determinat dacă distribuțiile acestor puncte de date erau diferite de datele distribuite uniform în aceste patru categorii (α = 0.05). Pentru a determina dacă a existat o distribuție aproximativ egală a acestor puncte de date pe cele patru cadrane pentru fiecare experiment, s-au efectuat analize corelaționale simple pentru perioada CS și datele de concentrare pentru a evalua relația dintre numărul de puncte de date din fiecare cadran în fiecare experiment și numărul estimat de puncte de date corespunzător, astfel cum este estimat de proporțiile globale din fiecare cadran.
Predictoare micro-structurale ale consumului de zaharoză
O serie finală de analize generalizate ale efectelor mixte au fost efectuate pentru a determina dacă volumul total de soluție de zaharoză consumat pe parcursul ședințelor de testare a fost prezis de modificarea acelui șobolan în frecvența și durata perioadei de pre-CS + la CS +. Analizele au inclus date din toate condițiile care nu sunt medicamentoase (de exemplu, teste de zaharoză 2% și 20% pentru Experimentele 1 și 2 și starea vehiculului din Experimentul 3). Analizele au presupus o distribuție de răspuns gamma cu o funcție de legătură jurnal. Prima analiză a redus soluția totală de zaharoză consumată (mL) asupra efectelor principale și a interacțiunilor dintre grupările categorice 2 × 2 de creșteri / scăderi ale frecvenței / duratei butucului descris mai sus. A doua analiză a redus consumul total de zaharoză asupra efectelor principale și a interacțiunii dintre valoarea continuă a lui ΔFrecvență și concentrația de zaharoză.
Disponibilitatea datelor
Seturile de date analizate în timpul experimentelor curente sunt disponibile de la autorul corespunzător la cerere rezonabilă.
Material suplimentar electronic
Mulţumiri
Această cercetare a fost susținută de subvențiile NIH AG045380, DK098709, DA029035 și MH106972 către SBO. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.
Contribuțiile autorului
SBO a conceput și proiectat experimentele; BH și ATL au efectuat experimentarea; ATM și SBO au analizat datele. Toți autorii au scris articolul și au revizuit manuscrisul.
notițe
Interese concurente
Autorii nu declară interese concurente.
Note de subsol
Material suplimentar electronic
Informatie suplimentara însoțește această lucrare la 10.1038 / s41598-018-21046-0.
Nota editorului: Springer Nature rămâne neutră în ceea ce privește pretențiile jurisdicționale în hărțile publicate și afilierile instituționale.
Informații despre colaboratori
Andrew T. Marshall, e-mail: ude.icu@1aahsram.
Sean B. Ostlund, e-mail: ude.icu@dnultsos.
Referinte
;
