Sci Rep, 2018; 8: 2766.
Publikované online 2018 Feb 9. doi: 10.1038/s41598-018-21046-0
PMCID: PMC5807356
abstraktné
Podnety, ktoré signalizujú dostupnosť chutných potravín, získavajú schopnosť potencionalizovať vyhľadávanie a spotrebu potravín. V súčasnej štúdii sa použila kombinácia behaviorálnych, farmakologických a analytických techník, aby sa zistila úloha Pavlovovho stimulačnej motivácie pri cenzom potencovanom kŕmení. Ukázali sme, že tágo spárované s roztokom sacharózy (CS +) môže preniesť svoju kontrolu nad kŕmením na stimuláciu spotreby sacharózy v novej nádobe a že tento účinok závisí od aktivácie dopamínových receptorov D1, o ktorých je známe, že moduluje iné formy cue-motivovaného chuti. Mikroštrukturálne analýzy správania lízania sacharózy ukázali, že CS + má tendenciu zvyšovať frekvenciu, s akou sa krysy zapojili do aktívnych záchvatov lízania bez toho, aby mali spoľahlivý účinok na trvanie týchto lízacích záchvatov, čo je miera, ktorá bola namiesto toho spojená s chutnosťou sacharózy. Okrem toho sme zistili, že individuálne rozdiely v CS + vyvolanom zvýšení frekvencie záchvatov boli spojené s celkovým príjmom sacharózy pri teste, čo podporuje názor, že tento proces súvisí so zmysluplnou dysreguláciou stravovacieho správania. Súčasná štúdia (1) teda ukazuje, že motivačný motivačný proces závislý od dopamínu môže sprostredkovať krmivo podporované cue a (2) stanovuje experimentálny a analytický prístup na analýzu tohto aspektu správania.
úvod
Environmentálne podnety, ktoré signalizujú dostupnosť chutných potravín, môžu vyvolať silné túžby po jedle1-3 a podporovať stravovanie v neprítomnosti hladu, účinok pozorovaný u hlodavcov4,5 a ľudí6-9, Tento vplyv na správanie, o ktorom sa predpokladá, že zohráva dôležitú úlohu pri prejedaní sa a obezite10-13, možno študovať pomocou úlohy cue-potenciovaného kŕmenia (CPF). V typickej štúdii CPF, hladné zvieratá podstúpia Pavlovianovu úpravu pozostávajúcu z opakovaného párovania medzi podmieneným stimulom (CS +; napr. Zvukový tón) a malým množstvom chutného jedla alebo tekutiny, ako je napríklad roztok sacharózy, ktorý konzumujú z pohára. umiestnené v pevnej polohe v experimentálnej komore. Ďalej majú neobmedzený prístup k svojej údržbe, aby sa zabezpečilo, že budú pred testovaním úplne naplnené. Zvieratá sa potom vrátia do komory a nechajú voľne konzumovať sacharózu z pohára, zatiaľ čo CS + je prerušovane prezentovaný nesporným spôsobom. Za takýchto podmienok vykazujú zvieratá výrazné zvýšenie spotreby potravy počas testovacích relácií s CS + v porovnaní s reláciami s nepárovým stimulom (CS−).
Hoci takéto zistenia naznačujú, že vonkajšie podnety môžu pôsobiť nezávisle od fyziologického hladu na podporu kŕmenia, psychologické procesy, ktoré sú základom tohto efektu, nie sú pevne stanovené. Jednou z možností je, že podnety spojené s chutnou konzumáciou potravín získavajú reflexné alebo zvyčajné kontroly nad kŕmením (tj na základe podnetu). Ak je to primárny mechanizmus sprostredkujúci CPF, potom CS + by mal stimulovať spotrebu vyvolaním špecifických stravovacích návykov, ktoré boli zistené počas Pavlovianovho kondicionovania. toto vzdelávania pohľad je prijateľný, keď je zdroj potravy fixovaný naprieč tréningom a testovaním, ako v príklade opísanom vyššie. Aj keď sa tento scenár vzťahuje na väčšinu demonštrácií CPF, objavili sa aj správy, že podnety súvisiace s potravinami môžu spustiť kŕmenie na nových miestach14-16, čo naznačuje, že môžu nepriamo kontrolovať kŕmenie. Jedným z možných vysvetlení je, že takéto podnety potencujú kŕmenie rovnakým motivačným procesom Pavlovian, ktorý im umožňuje vyvolať a povzbudiť inštrumentálne správanie pri hľadaní potravín.17,18. To motivačný pohľad predpovedá, že CS + spúšťa nutkanie hľadať potravu, čo by tiež viedlo k kŕmeniu, keď je jedlo ľahko dostupné. Prípadne je možné poskytnúť dôkazy, že signály pre chutné potraviny môžu zlepšiť hedonické hodnotenie chuťových stimulov19-21, je možné, že cue potencuje kŕmenie z časti tým, že potraviny sú chutnejšie. Aj keď je toto hedonické zobrazenie mechanicky odlišné od motivačného pohľadu, tieto účty sa navzájom nevylučujú a môžu vysvetliť rôzne aspekty CPF.10,22.
Jedným zo spôsobov, ako rozlíšiť motivačné a hedonické účty CPF je určiť, ako narážky na potraviny ovplyvňujú mikroštruktúru kŕmenia. Keď sú hlodavcom dovolené voľne konzumovať roztok sacharózy alebo iné chutné tekutiny, zapájajú sa do lízacích záchvatov s rôznou dobou trvania, ktoré sú oddelené obdobiami nečinnosti. Zatiaľ čo priemerné trvanie týchto lízacích záchvatov poskytuje spoľahlivé a selektívne meranie chutnosti tekutín23,24Predpokladá sa, že frekvencia týchto záchvatov je riadená motivačnými procesmi25-28, Ak teda CS + stimuluje kŕmenie zvýšením chutnosti sacharózy, potom by tá tá táta mala zvýšiť trvanie lízania, ale nie nevyhnutne frekvenciu. Naopak, motivačný pohľad predpokladá, že CS + by mal spustiť hľadanie a spotrebu sacharózy aj vtedy, keď sú zvieratá zaujaté inými aktivitami, čo vedie k častejším, ale nie nevyhnutne dlhším záchvatom lízania.
V súčasnej štúdii sa skúmali účinky podávania CS + na mikroštruktúru lízania sacharózy pomocou dvoch protokolov CPF, pričom sacharóza bola vždy k dispozícii na rovnakom mieste (Experiment 1), a ten, v ktorom bol zdroj zmenený v rámci prípravy a testovania (Experimenty 2 a 3), čo nám umožňuje vyhodnotiť nepriamy vplyv CS +. Náš prístup k hodnoteniu tohto vplyvu nezávislého (zovšeobecneného) vplyvu potravinových podnetov na kŕmenie bol modelovaný po úlohe Pavlovian-to-instrumental transfer (PIT), ktorá je široko využívaná na štúdium motivačného vplyvu motivačných podnetov na odmenu na podnety. správania18,29,30, Prijali sme tiež Pavlovovské parametre kondicionovania a testovania, ktoré sa bežne používajú v štúdiách PIT na uľahčenie porovnania s touto literatúrou. Vzhľadom na to, že aktivita receptora dopamínu D1 je rozhodujúca pre expresiu PIT a iných meraní správania motivovaného cue31-33 ale je relatívne nedôležité pre hédonické aspekty stravovacieho správania25,28,34sme tiež hodnotili vplyv blokády receptora D1 na lízanie sacharózy vyvolanej cue (Experiment 3) ako ďalšiu sondu úlohy motivácie v tomto zmysle. Nakoniec sme analyzovali mikroštruktúru údajov o lízaní sacharózy z týchto experimentov, aby sme otestovali, či CPF bola selektívne spojená so zvýšením frekvencie alebo trvania záchvatov olizovania sacharózy, ako by sa dalo predpovedať motivačnými a hédonickými názormi CPF.
výsledky
Cue-potencované kŕmenie s tágom, ktorý signalizuje zdroj potravy
V našom prvom experimente sme aplikovali konvenčné CPF kongruentné riešenie, v ktorom boli špecifické reakcie potrebné na konzumáciu sacharózy rovnaké vo všetkých fázach tréningu a testovania. Hladoví potkany dostávali 10 d Pavlovianovho kondicionovania na vytvorenie CS + ako narážky na dostupnosť sacharózy v potravinovom poháriku na jednej strane komory. Do posledného dňa kondicionovania boli vstupy pohára (± medzi jedincami SEM) významne vyššie počas CS + (23.72 ± 2.79 za minútu) oproti intervalu medzi skúškami [18.27 ± 3.25 za minútu; párové-vzorky t-test, t(15) = 3.13, p = 0.007]. Vstupy do pohára počas CS− (8.60 ± 1.91 za minútu) sa významne nelíšili od intervalu medzi pokusmi [10.69 ± 2.00 za minútu; spárované vzorky t-test, t(15) = −1.60, p = 0.130].
Potkany sa potom podrobili dvom CPF testom v potravinovom stave, aby charakterizovali účinky CS + na olizovanie sacharózy. V každom teste mali potkany voľný prístup k roztoku 2% alebo 20% sacharózy, čo nám umožnilo posúdiť vplyv chuti sacharózy na CPF. figúra 1a ukazuje celkový počet lizov pozorovaných počas CS testov ako funkciu CS periódy, CS typu a koncentrácie sacharózy. Údaje boli analyzované s použitím generalizovaných modelov lineárnych zmiešaných efektov (doplnková tabuľka) S1). Dôležité je, že došlo k významnému CS obdobiu × interakcia CS Type, t(116) = 12.70, p <0.001. Ďalšia analýza (kolabujúca naprieč koncentráciou) odhalila signifikantný nárast pre štúdie CS +, p <0.001, ale nie skúšky CS−, p = 0.118, čo naznačuje, že CS + bol pri zvyšovaní lízania sacharózy účinnejší ako CS− v porovnaní s hladinami pred CS. Naša analýza tiež zistila, že táto selektivita na tágo bola významne ovplyvnená koncentráciou sacharózy (3-cestná interakcia, p <0.001). Konkrétne, aj keď bol CS + vysoko účinný pri zvyšovaní olizovania sacharózy za podmienok 2% aj 20%, ps <0.001, CS− významne neovplyvnila mieru lízania v 2% teste, p = 0.309, ale vyprovokoval mierny, ale významný nárast v 20% teste, p = 0.039. Aj keď teda tágo spojené s jedlom bolo všeobecne efektívnejšie pri kontrole kŕmenia, zdá sa, že nespárované tágo malo podobný vplyv, keď sa potkanom pri teste umožnilo skonzumovať vysoko chutný roztok sacharózy.
Prenos cue-potenciovaného kŕmenia na nový zdroj potravy
Pretože sacharóza bola sprístupnená na rovnakom zdroji počas tréningu a testovania v experimente 1, nie je jasné, či pozorovaný účinok CPF bol závislý od schopnosti CS + až (1). motivovať potkanov, aby vyhľadali a spotrebovali sacharózu alebo (2) priamo vyvolali špecifickú podmienený reflex, Alebo zvyk, Experiment 2 sa viac zameral na predchádzajúcu hypotézu testovaním, či CS + spojený s dodaním sacharózy do šálky na jedlo by mohol motivovať olizovanie sacharózy z výtoku na opačnej strane komory pri teste, porovnateľné s javmi správania pozorovanými v PIT.
Potkany boli vycvičené s rovnakým Pavlovovským kondicionačným postupom, ktorý sa použil v experimente 1, čo viedlo k tomu, že sa v posledný deň Pavlovianovho kondicionovania konalo predbežné správanie sa špecifického pre cue. Prístupy potravinového pohára (± medzi subjektmi SEM) boli väčšie počas CS + (18.71 ± 1.73 za minútu) v porovnaní s inter-trial intervalom [12.49 ± 0.98 za minútu; párové-vzorky t-test, t(15) = 3.02, p = 0.009]. Medzi intervalom medzi CS− (9.41 ± 0.98 za minútu) a intervalom medzi skúškami [8.44 ± 0.88 za minútu; spárované vzorky t-test, t(15) = 0.98, p = 0.341].
Vzhľadom na to, že účinky CS + na olizovanie sacharózy v experimente 1 boli o niečo zreteľnejšie, keď boli potkany testované s 2% sacharózou, naše počiatočné testovanie so sacharózou dostupné v novom zdroji (výtok, s pohárikom na jedlo pokrytým nepriehľadným panelom - pozri Metódy) sa zamerala na túto podmienku. V tomto teste sa však olizovanie sacharózy významne nelíšilo medzi CS + (328.1 ± 84.8 lizy) a pre-CS + periódami [245.6 ± 45.9 lizy; párové-vzorky t-test, t(15) = 1.07, p = 0.300]. Na ďalšie odradenie od konkurencie v reakcii a posilnenie pitia sacharózy z výtoku dostali potkany ďalších 5 tréningov na lízanie z výtoku pre 20% sacharózu pri nedostatku potravy v neprítomnosti CS. Potkany sa potom úplne nasýtili domácim krmivom a podali sa dva testy CPF so sacharózou dostupnou na kovovom výtoku. Počas testov mali potkany nepretržitý prístup k 2% alebo 20% roztoku sacharózy v samostatných testoch (u subjektov, vyvážené podľa poradia).
figúra 1b ukazuje, že počas tohto kola testovania bol CS + účinný pri podpore pitia sacharózy v novom mieste, aj keď táto tága nebola nikdy priamo spojená s týmto správaním. Analýza modelu zmiešaných efektov (doplnková tabuľka) S2) zistila významnú interakciu CS Type × CS Period, t(120) = 15.16, p <0.001, čo naznačuje, že CS + bol účinnejší pri zvýšení lízania sacharózy nad základné hladiny (CS vs. obdobie pred CS, p <0.001) ako CS− (CS vs. obdobie pred CS, p = 0.097), ako v experimente 1. Koncentrácia sacharózy významne neovplyvnila narážku tohto účinku (3-cestná interakcia, p = 0.319). Dôležité je, že zatiaľ čo sa miera lízania zdala byť zvýšená počas pre-CS− v porovnaní s obdobiami pred-CS +, párové vzorky ttesty ukázali, že tento rozdiel nebol štatisticky významný v podmienkach 2%, t(15) = 1.66, p = 0.118 alebo v 20% stave, t(15) = 1.56, p = 0.139. Toto sa dá očakávať vzhľadom na štruktúru pseudonáhodných pokusov používaných počas tréningu a testovania, ktorá zabraňuje systematickým (medziriadkovým) účinkom prenosu a vylučuje predvídanie budúceho typu (alebo načasovania) pokusu. Je tiež potrebné poznamenať, že tie isté zvieratá vykazovali podobné špecifické zvýšenia lízania CS + v experimente 3, keď ich miera lízania pre-CS− a pre-CS + bola porovnateľnejšia (pozri obr. XNUMX). 1c, vozidlo).
Závislosť na dopamínových receptoroch typu D1
Výsledky experimentu 2 ukazujú, že CS + získal schopnosť potencovať spotrebu sacharózy spustením kŕmneho správania, ktoré nikdy nebolo priamo spojené s touto cue, čo je v súlade s motivačným vplyvom podobným PIT. Vzhľadom na dôležitosť dopamínových receptorov typu D1 v motivačnej motivácii Pavlovian31-33Experiment 3 skúmal, či blokujúca aktivita na týchto receptoroch by narušila expresiu CPF. Rovnakým potkanom, ktoré sa použili v experimente 2, sa podal konečný pár testov CPF (20% sacharóza) po predbežnom ošetrení SCH-23390 (0.04 mg / kg), selektívnym antagonistom D1 alebo vehikulom. Výsledky testov sú znázornené na obr. 1c (aj doplnková tabuľka) S3).
Analýza odhalila hlavný účinok liečby drogami, t(120) = -2.15, p = 0.034, čím SCH-23390 všeobecne olizoval olizovanie sacharózy. Dôležité je, že sme zistili významnú interakciu liečivo × obdobie CS × typ CS, t(120) = -20.91, p <0.001, čo naznačuje, že SCH-23390 špecificky narušil expresiu CPF. Ďalšia analýza skutočne odhalila, že zatiaľ čo CS + významne zvýšil lízanie sacharózy nad úrovňami pred CS + v teste na vehikule, p <0.001, v teste SCH-23390 nebol žiadny účinok CS +, p = 0.982. Podobne ako pri generalizácii tága pozorovanej v experimente 1, CS- vyvolalo okrajovo významné zvýšenie lízania sacharózy v obidvoch liekových podmienkach, ps ≤ 0.049. Antagonizmus dopamínového receptora typu D1 prostredníctvom podávania SCH-23390 významne zhoršil CS + evokované kŕmenie v súlade s motivačným motívom CPF.
Mikroštruktúrna analýza účinkov sacharózových párov a koncentrácie sacharózy na kŕmenie
Výsledky experimentov 2 a 3 naznačujú, že nový protokol podobný PIT, ktorý sa tu používa, podporuje motivačnú motivačnú formu CPF, pretože podnety boli schopné motivovať kŕmenie na mieste, ktoré je oddelené od zdroja potravy signalizovaného tágo. Na ďalšie testovanie tohto stavu sme skúmali, či excitačné účinky CS + na pitie sacharózy súviseli so špecifickou zmenou v mikroštrukturálnej organizácii lízacieho správania. Ako je opísané vyššie, kým trvanie lízania lízaním sa mení s chutnosťou tekutiny23,24sa predpokladá, že frekvencia, s akou sa potkany zúčastňujú nových záchvatov lízania, odráža samostatný motivačný proces25-28, Zmenu koncentrácie sacharózy sme upravili tak, aby sme mohli manipulovať s jej chutnosťou, ako v predchádzajúcich správach23,35, Aj keď sa vysoké a nízke koncentrácie sacharózy tiež líšia v kalorickom obsahu, rozsiahly výskum ukázal, že meranie trvania záchvatu je citlivým a selektívnym meradlom vplyvu orosenzorickej odmeny a je oddeliteľné od spracovania po konzumácii kalórií35-38, Takže CS +, ktorá indukuje motivačnú motiváciu, by mala zvýšiť frekvenciu záchvatov, zatiaľ čo CS +, ktorá zvyšuje príjem tým, že robí sacharózu chutnejšou, by mala podporovať dlhšie trvanie záchvatov.
Na zabezpečenie dostatočnej štatistickej sily39, sme zhroutili dáta naprieč všetkými testovanými podmienkami, ktoré nie sú testované na drogy (2% a 20% testov pre Experiment 1 a Experiment 2 a podmienky vehikula pre experiment 3). Kombinované dáta sú znázornené na obr. 2, vynesené oddelene ako celkové olizovanie (a), frekvencia záchvatu (b) a trvanie záchvatu (c). figúra 2d ukazuje rastové grafy dvoch reprezentatívnych lízacích vlastností potkanov počas pre-CS + a CS + periód, keď boli pri teste dostupné 2% a 20% sacharózy. V súlade s motivačnou interpretáciou CPF mali tieto potkany tendenciu angažovať sa vo väčšom počte záchvatov sacharózy počas CS + ako v období pred-CS +. Na rozdiel od toho trvanie záchvatov malo tendenciu byť dlhšie, keď potkany konzumovali viac chutný roztok 20% sacharózy ako pri konzumácii 2% sacharózy, čo je účinok, ktorý bol zrejmý počas periód pre-CS + a CS +. Trvanie záchvatu teda nebolo silne ovplyvnené tágom spárovaným so sacharózou. Vskutku, vzory na obr. 2d boli potvrdené zovšeobecnenými lineárnymi zmiešanými modelmi kombinovaného súboru dát (pozri obr. 2-c a doplnková tabuľka S4). Analýzy sekundárnych zmiešaných efektov ukázali, že kategorický faktor „Experimentu“ (1, 2, 3) významne nezmenšil CS obdobie × CS Typ interakcie na frekvencii záchvatov alebo trvaní, ps ≥ 0.293, čo nám umožňuje kombinovať tieto údaje pre následné analýzy. Zaujímavé je, že schopnosť CS + motivovať lízanie sa prejavila aj vo výrazne rýchlejšej latencii na začatie lízania40-42 po CS + verzus CS- nástup (zovšeobecnený model lineárnych zmiešaných efektov (distribúcia odozvy = gama, linková funkcia = log); t(306) = -2.71, p = 0.007], aj keď hrubý rozdiel v latenciách bol relatívne malý (CS +: 1.16 sekundy ± 0.47; CS−: 2.79 sekundy ± 0.79).
Mediálna analýza efektu CS obdobia
Na základe týchto zistení sme vykonali štatistickú analýzu43 na kombinovaných údajoch (Obr. 2), aby sa určilo, či CS + vyvolané pitie sacharózy prednostne súviselo so zmenami frekvencie záchvatov alebo trvania. figúra 3a ukazuje štruktúru modelu viacnásobného sprostredkovania pre túto analýzu (obdobie CS). Celkový celkový účinok bol (celkový; c) obdobia CS pri lízaní, \ t t(156) = 4.11, p <0.001, c = 5.22 [2.71, 7.73], v tom, že počas CS + došlo k väčšiemu olizovaniu ako pred obdobím pred CS +. Potom sme testovali, či CS + podobne ovplyvňoval lízaciu mikroštruktúru, a zistili sme významné zvýšenie frekvencie záchvatov vyvolané narážkou (M2), t(156) = 3.27, p = 0.001, a2 = 0.70 [0.28; 1.12], ale nie trvanie zápasu (M1), t(141) = 1.89, p = 0.061, a1 = 0.34 [-0.02; 0.69]. Na skupinovej úrovni sa teda účinok CS + na frekvenciu záchvatov podobal účinku na lízanie všeobecnejšie, ale nie na trvanie záchvatu.
Ak bol účinok CS + na olizovanie sprostredkovaný jeho účinkom na frekvenciu záchvatu, potom (1) by tieto opatrenia mali byť korelované a (2) by účinok CS + na frekvenciu záchvatov mal zodpovedať účinku CS + na celkové meranie olizovania. Posúdenie prvej predikcie zistilo, že ignorovaním CS periódy bola frekvencia záchvatov a trvanie záchvatu významne korelované s celkovým olizovaním, ps <0.001, čo nie je prekvapujúce vzhľadom na to, že tieto mikroštrukturálne opatrenia majú prirodzený vzťah s celkovým olizovaním. Naše hodnotenie druhej predikcie však bolo viac odhaľujúce. Zostavili sme model viacnásobnej mediácie, aby sme preskúmali, či tieto mikroštrukturálne opatrenia vysvetlili rozptyl súvisiaci s CS + v celkovom meraní lizu zahrnutím frekvencie záchvatu a trvania záchvatu ako pevných účinkov spolu s obdobím CS. Inými slovami, pýtali sme sa, či riadenie rozptylu v týchto opatreniach lízania oslabilo efekt CS + v porovnaní s jeho silou v jednoduchšom (redukovanom) modeli popísanom vyššie. V súlade s mediáciou sme zistili, že toto priamy účinok CS obdobia na olizovanie (\ tcnebol významný, t(139) = 0.90, p = 0.370, c'= 0.41 [−0.49, 1.30], keď riadi frekvenciu a trvanie chodu. Potom sme odhadli vplyv CS + na olizovanie prostredníctvom každého z týchto potenciálnych mediátorov a zistili sme, že existuje významný nepriamy účinok frekvencie záchvatov na olizovanie, a2b2 = 2.90 [1.18; 4.76], ale nie v trvaní zápasu, a1b1 = 1.71 [-0.09, 3.35]. Tieto dáta teda naznačujú, že zvýšenia lízania vyvolané CS + sú primárne riadené zvýšením frekvencie záchvatov na rozdiel od zvýšenia trvania záchvatu, čo je v súlade skôr s motivačným než hedonickým vysvetlením CPF.
Mediálna analýza účinku koncentrácie sacharózy
Na kombinovaných údajoch sme vykonali druhú mediačnú analýzu (Obr. 2), aby sa potvrdilo, že chuťová citlivosť sacharózy (koncentrácia) súvisí so selektívnym zvýšením trvania záchvatu (obr. 1). 3b, Koncentrácia). Zjednodušený model (bez fixných účinkov na frekvenciu alebo trvanie záchvatov) zistil, že celkový účinok koncentrácie na celkové olizovanie nebol významný, t(156) = 0.42, p = 0.678, c = 0.57 [−2.13, 3.27], čo naznačuje, že celkové hladiny lízania sacharózy pri teste silne nezáviseli od koncentrácie sacharózy. Dá sa to očakávať, pretože vplyv chutnosti sacharózy na lízanie je najzrejmejší počas úvodných 2–3 minút konzumácie44, ešte pred prvým obdobím pre-CS na našich testovacích zasadnutiach. Koncentrácia sacharózy však mala významný vplyv na trvanie záchvatu (\ tM1), t(141) = 5.20, p <0.001, a1 = 0.88 [0.54; 1.21], s 20% sacharózy podporujúcou dlhšie záchvaty pitia ako 2% sacharózy. Je zaujímavé, že koncentrácia sacharózy mala významný potlačujúci účinok na frekvenciu záchvatov (M2), t(156) = -3.84, p <0.001, a2 = −0.83 [−1.26, −0.40], v tom prípade, že potkany mali sklon k zapájaniu sa do menšieho počtu záchvatov, keď pili chutnejšie riešenie. Nárasty trvania záchvatu súvisiace s koncentráciou boli teda vyvážené poklesom frekvencie záchvatov. V súlade s tým náš úplný model sprostredkovania, ktorý zahŕňal fixné účinky na trvanie a frekvenciu záchvatu, neindikoval žiadny priamy vplyv koncentrácie na lizy, t(139) = 0.45, p = 0.650, c'= 0.23 [−0.76, 1.22]. Existovali však významné nepriame, ale opačné účinky frekvencie záchvatov, a2b2 = -3.49 [-5.50; -1.58] a trvanie zápasu, a1b1 = 4.46 [2.96; 5.95], z celkového správania pri lízaní.
Jednotlivé rozdiely v účinku CS periódy a koncentrácie na mikroštruktúru lízania
Modely sprostredkovania ukázali, že frekvencia a trvanie záchvatu zohrávajú odlišné úlohy pri sprostredkovaní účinkov koncentrácie CS + a sacharózy na lízanie na úrovni skupiny, ale neriešia, ako sa takéto účinky prejavujú u jednotlivých potkanov, čo môže byť dôležité pre pochopenie jednotlivých zraniteľnosti voči prejedaniu. Vzhľadom na výsledky mediačnej analýzy sme predpovedali, že jednotlivé potkany budú vykazovať čisté zvýšenie frekvencie záchvatov počas obdobia CS +, v porovnaní so základnou líniou, ale nevykazujú žiadnu konzistentnú alebo spoľahlivú zmenu trvania záchvatu. Okrem toho sa predpokladá, že jednotlivé potkany vykazujú dlhšie, ale menej časté záchvaty lízania pri konzumácii 20% sacharózy v porovnaní s testom 2%. Obr. 3c a d ukazujú individuálne rozdiely v účinkoch obdobia CS (CS + - pre-CS +) a koncentrácie sacharózy (20% - 2%) na frekvenciu a trvanie záchvatu (analýza kombinovaného súboru údajov na obr. 2). CS + zvýšila frekvenciu záchvatov u 67% potkanov (Obr. 3c), s približne rovnakým počtom týchto potkanov tiež vykazujúcich zvýšenie trvania záchvatu (34%) alebo nie (33%). Chi-kvadrát test dobrej zhody za predpokladu, že jednotne distribuované dátové body v štyroch kvadrantoch odhalili významnú distribučnú asymetriu, χ2(3) = 10.91, p = 0.012. Priemerná hodnota ΔFrekvencia významne väčšia ako 0, \ t t(66) = 4.80, p <0.001, zatiaľ čo priemerná hodnota ΔTrvanie sa významne nelíšila od 0, t(66) = 1.80, p = 0.076. Pokiaľ ide o účinok koncentrácie (obr. 3d), väčšina potkanov (58%) vykazovala dlhšie a menej časté záchvaty s 20% oproti 2% sacharóze a chi-kvadrát test dobrej kondície potvrdili, že údaje neboli rovnomerne rozdelené medzi kvadranty, χ2(3) = 31.85, p <0.001. Skutočne sme zistili, že stredná hodnota ΔFrekvencia významne menej ako 0, \ t t(51) = -4.22, p <0.001, zatiaľ čo priemer ΔTrvanie významne väčšia ako 0, \ t t(51) = 4.18, p <0.001.
Mikroštrukturálne prediktory spotreby sacharózy
Údaje na obr. 3c naznačujú, že existuje značná variabilita účinku CS + na frekvenciu záchvatov a že niektorí potkania boli obzvlášť citliví na tento motivačný vplyv. Hoci je možné, že tieto potkany boli schopné kontrolovať svoj celkový príjem sacharózy menej pitím v neprítomnosti CS +, ďalšia analýza kombinovaného súboru dát (obr. 1). 2) potvrdili, že tieto CS + spúšťané zvýšenia frekvencie záchvatov boli spojené s prejedaním. Konkrétne sme zistili, že potkany, ktoré vykazovali pozitívny AFrekvencia skóre v štúdiách CS + (podskupiny Freq ↑, Dur ↓ a Freq ↑, Dur ↑ na Obr. 3C) konzumuje podstatne viac sacharózy ako potkany, ktoré ich nevyužili (podskupiny Freq ↓, Dur ↓ a Freq ↓, Dur ↑), t(63) = 2.27, p = 0.026 (obr. 4a). Tento vzťah sa udržiaval, keď AFrekvencia bola považovaná za nepretržitú premennú, t(63) = 2.19, p = 0.032 (obr. 4b) a nie je závislá od koncentrácie sacharózy, koncentrácia × Δfrekvencie, t(63) = 0.64, p = 0.528.
Diskusia
Zistili sme, že cue signalizácia dostupnosti sacharózy bola schopná potencovať príjem sacharózy u potkanov bez ohľadu na to, či tá tá signalizovala aj špecifické opatrenia potrebné na získanie sacharózy (Experiment 1) alebo neboli (Experimenty 2 a 3). Tento posledný nález je obzvlášť zaujímavý, pretože je nepravdepodobné, že bude závisieť od vykonania už existujúcich podmienených reakcií na kŕmenie (alebo návykov odozvy) a namiesto toho naznačuje, že takéto podnety získajú afektívne a / alebo motivačné vlastnosti, ktoré im umožnia flexibilný prenos. ich kontroly v rámci akcií kŕmenia. Zdá sa, že táto tendencia environmentálnych stimulov na podporu konzumácie potravín, aj keď nie sú ľahko dostupné zavedené postupy kŕmenia, preto poskytuje užitočný a selektívny živočíšny model Pavlovovho procesu, ktorý podporuje cravom vyvolané chute potravy a prejedanie sa u ľudí.1-3, Aj keď existujú predchádzajúce správy, že stimuly spárované s potravinami môžu podporovať kŕmenie nezávislým spôsobom14-16, väčšina experimentov CPF udržiava zdroj potravy fixovaný naprieč fázami tréningu a testovania, a preto poskytuje len obmedzené informácie o povahe psychologických procesov, ktoré sú základom tohto efektu. Súčasná štúdia poskytuje demonštráciu generalizovaného excitačného vplyvu podnetov spárovaných s potravou na správanie sa kŕmenia s použitím postupu modelovaného podľa úlohy PIT, ktorá je široko používaná na štúdium všeobecného motivačného vplyvu podnetov na potravinové párovanie. Napríklad, ako v PIT, súčasná úloha môže byť použitá na posúdenie tendencie k tomu, aby tágo získalo motivačné vlastnosti, ktoré zovšeobecňujú nové miesto. Tiež sme si požičali tréningové a testovacie parametre (napr. Trvanie cue, inter-trial intervaly a harmonogram posilňovania), ktoré sa bežne používajú pre PIT, čo uľahčuje porovnávanie medzi štúdiami. Tento prístup teda môže poskytnúť väčšiu experimentálnu kontrolu pre budúce výskumy potenciálnych rozdielov v psychologických a / alebo biologických procesoch, ktoré sú základom Pavlovovskej kontroly nad inštrumentálnym a konzumným správaním.
V súčasnej štúdii sa zistilo, že aktivácia receptorov dopamínu D1 je rozhodujúca pre expresiu tejto CPF nezávislej odozvy, ktorá pomáha stimulovať motivačnú interpretáciu vzhľadom na význam dopamínovej signalizácie všeobecne a aktiváciu receptora D1 špecificky v expresii Pavlovianovho receptora. k inštrumentálnemu prenosu18,29-32,45,46, Vzhľadom na to, že dopamín je relatívne nedôležité pre spracovanie hedonických vlastností potravinových stimulov25,28,34sa zdá nepravdepodobné, že by antagonista D1 mal účinok tým, že by narušil schopnosť CS + zmeniť chuťovú stabilitu sacharózy pri teste. Táto motivačná interpretácia je tiež podporovaná našou analýzou mikroštrukturálneho lízania, ktorá zistila, že podnety zvýšili kŕmenie primárne vyvolaním väčšieho počtu záchvatov lízania, než predĺžením trvania týchto záchvatov. Namiesto toho sa trvanie záchvatov líšilo podľa chutnosti sacharózy, ako bolo dobre známe23,24,26,27, Zaujímavé je, že naša analýza štatistického sprostredkovania ukázala, že aj keď krysy, ktoré sa zaoberali dlhšími záchvatmi pri olizovaní 20% vs. 2% sacharózy, tiež vykazovali kompenzačný pokles frekvencie záchvatov. Preto sa zdá, že táto manipulácia chuti ovplyvňuje spôsob, akým potkany určovali príjem sacharózy bez toho, aby to ovplyvnilo ich celkovú úroveň kŕmenia. Na rozdiel od toho, žiadny takýto kompenzačný účinok nebol zrejmý počas pokusov s CS +, čo by pravdepodobne zodpovedalo čistému nárastu lízacieho správania pozorovaného pri štúdiách s touto cue. Okrem toho potkany vykazujúce zvýšenie frekvencie záchvatov počas štúdií CS + tiež ukázali zvýšené hladiny celkového príjmu sacharózy. Takéto zistenia naznačujú, že podnety spárované v potravinách (1) môžu narušiť správanie pri kŕmení a (2) sú účinnejšie pri prejedaní než manipulácia s chuťou sacharózy, aspoň za podmienok tu testovaných.
Súčasné výsledky tiež objasňujú úlohu dopamínu pri regulácii kŕmneho správania v neprítomnosti explicitných narážok na potraviny. Predchádzajúce štúdie preukázali, že systémové podanie antagonistu dopamínu D1 SCH23390 potlačí uncued spotreba sacharózy znížením frekvencie záchvatov bez zmeny trvania záchvatu25,26, ktorý je podobný vzoru lízania, ktorý vykazujú myši s deficitom dopamínu47, Hoci psychologické mechanizmy riadiace frekvenciu záchvatov v takýchto situáciách nie sú jasné, bolo navrhnuté, že kontextové a / alebo interoceptívne podnety, ktoré sa stali spojenými s kŕmením, získavajú schopnosť tajne motivovať nové záchvaty potravy a spotreby.25,26, Naše výsledky poskytujú určitú podporu pre hodnovernosť tejto interpretácie tým, že demonštrujú, že nové záchvaty lízania môžu byť vyvolané explicitnými podnetmi spárovanými s potravinami a že tento účinok tiež závisí od aktivácie dopamínového receptora D1.
Ako je uvedené inde5,10, relatívne malý predchádzajúci výskum o úlohe dopamínu v CPF. Jedna včasná štúdia však zistila, že podávanie nešpecifického antagonistu dopamínového receptora α-flupenthixolu oslabilo CS +, čo vyvolalo hľadanie potravy, ale neporušilo túto schopnosť zvýšiť spotrebu potravy.48, čo sa zdá byť v rozpore s naším zistením, že antagonizmus D1 narušuje lízanie sacharózy vyvolané cue. Medzi týmito dvomi štúdiami existujú mnohé procedurálne rozdiely, ktoré by mohli vysvetliť tento zdanlivý rozdiel. Môže to byť napríklad to, že naša selektívna manipulácia s prenosom dopamínu D1 je efektívnejšia pri narušení vplyvu CS + na príjem potravy. Okrem toho v tejto predchádzajúcej štúdii48potkany zbavené potravy boli vycvičené a testované vo svojich domácich klietkach s použitím unikátneho Pavlovovho kondicionačného postupu, v ktorom bola tága použitá na signalizáciu kŕmenia, ktoré bolo prerušovane distribuované počas dňa. Neskôr sa ukázalo, že tágo je účinné pri podpore kŕmenia, aj keď boli potkany testované v nedefinovanom stave. Povaha a rozsah tohto školenia a skutočnosť, že požadované odozvy na kŕmenie sa nezmenili naprieč fázami výcviku a testovania, naznačujú, že tento protokol CPF mohol podporiť používanie návykovej reakcie (podnet-odozva) počas testovania. Vzhľadom k tomu, že pretrénovanie môže spôsobiť, že cue-evoked potraviny hľadajú necitlivé na manipuláciu dopamínovej signalizácie49Je možné, že táto forma CPF založená na potenciálnom návyku je menej závislá od dopamínu, ako je tu opísaná motivačná forma.
Napriek tomu, že o úlohe dopamínu v CPF zostáva ešte veľa, je známe, že tento behaviorálny jav závisí od ghrelínu.50-52 a hormón koncentrujúci melanín53 neuropeptidové systémy, ktoré sa zásadne podieľajú na regulácii oboch stravovacích návykov10 a signalizáciu dopamínu54-56, Zaujímavé je, že účinky stimulujúce chuť ghrelínu závisia od schopnosti hormónu modulovať mezolimbickú dopamínovú signalizáciu.57-60, Napríklad tendencia ghrelínu zvyšovať potravu a spotrebu potravy bez ovplyvnenia chutnosti jedla (trvanie olizovania výpary) môže byť inhibovaná spoločným podávaním antagonistu dopamínového receptora D1 SCH-2339060, Na základe týchto zistení je možné očakávať, že podobná interakcia medzi ghrelínom a dopamínom môže byť základom motivačného vplyvu podnetov spárovaných s jedlom počas kŕmenia.
Zatiaľ čo súčasné zistenia ukazujú, že podnety spárované s potravinami môžu stimulovať prejedanie sa motiváciou nových záchvatov kŕmenia, takéto podnety tiež pravdepodobne ovplyvnia kŕmenie inými procesmi. Implicitne v našom prístupe kontroly prenosu je rozpoznanie, že podnety na kŕmenie môžu spúšťať príjem priamym vyvolaním špecifických stravovacích návykov. Okrem toho, hoci CS + v súčasnej štúdii spoľahlivo nemenil doby trvania záchvatov, nedávna štúdia využívajúca konvenčnejší protokol CPF s pevným zdrojom potravy zistila, že podnety na kŕmenie môžu predĺžiť výplachy olizovania.53, V súlade s tým existujú predchádzajúce správy o tom, že podnety spojené s chutnými potravinami môžu zvýšiť expresiu chutných orofaciálnych reakcií na chuťové podnety19-21, ďalšie opatrenie chuti hedoniky alebo „sympatie“. Je teda pravdepodobné, že potravinové podnety môžu urýchliť kŕmenie viacerými cestami, spôsobujúc chuť k jedlu, spúšťaním špecifických reakcií na kŕmenie a / alebo lepšou chuťou potravín.10, Tieto procesy môžu byť základom odlišných zraniteľných miest pre prejedanie, ktoré môže zosilniť prejavy, čo môže vysvetliť individuálne rozdiely v náchylnosti k tomuto efektu.1,61,62, Súčasné zistenia demonštrujú účinný prístup k selektívnej analýze motivačnej zložky CPF u potkanov.
Metódy
Predmety a prístroje
Dospelé samce potkanov Long Evans (N = 32 potkanov celkom; n = 16 pre experiment 1 a n = 16 pre experimenty 2 a 3), s hmotnosťou 370 - 400 g po príchode, boli spárované v priehľadných plastových klietkach pri teplote a vlhkosti - kontrolované vivárium. Potkany mali podľa chuti prístup k vode v ich domácich klietkach počas celého experimentu. Potkany sa umiestnili na plán obmedzenia potravy počas určitých fáz experimentu, ako je uvedené nižšie. Manažérske a experimentálne postupy boli schválené výborom UC Irvine Institutional Animal Care and Use (IACUC) a boli v súlade s Príručkou Národnej výskumnej rady pre starostlivosť a používanie laboratórnych zvierat.
Behaviorálne postupy boli uskutočňované v identických komorách (ENV-007, Med Associates, St Albans, VT, USA), umiestnených v boxoch so zvukovým a svetelným efektom. Roztok sacharózy sa môže dodávať pomocou injekčnej pumpy do zapustenej plastovej misky, ktorá je umiestnená v strede v jednej koncovej stene každej komory, 2.5 cm nad podlahou z nerezovej ocele. Detektor fotobeamu umiestnený na vstupe do potravinovej nádoby sa použil na monitorovanie vstupov hlavy spojených so spotrebou sacharózy, ako aj reakcií podmieneného prístupu počas klimatizačných sedení Pavlovian. Pri určitých testovacích pokusoch (Experimenty 2 a 3) sa roztok sacharózy môže získať lízaním kovového výtoku s gravitačným napájaním, ktorý bol umiestnený XXUM cm do otvoru 0.5 cm umiestneného na koncovej stene oproti nádobke na potraviny. Jednotlivé lizy z potravinového pohára a kovového výtoku boli priebežne zaznamenávané počas testovacích relácií s použitím kontaktného prístroja (ENV-1.3B, Med Associates, St Albans, VT, USA). Biely nepriehľadný panel z plexiskla bol umiestnený pred koncovou stenou, v ktorej sa nachádzal pohár na jedlo počas všetkých sedení, keď sa sacharóza mohla získať z kovového výtoku. Osvetlenie (250 W, 3 V) poskytlo osvetlenie a ventilátor zabezpečil vetranie a hluk pozadia.
Pavlovian conditioning
Potkany sa umiestnili do plánu obmedzenia potravy, aby si udržali svoju telesnú hmotnosť na približne 85% svojej telesnej hmotnosti pri voľnom podávaní pred tým, ako podstúpili 2 d školenia časopisu, v ktorom dostali 60 dodávky roztoku 20% sacharózy (0.1 ml) v každom denné sedenie (1 h). Potkany potom dostali 10 d Pavlovianovho kondicionovania. Každá denná relácia pozostávala zo série 6 prezentácií 2-min audio cue (CS +; buď 80-dB biely šum alebo 10-Hz clicker), so skúškami oddelenými variabilným 3-min intervalom (rozsah 2 – 4) , V priebehu každého pokusu CS + sa 0.1 ml alikvóty (dodané počas 2 sek) roztoku 20% sacharózy (w / v) dodali do potravinového pohára podľa náhodného časového plánu 30-sec, čo viedlo k priemeru štyroch dodávok sacharózy na pokus. , V posledný deň kondicionovania sa potkanom tiež podalo druhé sedenie, v ktorom sa prezentoval alternatívny podnet (CS-; alternatívny sluchový stimul) rovnakým spôsobom ako CS +, ale nebol spárovaný s roztokom sacharózy. Anticipačné správanie sa meralo porovnaním rýchlosti pohárových prístupov (prestávky fotobeamov) počas obdobia medzi nástupom CS a prvým podaním sacharózy (aby sa zabránilo detekcii nepodmieneného správania sa pri kŕmení), čo bolo v protiklade s rýchlosťou pohárových prístupov počas inter-endov. skúšobnom intervale. Všetkým potkanom sa potom podalo päť dní podľa chuti prístup k ich výživovej diéte po poslednom zasadnutí Pavlovianskej úpravy pred ďalším testovaním.
Cue-potencovaný test kŕmenia
experiment 1
Tento experiment hodnotil vplyv CS + na spotrebu roztoku sacharózy z toho istého pohára na jedlo, ktorý sa použil počas tréningu, takže podmienená reakcia na túto cue (tj pohárový prístup) bola kompatibilná so správaním potrebným na získanie sacharózy pri teste. Po opätovnom získaní hmotnosti počas Pavlovovho kondicionovania dostávali potkany pár testov CPF, ktoré boli oddelené pomocou 48 h, počas ktorých potkany zostali nerušené vo svojich domovských skupinách. Počas každej relácie CPF (86 min. V celkovom trvaní) sa v potravinovom pohári kontinuálne pripravil roztok 2% alebo roztok 20% sacharózy tak, že sa tento kalíšok naplnil 0.1 ml sacharózy vždy, keď krysa prešla fotobeamom (pohárikové prístupy). Avšak, aby sa zabránilo preplneniu šálky, dodanie sacharózy sa podalo len vtedy, ak od posledného dodania sacharózy uplynulo aspoň 4 a ak krysa vykonala aspoň päť olizovaní počas intervenčného obdobia. V priebehu tejto relácie bol každý z 2-min sluchových stimulov nesporne prezentovaný 4 krát v pseudonáhodnom poradí (ABBABAAB), oddelený fixným 8-min intervalom. Prvá štúdia začala 8 min po začiatku relácie, aby sa umožnila indukcia sýtosti pred vyhodnotením behaviorálneho vplyvu podnetov. Skúšobný poriadok bol vyvážený Pavlovovskými tréningovými podmienkami tak, že prvý prezentovaný CS bol pre polovicu subjektov CS + a pre zostávajúcu polovicu subjektov CS−. Poradie testovania koncentrácie sacharózy bolo tiež vyvážené, pričom polovica z každého stavu dostala prvý test 2% a druhý test 20% a polovica dostala opačné usporiadanie (tj všetky zvieratá dostali obe koncentrácie v samostatných testoch).
experiment 2
V tomto experimente sme skúmali vplyv CS + na spotrebu roztoku sacharózy z iného zdroja, ako je kalíšok použitý počas Pavlovianovho kondicionovania, takže podmienená reakcia na túto cue bola nekompatibilná so správaním potrebným na konzumáciu sacharózy pri teste. Prvý test, ktorý sme vykonali, zahrnoval iba stav 2% sacharózy. Po tom, čo sa potkanom umožnilo znovu získať hmotnosť stratenú počas Pavlovovho kondicionovania, dostali dve denné sedenia (86 min trvanie), v ktorých mali neobmedzený prístup k roztoku 2% sacharózy z kovového výtoku (gravitačne kŕmeného cez fľašu) umiestneného v malom otvore koncovú stenu oproti nádobke na potraviny. Biely panel Plexiglas bol umiestnený pred stenou, v ktorej sa nachádzal pohár na jedlo, počas sedenia s prístupom k výtoku (vrátane následných testov CPF), aby sa zvieratá odradili od hľadania sacharózy v tomto mieste. Tieto sedenia boli navrhnuté tak, aby potkany pociťovali pitie sacharózy z nového zdroja v neprítomnosti zvukových podnetov. Nasledujúci deň sa potkanom podala jediná relácia CPF, ako je opísané v experimente 1, s tým rozdielom, že 2% sacharóza bola kontinuálne dostupná na kovovom výtoku, a nie na šálke.
Pretože v tomto prvom teste bolo málo dôkazov o CPF, pravdepodobne v dôsledku konkurencie medzi CS + evokovaným šálkom jedla a chovaním s výtokovým prístupom sme poskytli potkanom ďalší tréning výtoku (v neprítomnosti CS +) na posilnenie sacharózového hľadania na výtoku a odradzovaní prístup k poháriku, keď bol výtok k dispozícii (pretože bol pokrytý panelom). Potkany sa preto umiestnili späť na plán obmedzenia potravy (rovnako ako počas Pavlovianovej fázy kondicionovania) predtým, ako dostali 5 d ďalších tréningov s výtokom, pričom každé z týchto sedení obsahovalo 10 min prístupu k roztoku 20% sacharózy. Potkanom sa potom podal 4 d podľa chuti prístup k domácej chow, aby im umožnila znovu získať váhu stratenú počas tejto fázy. Potom boli potkany akútne zbavené potravy (20 h) pred prijatím Pavlovianových rekvalifikačných sedení s CS + a CS−, ako počas posledného dňa počiatočného tréningu (tj s 20% sacharózou dodanou do potravinového pohára počas skúšok CS +). Všimnite si, že výtok bol odstránený z komory počas týchto a všetkých nasledujúcich Pavlovských rekvalifikačných sedení. Potkanom sa potom podal 20 h podľa chuti prístup k domácemu krmivu pred vykonaním dvoch CPF testov s použitím kovového výtoku, ktorý bol identický s prvým testom, okrem toho, že potkanom bol umožnený prístup k 2% alebo 20% v dvoch samostatných testoch (ako v experimente 1).
experiment 3
Po nájdení podstatnejších dôkazov CPF počas posledného kola testovania s výtokom boli potkanom z experimentu 2 poskytnuté ďalšie testy na posúdenie závislosti tohto účinku na dopamínovej signalizácii na dopamínových receptoroch D1. Potkanom sa najprv podala 10-min relácia rekvalifikácie výtokov, v ktorej dostali prístup k roztoku 20% sacharózy. Pretože sa krysy rýchlo vrátili do normálnej telesnej hmotnosti, keď sa vrátili podľa chuti po domácej strave po akútnej deprivácii potravy 20-h sme použili tento postup, aby sme zabezpečili, že potkany mali hlad počas tohto preškoľovacieho stretnutia a počas následného preškoľovania Pavlovian (CS + a CS− sedenie, ako predtým), ktoré sa uskutočnilo v deň pred každým dvoch záverečných testov CPF. Potkanom sa podal aspoň 20 h podľa chuti prístup k domácej službe pred každou testovacou reláciou. Počas tohto posledného kola testovania CPF mali potkany kontinuálny prístup k 20% sacharóze z výtoku počas obidvoch testovaných sedení. Pätnásť minút pred každým testom sa potkanom podala ip injekcia (1 ml / kg) sterilného fyziologického roztoku alebo SCH-23390 (selektívny antagonista D1 dopamínového receptora) použitím dávky (0.04 mg / kg), o ktorej je známe, že je dostatočná na potlačenie spotreby sacharózy.25,34,63, Potkany sa testovali v obidvoch liekových podmienkach, pričom sa vyrovnávali poradie testov.
Analýza dát
Primárne závislým opatrením boli individuálne lizy, ktoré sa zaznamenávali s rozlíšením 10 ms pomocou kontaktného lickometra počas všetkých relácií CPF. Veľmi zriedka sme v našich likometrických meraniach zistili artefakty, ktoré boli spôsobené trvalým kontaktom medzi potkanom (labka alebo ústa) a sacharózou (alebo kovovým výtokom). Tieto artefakty mali formu vysokofrekvenčných odpovedí lickometra (> 20 Hz). Vzhľadom na to, že potkany vykazovali maximálnu rýchlosť olizovania <10 Hz64Vylúčili sme všetky potenciálne lickové reakcie, ktoré sa vyskytli v 0.05 sek posledného (ne-artefaktového) lízania, čo zodpovedá medznej frekvencii 20-Hz. Relácie, v ktorých boli vylúčené aspoň 20% lízových odpovedí, vzhľadom na to, že toto kritérium bolo celkom odstránené z analýzy (1 relácia od 1 potkana v experimente 1).
Lízanie
Pre každú reláciu sme určili celkový počet lizov v jednotlivých periódach (Pre-CS +, CS +, Pre-CS−, CS−). Pretože naše primárne závislé meranie (celkové olizovanie) je premenná počtu, tieto údaje boli analyzované pomocou generalizovaných lineárnych modelov zmiešaných efektov s distribúciou Poissonovej odpovede a funkciou logaritmického prepojenia 65-68. Tento štatistický prístup umožňuje odhad parametrov ako funkciu stavu (fixné efekty) a jednotlivca (náhodné efekty). V experimentoch 1 a 2 štruktúra fixných efektov obsahovala celkovú intercept, trojcestnú interakciu medzi CS Periodou (Pre, CS) × CS Type (CS−, CS +) × Koncentrácia (2%, 20%) a všetky hlavné účinky a interakcie nižšieho rádu. V prípade experimentu 3 bol v časti Koncentrácia nahradený liek (vehikulum, SCH), aby sa zohľadnila zmena v experimentálnom usporiadaní. Tieto premenné boli všetky premenné v rámci predmetov, považované za kategorické prediktory a kódované efektmi. Výber modelu náhodných efektov zahŕňal určenie modelu, ktorý minimalizoval informačné kritérium Akaike 69a zároveň zabezpečiť, aby počet dátových bodov na parameter neklesol pod hodnotu 10 70,71, Pomocou týchto kritérií najlepšie štruktúry náhodných účinkov naprieč experimentmi zahŕňali nekorelované intercepty u jedincov upravené pre CS obdobie, CS typ a koncentráciu (alebo liek).72, Všetky štatistické analýzy sa uskutočnili v MATLAB (The Math Works; Natick, MA). Úroveň alfa pre všetky testy bola 0.05. Keďže všetky prediktory boli kategorické, veľkosť efektu predstavovala neštandardizovaný regresný koeficient 73, ohlásené ako b tabuľkách a modelových výstupných tabuľkách. Post hoc analýzy interakcií sa uskutočnili post hoc F- testy jednoduchých účinkov v rámci súhrnnej analýzy pomocou coefTest v MATLAB.
Mikroštrukturálna analýza lízacieho správania
Jednotlivé olizy boli kategorizované buď ako začiatok alebo pokračovanie lízania. Záchvat bol vymedzený ako viacnásobné po sebe idúce olizy, v ktorých intervaly prekliknutia (ILI) neprekročili 1 s74, Keď aspoň posledný 1 prešiel od posledného lízania, ďalší líz bol označený za začiatok nového zápasu. Frekvencia a trvanie záchvatu boli vypočítané najprv rozdelením relácií do pre-CS a CS periód, ako bolo vykonané pre celkové olizovanie v analýzach uvedených vyššie. V týchto obdobiach bol každý líz, ktorému predchádzalo obdobie aspoň 1, označený ako zápas. Trvanie každého záchvatu bolo vypočítané ako časový interval medzi prvým a posledným lízaním v tomto zápase. Jednotlivé lizy, ktoré sa vyskytujú v izolácii, sa nepovažovali za súčasť záchvatu. Maximalizovať veľkosť vzorky pre následné mediačné analýzy39Údaje o frekvencii záchvatov a trvaní záchvatov boli skomplikované naprieč experimentmi, aby sa vyhodnotili všeobecné účinky CS periódy, CS typu a koncentrácie na tieto mikroštrukturálne opatrenia. Údaje z podmienok SCH-23390 v experimente 3 neboli do týchto analýz zahrnuté.
Tieto údaje boli analyzované pomocou generalizovaných modelov lineárnych zmiešaných efektov obsahujúcich štruktúru s pevnými efektmi CS Perioda × CS Type × Koncentrácia (a všetky interakcie nižších rádov a hlavné účinky) a štruktúru náhodných efektov nekorelovaných interferencií vedľajších subjektov upravených pre CS Periodu , Typ CS a koncentrácia. Podobne ako pri analýze celkového lízacieho správania sa jedna analýza jedného potkana z experimentu 1 z analýzy odstránila. Frekvenčná analýza záchvatu použila distribúciu Poissonovej odozvy s funkciou logaritmického prepojenia v dôsledku charakteru frekvenčného dátového typu. Analýza trvania záchvatu použila distribúciu gama odozvy s funkciou logaritmického spoja ako trvanie trvania je kontinuálne meranie ohraničené medzi 0 a +. Na porovnanie, táto istá analýza sa uskutočnila na celkových lizoch, ktoré sa zrútili naprieč experimentmi, v ktorých analýza predpokladala distribúciu Poissonovej odpovede s logaritmickou spojovacou funkciou ako pri jednotlivých analýzach celkového lízania. Aby sa zabezpečilo, že kritické CS Perioda CS CS interakcia nezávisia od toho, v akom experimente bola každá krysa, bola vykonaná druhá séria modelov na frekvencii záchvatu a trvaní záchvatu, identická s analýzou, ktorá bola práve opísaná, ale s dodatočným prediktorom s pevným efektom experimentu × CS obdobie × CS typ. Experiment bol kategorickým faktorom. Nakoniec, ako potvrdzujúce opatrenie motivovaného lízania40-42analyzovali sme latenciu na prvý líz po nástupe CS pomocou generalizovaného lineárneho modelu zmiešaných efektov s distribúciou gamma odozvy a log linkovou funkciou (n = 310). Tento model obsahoval štruktúru pevných efektov typu CS × koncentrácia (a všetky interakcie a hlavné účinky nižšieho rádu) a štruktúru náhodných efektov zachytávaných subjektmi upravených pre typ CS, koncentráciu a typ CS × koncentráciu.
Mediálna analýza frekvencie záchvatov a trvania záchvatu
Dva viaceré modely sprostredkovania43,75,76 boli uskutočnené na určenie, či účinky (alebo ich nedostatok) CS periódy (Pre, CS) a koncentrácie (2%, 20%) na CPF boli významne sprostredkované frekvenciou záchvatu a / alebo trvaním záchvatu. V CS Period Model, premenná X bola CS perioda (Pre, CS), výsledná premenná Y bol celkový počet lizov v tomto období a mediátori boli frekvenciou záchvatov (M1) a trvanie záchvatu (M2). V modeli koncentrácie je premenná X koncentrácia sacharózy. Pretože lákanie vyvolané cue bolo primárne evidentné pri štúdiách CS + (pozri výsledky) boli analyzované iba štúdie CS +. Pre každého potkana a pre každú testovaciu reláciu sa stanovil priemerný počet olizovaní a záchvatov a priemerné trvanie každého záchvatu pre periódy pre-CS + a CS +. Tieto analýzy zahŕňali všetky potkany z experimentov 1 a 2 (potkany 16 na experiment × 2 experimenty × koncentrácie 2 × 2 CS periódy = 128 dátové body) a údaje o stave vozidla z experimentu 3 (16 krysy × 2 CS periódy = 32 dátové body) , Podobne ako pri analýze celkového lízacieho správania sa jedna analýza pre jedného potkana z experimentu 1 z analýzy odstránila, pričom sa ponechalo celkom 158 dátových bodov. Zriedkavo sa potkany nelepili počas obdobia pred-CS + alebo CS + počas relácie (9 / 158; 9.5%). V týchto prípadoch bol priemerný počet olizovaní a záchvatov kódovaný ako „0“ a hodnota pre priemernú dobu trvania bola ponechaná ako prázdna bunka. Keď boli spustené tie isté modely za predpokladu, že boli vymazané v poradí (tj odstránenie riadkov, v ktorých bola dĺžka trvania prázdna bunka), podobné vzory sa držali. Pretože tieto analýzy zahŕňajú všeobecné lineárne modely (tj jednoduchú alebo viacnásobnú lineárnu regresiu), údaje o frekvencii záchvatov a celkové údaje o lízaní boli transformované štvorcovým koreňom a údaje o trvaní záchvatu boli logicky transformované, aby sa korigovala pozitívna skewnness. Význam nepriameho účinku bol určený 95% percentil bootstrappingu s iteráciami 10,000. Regresné koeficienty sa uvádzajú v súlade s tradičnými správami o mediácii (napr. cpriamy účinok. \ t X on Y)43,75.
Jednotlivé rozdiely v cue vyvolaných zmenách frekvencie a dĺžky trvania záchvatu
Vyššie uvedené analýzy nám umožnili posúdiť vplyv CS + na lízaciu mikroštruktúru na úrovni skupiny. Charakterizovali sme tiež individuálne rozdiely vo vyjadrení tohto účinku. Pre každú krysu boli vypočítané dve rozdielne skóre pre meranie frekvencie a doby trvania záchvatu. Ako paralela k modelu obdobia CS sa frekvencia záchvatu počas obdobia pred CS + odpočítala od hodnoty frekvencie záchvatu počas obdobia CS + (tj. CS + - pred CS +); pre model koncentrácie sa frekvencia záchvatu počas 2% testu na sacharózu odpočítala od zodpovedajúcej hodnoty počas 20% testu (tj. 20% –2%). Tieto výpočty vytvorili opatrenia popisujúce zmenu frekvencie záchvatu (ΔFrekvencia). Tieto isté výpočty boli uskutočnené pre trvanie záchvatu (tj. ATrvanie). Takže pre každý pár dátových bodov Pre-CS + / CS + a 2% / 20% sa určili zmeny frekvencie záchvatov a trvania záchvatu. Prostriedky týchto distribúcií sa porovnávali s 0 prostredníctvom jednej vzorky t-test (α = 0.05) na vyhodnotenie distribučných posunov od žiadnej všeobecnej zmeny. Každý z týchto dátových bodov bol kategorizovaný zvýšením a / alebo znížením frekvencie a trvania záchvatu a reprezentovaný bivariantným rozptylovým grafom (napr. Zvýšenie frekvencie záchvatu / pokles v trvaní záchvatu pri nástupe CS +), čo umožňuje stanovenie podielu údajov bodov v každom kvadrante 2 × 2 (frekvencia / trvanie záchytu × zvýšenie / zníženie). Dátové body, v ktorých bolo skóre rozdielu rovné nule, boli kategorizované ako zníženie (tj nie zvýšenie). Chi-štvorcový (χ2) testy dobrej kondície pre obdobie CS a údaje o koncentrácii určili, či distribúcia týchto dátových bodov bola odlišná od rovnomerne distribuovaných údajov v týchto štyroch kategóriách (α = 0.05). Aby sa určilo, či existuje približne rovnaká distribúcia týchto dátových bodov v štyroch kvadrantoch pre každý experiment, vykonali sa jednoduché korelačné analýzy pre CS periódu a údaje o koncentrácii, aby sa vyhodnotil vzťah medzi počtom dátových bodov v každom kvadrante v každom experimente a zodpovedajúci očakávaný počet dátových bodov, odhadovaný celkovými proporciami v každom kvadrante.
Mikroštrukturálne prediktory spotreby sacharózy
Uskutočnila sa posledná séria generalizovaných analýz lineárnych zmiešaných efektov, aby sa určilo, či celkový objem roztoku sacharózy spotrebovaný v priebehu celého testovania bol predpovedaný zmenou frekvencie záchvatov a trvaním potkanov od doby pred CS + až CS +. Analýzy zahŕňali údaje zo všetkých neliekových podmienok (tj 2% a 20% sacharózové testy pre experimenty 1 a 2 a podmienky vehikula z experimentu 3). Analýzy predpokladali distribúciu gama odozvy s funkciou logaritmického prepojenia. Prvá analýza regresovala celkový spotrebovaný roztok sacharózy (ml) na hlavné účinky a interakcie medzi kategorickými zoskupeniami 2 × 2 zvýšenia / zníženia frekvencie / trvania záchvatu, ako je opísané vyššie. Druhá analýza vrátila celkovú spotrebu sacharózy na hlavné účinky a interakciu medzi kontinuálnou hodnotou AFrekvencia a koncentrácia sacharózy.
Dostupnosť údajov
Dátové súbory analyzované počas aktuálnych experimentov sú k dispozícii od zodpovedajúceho autora na základe primeranej požiadavky.
Elektronický doplnkový materiál
Poďakovanie
Tento výskum bol podporený NIH grantmi AG045380, DK098709, DA029035 a MH106972 SBO. Poskytovatelia nemali žiadnu úlohu pri navrhovaní štúdií, zbere údajov a analýze, rozhodnutí o publikovaní alebo príprave rukopisu.
Príspevky od autorov
SBO koncipovala a navrhla experimenty; BH a ATL uskutočňovali experimenty; ATM a SBO analyzovali údaje. Všetci autori napísali článok a preskúmali rukopis.
Poznámky
Konkurenčných záujmov
Autori neuvádzajú žiadne konkurenčné záujmy.
poznámky pod čiarou
Elektronický doplnkový materiál
Doplnková informácia sprevádza tento dokument na 10.1038 / s41598-018-21046-0.
Poznámka vlastníka: Spoločnosť Springer Nature zostáva neutrálna, pokiaľ ide o jurisdikčné tvrdenia v publikovaných mapách a inštitucionálnych vzťahoch.
Informácie o prispievateľovi
Andrew T. Marshall, Email: ude.icu@1aahsram.
Sean B. Ostlund, Email: ude.icu@dnultsos.
Referencie
;