Sci Rep. 2018; 8: 2766.
Objavljeno na spletu 2018 Feb 9. doi: 10.1038/s41598-018-21046-0
PMCID: PMC5807356
Minimalizem
Oznake, ki kažejo na razpoložljivost okusne hrane, pridobijo možnost potenciranja iskanja in uživanja hrane. V trenutni študiji je bila uporabljena kombinacija vedenjskih, farmakoloških in analitičnih tehnik, da se preveri vloga Pavvilove spodbujevalne motivacije pri hranjenju, ki ga potencira. Pokažemo, da lahko iztočnica v paru z raztopino saharoze (CS +) prenese svoj nadzor nad hranjenjem, da spodbudi porabo saharoze v novi posodi, in da je ta učinek odvisen od aktivacije D1 dopaminskih receptorjev, za katere je znano, da modulirajo druge oblike motiviranih iztočnic. obnašanje, ne pa okusnih okusov. Mikrostrukturne analize vedenja saharoze so pokazale, da se je pri CS + pogosto povečevala pogostost podgan, ki se ukvarjajo z aktivnimi napadi lizanja, ne da bi zanesljivo vplivale na trajanje teh lizalnic, kar je bilo namesto tega povezano z okusom saharoze. Poleg tega smo ugotovili, da so bile posamezne razlike v povečani pogostnosti zaužitja CS + povezane s celotnim vnosom saharoze na testu, kar podpira stališče, da je ta proces povezan s smiselno motnjo prehranjevalnega vedenja. Sedanja študija torej (1) dokazuje, da lahko Pavlovijski motivacijski proces, ki je odvisen od dopamina, posreduje hranjenje, ki je potencirano s pomočjo iztočnic, in (2) določa eksperimentalni in analitični pristop za razčlenitev tega vidika vedenja.
Predstavitev
Okoljski napisi, ki signalizirajo razpoložljivost živil, ki jih lahko okusite, lahko sprožijo močno hrano po hrani1-3 in spodbujajo prehranjevanje brez lakote, kar je pri glodalcih4,5 in ljudi6-9. Ta vedenjski vpliv, ki naj bi imel pomembno vlogo pri prenajedanju in debelosti10-13, lahko preučite z uporabo naloge s krmiljenjem s potenciranim krmljenjem (CPF). V značilni študiji CPF lačne živali opravijo Pavlovianovo kondicioniranje, sestavljeno iz ponavljajočih se dvojic med pogojeno spodbudo (CS +; npr. Slušni ton) in majhno količino prijetne hrane ali tekočine, kot je raztopina saharoze, ki jo zaužijejo iz skodelice. ki se nahaja v fiksnem položaju v poskusni komori. Nato jim omogočijo neomejen dostop do vzdrževalnega osebja, da se zagotovijo, da so pred testiranjem v celoti napolnjeni. Živali se nato vrnejo v komoro in pustijo, da prosto uživajo saharozo iz skodelice, medtem ko je CS + neomejeno predstavljen. V takšnih pogojih so živali med preskusnimi sejami s koncentracijo CS + izrazito povišane v primerjavi s sejami z neparnim dražljajem (CS−).
Medtem ko takšne ugotovitve kažejo, da lahko zunanji nalogi delujejo neodvisno od fiziološke lakote, da bi spodbudili hranjenje, psihološki procesi, na katerih temelji ta učinek, niso trdno ugotovljeni. Ena od možnosti je, da opozorila, povezana s prijetnim uživanjem hrane, pridobijo refleksno ali navadno kontrolo nad hranjenjem (tj. Na osnovi dražljaja). Če je to primarni mehanizem, ki posreduje pri CPF, bi moral CS + spodbujati porabo tako, da sproži specifično vedenje hranjenja, ki je bilo ugotovljeno med Pavlovianovo kondicijo. Tole odzivno učenje pogled je verodostojen, kadar je vir hrane določen na treningu in testiranju, kot je opisan zgoraj. Čeprav se ta scenarij nanaša na večino demonstracij CPF, obstajajo tudi poročila, da lahko prehrambene tablete sprožijo hranjenje na novih lokacijah14-16, kar pomeni, da lahko posredno nadzorujejo hranjenje. Ena izmed možnih razlag je, da takšne naloge potencirajo hranjenje prek istega Pavlovilovega motivacijskega procesa, ki jim omogoča, da izzovejo in poživijo instrumentalno vedenje za iskanje hrane17,18. To motivacijski pogled napoveduje, da bo CS + sprožil željo po iskanju hrane, kar bi vodilo tudi do hranjenja, ko bo hrana takoj na voljo. Glede na dokaze, da signali za okusno hrano lahko izboljšajo hedonsko oceno dražljajev okusa19-21, možno je, da nageljni deloma potencirajo hranjenje tako, da hrana postane bolj prijetna. Čeprav se ta hedonski pogled mehanično razlikuje od motivacijskega pogleda, ti računi niso medsebojno izključujoči in lahko pojasnijo različne vidike CPF10,22.
Eden od načinov za razlikovanje med motivacijskimi in hedonskimi računi CPF je določitev, kako namirnice, povezane s hrano, vplivajo na mikrostrukturo hranjenja. Kadar glodalci lahko svobodno uživajo raztopino saharoze ali druge tekoče tekočine, začnejo lizati grozde različnega trajanja, ločeni po obdobjih neaktivnosti. Ker povprečno trajanje teh lizalnic zagotavlja zanesljivo in selektivno merilo okusnosti tekočine23,24, verjame se, da pogostost teh napadov nadzirajo motivacijski procesi25-28. Torej, če CS + spodbuja hranjenje z izboljšanjem okusnosti saharoze, potem mora ta iztočnica podaljšati trajanje, vendar ne nujno tudi pogostost lizanja klopov. Nasprotno pa motivacijski pogled predvideva, da bi moral CS + sprožiti iskanje in uživanje saharoze, tudi kadar so živali preokupirane z drugimi dejavnostmi, kar vodi do pogostejših, vendar ne nujno daljših, lizanj.
Trenutna študija je preučevala učinke dostave CS + na mikrostrukturo lizanja saharoze z uporabo dveh protokolov CPF, enega, v katerem je saharoza vedno na voljo na isti lokaciji (Experiment 1), in tistega, v katerem je bil vir med usposabljanjem in testiranjem spremenjen (eksperimenti 2 in 3), kar nam omogoča, da ocenimo posredni vpliv CS +. Naš pristop za oceno tega neodvisnega (posplošenega) vpliva odzivnikov na hranjenje, ki je neodvisno od odziva, je bil modeliran po nalogi prenosa Pavlovian na instrument (PIT), ki se široko uporablja za proučevanje spodbujevalnega motivacijskega vpliva nagrad, ki jih prejemajo nagradne igre na vedenje, ki išče nagrade18,29,30. Za lažjo primerjavo s to literaturo smo sprejeli tudi Pavlovianove pogoje za testiranje in testiranje, ki se običajno uporabljajo v študijah PIT. Glede na to, da je aktivnost dopaminskih D1 receptorjev ključnega pomena za izražanje PIT-a in druge ukrepe ponašanja, ki jih motivira31-33 vendar je za hedonske vidike prehranjevanja relativno nepomemben25,28,34, smo tudi ocenili vpliv blokade receptorjev D1 na lizanje saharoze, ki se potencira s pomočjo iztočnic (eksperiment 3), kot nadaljnjo sondo o vlogi motivacije pri tem učinku. Na koncu smo analizirali mikrostrukturo podatkov o lizanju saharoze iz teh poskusov, da bi preverili, ali je bil CPF selektivno povezan s povečanjem pogostosti ali trajanja izlivov saharoze, kot bi napovedovali motivacijski in hedonski pogledi CPF.
Rezultati
Hranjenje, ki se potencira s pomočjo iztočnice, ki signalizira vir hrane
V našem prvem poskusu smo uporabili konvencionalno zasnovo CPF, ki je skladna z odzivom, v kateri so bili specifični odzivi, potrebni za uživanje saharoze, enaki v fazah usposabljanja in testiranja. Lačne podgane so prejele 10 d Pavlovijske kondicioniranja, da so postavile CS + kot iztočnico za razpoložljivost saharoze na skodelici s hrano na eni strani komore. Po zadnjem dnevu kondicioniranja so bili vnosi v skodelice (± med osebami SEM) v CS + (23.72 ± 2.79 na minuto) bistveno večji v primerjavi z inter-preskusnim intervalom [18.27 ± 3.25 na minuto; seznanjeni vzorci t-test, t(15) = 3.13, p = 0.007]. Vnosi v pokal med CS– (8.60 ± 1.91 na minuto) se niso bistveno razlikovali od intervalnega intervala [10.69 ± 2.00 na minuto; seznanjeni vzorci t-test, t(15) = −1.60, p = 0.130].
Podgane so nato prejele dva testa CPF v stanju s hrano, da so opredelile učinke CS + na lizanje saharoze. Podgane so v vsakem testu imele prost dostop do raztopine saharoze 2% ali 20%, kar nam je omogočilo oceno vpliva okusnosti saharoze na CPF. Slika 1a prikazuje skupno število lizanj, opaženih med preskušanji CS, odvisno od obdobja CS, vrste CS in koncentracije saharoze. Podatke smo analizirali s pomočjo splošnih modelov linearnih mešanih učinkov (dodatna tabela) S1). Pomembno je bilo, da je prišlo do pomembne interakcije CS Period × CS, t(116) = 12.70, p <0.001. Nadaljnja analiza (zrušitev koncentracije) je pokazala znatno povečanje preskusov CS +, p <0.001, vendar ne preskusi CS−, p = 0.118, kar kaže, da je bil CS + učinkovitejši od CS− pri povečanju lizanja saharoze glede na ravni pred CS. Naša analiza je tudi pokazala, da je na to selektivnost znaka pomembno vplivala koncentracija saharoze (3-smerna interakcija, p <0.001). Natančneje, čeprav je bil CS + zelo učinkovit pri dvigovanju lizanja saharoze tako v 2% kot v 20% pogojih, ps <0.001, CS− ni bistveno vplival na stopnje lizanja v 2% testu, p = 0.309, vendar je izzval skromno, a znatno povečanje 20% testa, p = 0.039. Čeprav je bila torej iztočnica, ki je seznanjena s hrano, na splošno bolj učinkovita pri nadzorovanju hranjenja, se je zdelo, da ima neparna iztočnica podoben vpliv, ko so podgane smele na testu zaužiti zelo okusno raztopino saharoze.
Prenos hranjenja, ki je potencirano z iztočnicami, na nov vir hrane
Ker je bila saharoza na voljo pri istem viru med usposabljanjem in testiranjem v eksperimentu 1, ni jasno, ali je bil opaženi učinek CPF odvisen od sposobnosti CS + do (1) motivirati podgane, ki iščejo in uživajo saharozo ali (2), neposredno pridobijo določeno osebo pogojen refleksali navada. Eksperiment 2 se je bolj osredotočil na prejšnjo hipotezo s preizkušanjem, ali lahko CS +, povezan z oddajo saharoze v skodelico s hrano, motivira lizanje saharoze iz izliva na nasprotni strani komore na preizkusu, primerljivo z vedenjskimi pojavi, opaženimi pri PIT.
Podgane so trenirali z istim Pavlovijinim postopkom kondicioniranja, ki je bil uporabljen v eksperimentu 1, zaradi česar je bil zadnji dan Pavlovijske kondicijske reakcije značilno za iztočnice. Približevanja skodelic s hrano (± med posamezniki SEM) so bila med CS + (18.71 ± 1.73 na minuto) večja kot med preskusnim intervalom [12.49 ± 0.98 na minuto; seznanjeni vzorci t-test, t(15) = 3.02, p = 0.009]. Med CS– (9.41 ± 0.98 na minuto) in intervalnim intervalom ni bilo pomembnih razlik [8.44 ± 0.88 na minuto; seznanjeni vzorci t-test, t(15) = 0.98, p = 0.341].
Glede na to, da so bili učinki CS + na lizanje saharoze v eksperimentu 1 nekoliko bolj očitni, ko so podgane testirali s 2% saharoze, je bilo naše prvotno testiranje s saharozo na voljo pri novem viru (izliv, s skodelico hrane, prekrito z neprozorno ploščo - glej Metode) osredotočena na to stanje. Vendar se v tem testu lizanje saharoze ni bistveno razlikovalo med obdobji CS + (lizanje 328.1 ± 84.8) in obdobji pred CS-jem [liziki 245.6 ± 45.9; seznanjeni vzorci t-test, t(15) = 1.07, p = 0.300]. Da bi še dodatno odvrnili odzivno tekmovanje in okrepili pitje saharoze iz ustnika, so podgane dobile 5 dodatnih treningov, kako lizati iz ustnika 20% saharoze pri pomanjkanju hrane v odsotnosti CS. Nato so podgane popolnoma nasitili na domačem čaju in jim dali dva preskusa CPF s saharozo, ki je bila na voljo na kovinskem izlivu. Med testi so imele podgane neprekinjen dostop do 2% ali 20% raztopine saharoze v ločenih testih (znotraj oseb, naročilo je bilo uravnoteženo).
Slika 1b kaže, da je bil CS + v tem krogu testiranja učinkovit pri spodbujanju pitja saharoze na novi lokaciji, čeprav ta iztočnica ni bila nikoli neposredno povezana s tem vedenjem. Analiza mešanih učinkov (dodatna tabela) S2) ugotovil pomembno interakcijo tipa CS × × CS Period, t(120) = 15.16, p <0.001, kar kaže, da je bil CS + učinkovitejši pri dvigovanju lizanja saharoze glede na izhodiščne ravni (CS v primerjavi s obdobjem pred CS, p <0.001) kot CS− (CS v primerjavi s obdobjem pred CS, p = 0.097), tako kot v poskusu 1. Koncentracija saharoze ni pomembno vplivala na selektivnost znaka tega učinka (trosmerna interakcija, p = 0.319). Pomembno je, da čeprav se je stopnja lizanja v času pred CS– povečala glede na obdobja pred CS +, so bili seznanjeni vzorci t- testi so pokazali, da ta razlika ni bila statistično značilna v stanju 2%, t(15) = 1.66, p = 0.118 ali v stanju 20%, t(15) = 1.56, p = 0.139. To je pričakovati glede na psevdonaključno preskusno strukturo, uporabljeno med usposabljanjem in testiranjem, ki preprečuje sistematične (med poskusne) učinke prenosa in izključuje predvidevanje prihodnjega tipa preskusa (ali časovnega okvira). Prav tako je treba omeniti, da so te iste živali pokazale podobno zvišanje CS + specifičnega lizanja v poskusu 3, ko sta bili njihovi stopnji lizanja pred CS in pred CS + bolj primerljivi (glej sliko 1c, vozilo).
Odvisnost od dopaminskih receptorjev tipa D1
Rezultati eksperimenta 2 kažejo, da je CS + pridobil sposobnost potenciranja porabe saharoze, ker je sprožil hranjenje, ki ni bilo nikoli neposredno povezano s to iztočnico, skladno z motivom vpliva, podobnem PIT-u. Glede na pomen dopaminskih receptorjev tipa D1 za Pavlovianovo spodbujevalno motivacijo31-33, Eksperiment 3 je preučil, ali blokiranje aktivnosti teh receptorjev moti ekspresijo CPF. Iste podgane, uporabljene v poskusu 2, so dobile končni par CPF testov (20% saharoze) po predhodni obdelavi s SCH-23390 (0.04 mg / kg), selektivnim antagonistom D1 ali nosilcem. Rezultati preskusov so prikazani na Sl. 1c (tudi dopolnilna tabela S3).
Analiza je pokazala glavni učinek zdravljenja z zdravili, t(120) = −2.15, p = 0.034, pri čemer je lizanje saharoze na splošno zmanjšalo SCH-23390. Pomembno je, da smo ugotovili pomembno interakcijo med zdravili × CS × tipa CS, t(120) = −20.91, p <0.001, kar pomeni, da je SCH-23390 posebej motil izražanje CPF. Nadaljnja analiza je dejansko pokazala, da je CS + med testom vozila znatno povečal lizanje saharoze nad ravnmi pred CS +, p <0.001, v testu SCH-23390 ni bilo učinka CS +, p = 0.982. Podobno kot posploševanje iztočnic, opaženo v poskusu 1, je CS− povzročil nekoliko večje povečanje lizanja saharoze v obeh pogojih zdravljenja, ps ≤ 0.049. Tako je antagonizem dopaminskih receptorjev tipa D1 s pomočjo SCH-23390 znatno zmanjšal hranjenje, ki je povzročilo CS +, skladno s spodbujevalnim motivacijskim računom CPF.
Mikrostrukturna analiza učinkov saharoze in koncentracije saharoze na krmljenje
Rezultati eksperimentov 2 in 3 kažejo, da novi protokol, podoben PIT, ki se uporablja tukaj, podpira spodbujevalno motivacijsko obliko CPF, saj so znaki lahko motivirali obnašanje hranjenja na lokaciji, ločeni od vira hrane, o katerem je signalizirala iztočnica. Za nadaljnji preizkus tega računa smo preučili, ali so vzbujajoči učinki CS + na pitje saharoze povezani s posebno spremembo mikrostrukturne organizacije obnašanja. Kot je opisano zgoraj, medtem ko trajanje lizanja zaloga razlikuje od okusov tekočine23,24Šteje se, da pogostost podgan, ki se ukvarjajo z novimi napadi lizanja, odraža ločen motivacijski proces25-28. Koncentracija saharoze smo spreminjali, tako da smo lahko manipulirali z okusom okusa, kot v prejšnjih poročilih23,35. Čeprav se visoke in nizke koncentracije saharoze razlikujejo tudi po kalorični vsebnosti, so obsežne raziskave pokazale, da je mera trajanja zaužitja občutljivo in selektivno merilo vpliva na oroserijsko nagrado in je ločeno od post-konzumacijske predelave kalorij35-38. Tako bi moral CS +, ki sproži spodbujevalno motivacijo, povečati pogostnost obračanja, medtem ko CS +, ki poveča vnos, tako da postane saharoza bolj prijetna, bi moral spodbujati daljše trajanje teka.
Zagotoviti zadostno statistično moč39, smo zbrali podatke v vseh zgoraj opisanih pogojih preskušanja brez drog (testi 2% in 20% za eksperiment 1 in eksperiment 2 ter stanje vozila za eksperiment 3). Kombinirani podatki so prikazani na Sl. 2, narisane ločeno kot skupni liziki (a), frekvenca dvoboja (b) in trajanje dvoboja (c). Slika 2d prikazuje rastrske ploskve obnašanja dveh reprezentativnih podgan v obdobjih pred CS + in CS +, ko sta bila na testu na voljo 2% in 20% saharoze. V skladu z motivacijsko razlago CPF so te podgane v času CS + naletele na več izlivov saharoze kot v obdobju pred CS +. V nasprotju s tem je bilo trajanje dlje časa daljše, ko so podgane uživale bolj okusno raztopino saharoze 20% kot pri uživanju saksroze 2%, kar je bilo očitno v obdobjih pred CS in CS +. Tako na trajanje dvoboja ni močno vplival izmerjen par s saharozo. Dejansko so vzorci, ki jih vidimo na sl. 2d so bili potrjeni s posplošenimi linearnimi modeli mešanih učinkov kombiniranega nabora podatkov (glej Sl. 2a – c in dopolnilna tabela S4). Sekundarne analize mešanih učinkov so pokazale, da kategorični faktor eksperimenta (1, 2, 3) ni bistveno zmanjšal interakcij CS Period × CS tipa na frekvenci ali trajanju dvoboja, ps ≥ 0.293, kar nam omogoča, da združimo te podatke za kasnejše analize. Zanimivo je, da se sposobnost CS +, da motivira vedenje za lizanje, odražala tudi v bistveno hitrejšem latenci za začetek lizanja40-42 po CS + proti pojavu CS-a [posplošeni linearni model z mešanimi učinki (porazdelitev odzivov = gama, funkcija povezave = dnevnik); t(306) = −2.71, p = 0.007], čeprav je bila surova razlika v zakasnitvah razmeroma skromna (CS +: 1.16 sekunde ± 0.47; CS−: 2.79 sekunde ± 0.79).
Medijska analiza učinka obdobja CS
Glede na takšne ugotovitve smo izvedli statistično analizo posredovanja43 o kombiniranih podatkih (sl. 2), da se ugotovi, ali je bilo pijenje saharoze s CS + prednostno povezano s spremembami pogostosti ali trajanja pijače. Slika 3a prikazuje strukturo modela več mediacij za to analizo (CS Period). Učinkovit je bil skupni učinek (skupaj; c) obdobja CS o obnašanju lizanja, t(156) = 4.11, p <0.001, c = 5.22 [2.71, 7.73], saj je bilo med CS + več lizanja kot pred obdobjem CS +. Nato smo preizkusili, ali je CS + podobno vplival na lizanje mikrostrukture, in ugotovili pomembno zvišanje pogostnosti napadov (M2), t(156) = 3.27, p = 0.001, a2 = 0.70 [0.28, 1.12], vendar ne trajanje dvoboja (M1), t(141) = 1.89, p = 0.061, a1 = 0.34 [-0.02, 0.69]. Tako je bil na ravni skupine učinek CS + na pogostost dvobojev, ne pa tudi trajanje dvoboja, podoben vplivu na lizanje na splošno.
Če je bil učinek CS + na lizanje posredovan zaradi njegovega vpliva na frekvenco izgorevanja, bi bilo treba (1) te ukrepe medsebojno povezati, (2) pa bi moral učinek CS + na pogostnost obratovanja upoštevati učinek CS + na celotno mero lizanja. Ocena prve napovedi je pokazala, da sta bili ob neupoštevanju obdobja CS pogostost in trajanje dvoboja bistveno povezani s celotnim lizanjem, ps <0.001, kar ni presenetljivo, ker so ti mikrostrukturni ukrepi povezani s skupnimi lizami. Naša ocena druge napovedi pa je bila bolj odkrita. Izdelali smo model večkratnega posredovanja, da bi ugotovili, ali so ti mikrostrukturni ukrepi pojasnili varianto skupne mere lizanja, povezano s CS +, tako da smo vključili pogostost in trajanje dvobojev kot fiksne učinke, skupaj z obdobjem CS. Z drugimi besedami, vprašali smo, ali je nadzor nad varianco pri teh meritvah lizanja oslabil učinek CS + glede na njegovo moč v zgoraj opisanem enostavnejšem (zmanjšanem) modelu. V skladu z mediacijo smo ugotovili, da to neposredna učinek obdobja CS na lizanje (c') ni bilo pomembno, t(139) = 0.90, p = 0.370, c'= 0.41 [−0.49, 1.30], pri krmiljenju frekvence in trajanja izgorevanja. Nato smo ocenili vpliv CS + na lizanje prek vsakega od teh potencialnih mediatorjev in ugotovili, da obstaja pomemben posredni učinek pogostnosti motenj na lizanje, a2b2 = 2.90 [1.18, 4.76], vendar ne trajanja dvoboja, a1b1 = 1.71 [-0.09, 3.35]. Tako ti podatki kažejo, da zvišanje lizanja, ki ga povzroča CS +, v prvi vrsti povzroča povečanje pogostosti dvobojev v nasprotju s povečanjem trajanja dvobojev, kar je v skladu z motivacijskim in ne hedonskim prikazom CPF.
Mediacijska analiza učinka koncentracije saharoze
Izvedli smo drugo medijsko analizo kombiniranih podatkov (sl. 2), da se potrdi, da je okusnost saharoze (koncentracija) povezana s selektivnim povečanjem trajanja pijače (sl. 3b, Koncentracija). Poenostavljeni model (brez fiksnih vplivov na pogostost ali trajanje izgorevanja) je ugotovil, da skupni učinek koncentracije na skupne lizike ni bil pomemben, t(156) = 0.42, p = 0.678, c = 0.57 [−2.13, 3.27], kar pomeni, da skupne ravni lizanja saharoze na testu niso bile močno odvisne od koncentracije saharoze. To je pričakovati, saj je učinek okusnosti saharoze na lizanje najbolj očiten v prvih 2-3 minutah uživanja44, precej pred prvim obdobjem pred CS v naših testnih sejah. Kljub temu je koncentracija saharoze pomembno vplivala na trajanje dojenja (M1), t(141) = 5.20, p <0.001, a1 = 0.88 [0.54, 1.21], pri čemer 20% saharoze podpira daljše napade pitja kot 2% saharoze. Zanimivo je, da je koncentracija saharoze pomembno zavirala pogostost napadov (M2), t(156) = −3.84, p <0.001, a2 = -0.83 [-1.26, -0.40], pri čemer so se podgane ponavadi udeležile manj napadov, ko so pile bolj okusno raztopino. Tako je bilo povečanje trajanja dvobojev, povezanih s koncentracijo, izravnano z zmanjšanjem pogostnosti. Skladno s tem naš celoten model posredovanja, ki je vključeval fiksne učinke na trajanje in pogostnost dvobojev, ni kazal neposrednega vpliva koncentracije na lizanje, t(139) = 0.45, p = 0.650, c'= 0.23 [−0.76, 1.22]. Vendar so bili pomembni posredni, nasprotno pa učinki frekvence spopadov, a2b2 = -3.49 [-5.50, -1.58] in trajanje dvoboja, a1b1 = 4.46 [2.96, 5.95], glede skupnega lizanja.
Posamezne razlike v vplivu obdobja CS in koncentracije na lizanje mikrostrukture
Medijski modeli so razkrili, da imata pogostost in trajanje ločitve različne vloge pri posredovanju učinkov CS + in koncentracije saharoze na lizanje na ravni skupine, vendar ne obravnavajo, kako se takšni učinki izražajo pri posameznih podganah, kar je lahko pomembno za razumevanje posameznika ranljivosti za prenajedanje. Glede na rezultate analize posredovanja smo predvideli, da bodo posamezne podgane v obdobju CS + neto povečale neto pogostnost lova v primerjavi z izhodiščno vrednostjo, vendar ne bodo pokazale nobene dosledne ali zanesljive spremembe trajanja vaje. Poleg tega se je za posamezne podgane predvidevalo, da bodo med uživanjem saksroze 20% pokazale daljše, vendar manj pogoste, lizanje v primerjavi s testom 2%. Sl. 3c in d kažejo posamezne razlike v učinkih obdobja CS (CS + - pred-CS +) in koncentracije saharoze (20% –2%) na pogostost in trajanje napadov (analiza kombiniranega niza podatkov na sl. 2). CS + je povečal frekvenco lova pri 67% podgan (sl. 3c), pri približno enakem številu teh podgan pa kaže tudi povečanje trajanja doje (34%) ali ne (33%). Preizkus dobrega prileganja s kvadratom, ki predvideva enakomerno razporejene podatkovne točke po štirih kvadrantih, je pokazal pomembno porazdelitveno asimetrijo, χ2(3) = 10.91, p = 0.012. Dejansko je srednja vrednost Δfrekvenca porazdelitev je bila bistveno večja od 0, t(66) = 4.80, p <0.001, medtem ko je povprečje Δtrajanje distribucija se ni bistveno razlikovala od 0, t(66) = 1.80, p = 0.076. Glede učinka koncentracije (sl. 3d), večina podgan (58%) je bila daljših in manj pogosti napadi z 20% v primerjavi s 2% saharoze in hi-kvadrat test dobrega prileganja je potrdil, da podatki niso enakomerno razporejeni po kvadrantov, χ2(3) = 31.85, p <0.001. Dejansko smo ugotovili, da je srednja vrednost Δfrekvenca distribucija je bila bistveno manjša od 0, t(51) = −4.22, p <0.001, medtem ko je srednja vrednost Δtrajanje porazdelitev je bila bistveno večja od 0, t(51) = 4.18, p <0.001.
Mikrostrukturni napovedovalci porabe saharoze
Podatki na sl. 3c kažejo, da je bil vpliv CS + na pogostnost bega precej različen in da so bile nekatere podgane še posebej občutljive na ta motivacijski vpliv. Čeprav je mogoče, da so te podgane nadzirale svoj skupni vnos saharoze, tako da so pile manj, če niso bile prisotne CS +, pa nadaljnja analiza kombiniranega nabora podatkov (sl. 2) so potrdili, da so bila ta CS + sprožena povečanja pogostnosti popadkov povezana s prenajedanjem. Konkretno smo ugotovili, da so podgane, ki imajo pozitiven Δfrekvenca ocene med preskusi CS + (podskupine Freq ↑, Dur ↓ in Freq ↑, Dur ↑ na sl. 3C) zaužili bistveno več saharoze kot podgane, ki niso (podskupine Freq ↓, Dur ↓ in Freq ↓, Dur ↑), t(63) = 2.27, p = 0.026 (slika 4a). Ta odnos se je ohranil, ko je Δfrekvenca obravnavali kot stalno spremenljivko, t(63) = 2.19, p = 0.032 (slika 4b) in ni bil odvisen od koncentracije saharoze, Koncentracija × ΔPogostost, t(63) = 0.64, p = 0.528.
Razprava
Ugotovili smo, da lahko razpoložljivost saharoze, ki signalizira, lahko poveča podaljšek saharoze pri podganah, ne glede na to, ali je ta iztočnica signalizirala tudi posebne ukrepe, potrebne za pridobitev saharoze (eksperiment 1) ali ne (eksperimenti 2 in 3). Slednja ugotovitev je še posebej zanimiva, ker je malo verjetno, da bo odvisna od izvajanja že obstoječih pogojenih odzivov na hranjenje (ali navade na odziv na dražljaje), in namesto tega predlaga, da takšne naloge pridobijo afektivne in / ali motivacijske lastnosti, ki jim omogočajo prožen prenos njihov nadzor nad krmljenjem. Ta težnja po okoljskih dražljajih za spodbujanje uživanja hrane, tudi če ustaljene rutine krmljenja niso na voljo, se zdi, da ponuja uporaben in selektiven živalski model Pavlovianskega procesa, ki podpira hrepenenje po hrano in prenajedanje pri ljudeh.1-3. Medtem ko obstajajo prejšnja poročila, da spodbude, povezane s hrano, lahko spodbujajo hranjenje na neodvisen način14-16, večina poskusov s CPF ohranja vir hrane fiksno v fazah usposabljanja in testiranja, zato zagotavlja le omejene podatke o naravi psiholoških procesov, na katerih temelji ta učinek. Trenutna študija ponuja prikaz splošnega vzbujalnega vpliva živilskih znakov na vedenje s hranjenjem po postopku, narejenem po nalogi PIT, ki se široko uporablja za preučevanje posplošenega motivacijskega vpliva nagovarjanja, ki ga povezujejo s hrano, na vedenje, ki išče hrano. Tako je na primer trenutna naloga lahko uporabljena tudi za oceno težnje, da bi iztočnica pridobila motivacijske lastnosti, ki se posplošujejo na novo lokacijo. Izposodili smo si tudi parametre usposabljanja in testiranja (npr. Trajanje izvlečkov, intervale med preskusi in urnik okrepitve), ki se običajno uporabljajo za PIT, kar olajša primerjave med študijami. Ta pristop lahko zato zagotovi večji eksperimentalni nadzor za prihodnje raziskave možnih razlik v psiholoških in / ali bioloških procesih, na katerih temelji Pavlovijev nadzor nad instrumentalnim in potrošniškim vedenjem.
Trenutna študija je pokazala, da je aktiviranje D1 dopaminskih receptorjev kritično za izražanje te neodvisno od odziva oblike CPF, kar pomaga podpirati motivacijsko razlago glede na pomen signala dopamina na splošno in aktivacijo D1 receptorja posebej v izrazu Pavlovian- na-instrumentalni prenos18,29-32,45,46. Glede na dokaze, da je dopamin relativno nepomemben za obdelavo hedonskih lastnosti dražilnih živil25,28,34, zdi se malo verjetno, da bi imel antagonist D1 svoj učinek z motenjem sposobnosti CS + za spreminjanje okusov saharoze na testu. To motivacijsko razlago podpira tudi naša mikrostrukturna analiza lizanja, ki je ugotovila, da so se kure povečale hranjenje predvsem s tem, da so potegnile več napadov lizanja, ne pa s podaljšanjem njihovega trajanja. Namesto tega je bilo trajanje pijače odvisno od okusov saharoze, kot je bilo dobro ugotovljeno23,24,26,27. Zanimivo je, da je naša analiza statističnega posredovanja pokazala, da čeprav podgane, ki se ukvarjajo z daljšimi napadi, ko ližejo 20% v primerjavi s 2% saharoze, kažejo tudi kompenzacijsko zmanjšanje pogostnosti popadkov. Zato se zdi, da je ta manipulacija okusnosti vplivala na način, kako so podgane vzorčile vnos saharoze, ne da bi vplivale na njihovo skupno raven hranjenja. Nasprotno pa med preskusi s CS + ni bilo opaziti takšnega kompenzacijskega učinka, kar bi očitno pomenilo neto povečanje obnašanja lizanja, ugotovljeno na preskusih s to iztočnico. Poleg tega so podgane, ki kažejo povečanje pogostnosti zaužitja med preskušanji CS +, prav tako pokazale povečano raven skupnega vnosa saharoze. Takšne ugotovitve kažejo, da znaki, povezani s hrano (1), lahko kršijo hranjenje in (2) so bolj učinkoviti pri prenajedanju pri vožnji kot pri manipulaciji z okusom saharoze, vsaj pod pogoji, ki so bili testirani tukaj.
Trenutni rezultati tudi osvetljujejo vlogo dopamina pri uravnavanju prehranjevanja, če ni izrecnih znakov, povezanih s hrano. Dosedanje študije so pokazale, da je sistemsko dajanje antagonista dopamina D1 SCH23390 zatira neotesan poraba saharoze z zmanjšanjem frekvence izgorevanja, ne da bi spremenili trajanje piva25,26, ki je podoben vzorcu lizanja, ki so ga pokazali miši, ki primanjkuje dopamina47. Čeprav psihološki mehanizmi, ki nadzirajo pogostost zaužitega v takšnih situacijah, niso jasni, se predlaga, da kontekstualni in / ali interoceptivni napisi, ki so postali povezani s hranjenjem, pridobijo sposobnost naključnega motiviranja novih načinov iskanja in uživanja hrane25,26. Naši rezultati zagotavljajo neko podporo za verodostojnost te razlage s tem, da dokazujejo, da se lahko nove izlive pojavijo z izrecnimi znaki, povezanimi s hrano, in da je ta učinek odvisen tudi od aktivacije D1 dopaminskih receptorjev.
Kot je navedeno drugje5,10, prejšnjih raziskav o vlogi dopamina v CPF je bilo malo. Vendar pa je ena zgodnja študija pokazala, da je uporaba nespecifičnega antagonista receptorja dopamina α-flupentiksol oslabila CS +, ki je iskala hrano, vendar je pustila nedotaknjeno sposobnost iztočnice, da poveča porabo hrane48, kar se zdi, da je v nasprotju z našo ugotovitvijo, da antagonizem D1 moti lizanje saharoze, ki ga povzroča iztočnica. V obeh študijah obstajajo številne postopkovne razlike, ki bi lahko razložile to navidezno neskladje. Na primer, morda je naša selektivna manipulacija prenosa dopamina D1 učinkovitejša pri motenju vpliva CS + na vnos hrane. Poleg tega v tej prejšnji študiji48, podgane, prikrajšane za hrano, so izučile in testirale v domačih kletkah z edinstvenim Pavlovijinim postopkom kondicioniranja, v katerem je bila uporabljena iztočnica za signaliziranje sej hranjenja, ki so bile občasno razporejene čez dan. Kasneje se je pokazalo, da je ta iztočnica učinkovita pri pospeševanju hranjenja, tudi če so podgane testirale v nedetažiranem stanju. Narava in obseg tega usposabljanja ter dejstvo, da so bili zahtevani odzivi na hranjenje v fazah treninga in testiranja nespremenjeni, kažejo, da bi lahko ta protokol CPF med testiranjem spodbudil uporabo običajnega (odzivnost na dražljaj) hranjenja. Glede na to, da lahko pretreniranost povzroči hrano, ki je izzvana z iskanjem neobčutljivih na manipulacije z dopaminsko signalizacijo49, morda je ta potencialno naravnana oblika CPF manj odvisna od dopamina, kot je opisana tukaj motivacijska oblika.
Čeprav je treba še veliko določiti o vlogi dopamina v CPF, je znano, da je ta vedenjski pojav odvisen od ghrelina50-52 in hormona, ki koncentrira melanin53 nevropeptidnih sistemov, ki so v osnovi vključeni v uravnavanje obeh vedenja hranjenja10 in dopaminsko signalizacijo54-56. Zanimivo je, da so učinki, ki spodbujajo apetit, odvisni od sposobnosti tega hormona, da modulira mezolimbično dopaminsko signalizacijo57-60. Na primer, nagnjenost k grelinu, da poveča iskanje in uživanje hrane, ne da bi to vplivalo na okus hrane (trajanje lizanja), lahko zaviramo s sočasno uporabo antagonista dopaminskih receptorjev D1 SCH-2339060. Na podlagi takšnih ugotovitev bi lahko pričakovali, da podobna interakcija med ghrelinom in dopaminom lahko temelji na motivacijskem vplivu prehranjevalnih pare na hrano.
Medtem ko trenutne ugotovitve kažejo, da znaki, ki so povezani s hrano, lahko spodbudijo prenajedanje z motiviranjem novih krmil, lahko takšne naloge vplivajo tudi na hranjenje skozi druge procese. V našem pristopu prenosa nadzora je implicitno spoznanje, da lahko prehranjevalne naloge sprožijo vnos z neposrednim iskanjem določenega načina hranjenja. Poleg tega, čeprav CS + v trenutni študiji ni zanesljivo spremenil trajanja teka, je nedavna študija, ki je uporabljala običajnejši protokol CPF s fiksnim virom hrane, našla dokaze, da lahko krmilne podaljške podaljšajo lizanje53. V skladu s tem obstajajo prejšnja poročila, da znaki, povezani z okusno hrano, lahko povečajo izrazito privlačne orofacialne reakcije na okusne dražljaje19-21, še ena mera hedonike okusa ali "všečkov". Tako je verjetno, da lahko prehranjevalne napitke sprožijo hranjenje po več poteh, tako da povzročijo hrepenenje, sprožijo specifične odzive hranjenja in / ali izboljšajo okus hrane10. Ti procesi lahko temeljijo na občutljivi ranljivosti za prenajedanje, ki je potencirano z izrezom, kar morda razloži posamezne razlike v dovzetnosti za ta učinek1,61,62. Trenutne ugotovitve kažejo na učinkovit pristop za selektivno razčlenjevanje motivacijske komponente CPF pri podganah.
Metode
Predmeti in aparati
Odrasli samci podgan Long Evans (N = 32 podgan; n = 16 za poskus 1 in n = 16 za poskus 2 in 3), težki 370–400 g ob prihodu, so bili nameščeni v prozornih plastičnih kletkah pri temperaturi in vlagi -nadzorovani vivarij. Podgane so imele ad libitum dostop do vode v domačih kletkah ves čas poskusa. Podgane so bile v določenih fazah poskusa umeščene v načrt omejitve hrane, kot je določeno spodaj. Živinorejo in eksperimentalne postopke je odobril odbor UC Irvine za institucionalno nego in uporabo živali (IACUC) in so bili v skladu z Vodnikom Nacionalnega raziskovalnega sveta za oskrbo in uporabo laboratorijskih živali.
Vedenjski postopki so bili izvedeni v enakih odajah (ENV-007, Med Associates, St Albans, VT, ZDA), nameščenih v zvočno in svetlobno olajšanih kabinah. Raztopino saharoze je mogoče dovajati s pomočjo črpalke z brizgo v vdolbeno plastično skodelico, ki je bila centralno nameščena na eni končni steni vsake komore, 2.5 cm nad rešetko iz nerjavečega jekla. Detektor fotobeta, ki je nameščen na vhodu v posodo za hrano, je bil uporabljen za spremljanje vnosa glave, povezanega s porabo saharoze, in pogojev odziva s pogojenim pristopom med Pavlovianovo kondicijsko sejo. V določenih preskusnih sejah (eksperimentih 2 in 3) je bilo mogoče raztopino saharoze pridobiti z lizanjem gravitacijskega kovinskega odtoka za pitje, ki je bil nameščen ~ 0.5 cm, v luknjo 1.3 cm, nameščeno na končni steni nasproti skodelice s hrano. Med preskusnimi sejami so posamezne lizalke iz skodelice za hrano in kovinske vode neprekinjeno beležili z uporabo kontaktne naprave za likometer (ENV-250B, Med Associates, St Albans, VT, ZDA). Bela neprozorna plošča iz pleksi stekla je bila nameščena pred končno steno, v kateri je bila skodelica s hrano, v vseh sejah, ko je iz kovinskega izliva mogoče dobiti saharozo. Osvetlitev hiše (3 W, 24 V) je zagotavljala osvetlitev, ventilator pa je zagotavljal prezračevanje in hrup v ozadju.
Pavlovska kondicija
Podgane so bile nameščene v načrtu omejitve preskrbe s hrano, da so ohranile telesno maso približno na 85% njihove telesne mase za prosto hranjenje, preden so opravile revijo 2 d revije, v kateri so prejele 60 dostave raztopine saksroze 20% (0.1 ml) v vsaki dnevna seja (1 h). Podgane so nato prejele 10 d Pavlovijske kondicioniranja. Vsaka dnevna seja kondicioniranja je bila sestavljena iz niza predstavitev 6 zvočne iztočnice 2-min (CS +; bodisi 80-dB beli hrup bodisi 10-Hz kliker), pri čemer so preizkusi ločeni s spremenljivim intervalom 3-min (razpon 2 – 4) . Med vsakim preskusom s CS + so bili v skodelico s hrano v skladu s naključnim časovnim razporedom 0.1-sekund dobavljeni alikvoti 2 ml (dostavljeni v 20 sek) raztopine saksroze 30% (m / v), kar je povzročilo povprečje štirih oddaj saharoze na preskus . Na zadnji dan kondicioniranja so podgane dobile tudi drugo sejo, v kateri je bila alternativna iztočnica (CS−; alternativni slušni dražljaj) predstavljena enako kot CS +, vendar ni bila seznanjena z raztopino saharoze. Predvidevno vedenje je bilo izmerjeno s primerjavo stopnje prilivov v skodelico (prekinitve fotoplava) v obdobju med nastankom CS in prvim odvajanjem saharoze (da bi se izognili odkrivanju brezpogojnega vedenja pri hranjenju), kar je bilo v nasprotju s hitrostjo skodelic med skodelico med preskusni interval. Vse podgane so nato dobile pet dni ad libitum dostop do njihove vzdrževalne diete po zadnjem zasedanju Pavlovianove kondicioniranja pred dodatnim testiranjem.
Prehranjevalni test s potenco
poskus 1
V tem poskusu so ocenili vpliv CS + na porabo raztopine saharoze iz iste skodelice hrane, ki je bila uporabljena med treningom, tako da je bil pogojen odziv na to iztočnico (tj. Pristop k skodelici) združljiv z vedenjem, potrebnim za pridobitev saharoze pri testu. Po ponovni pridobitvi teže, izgubljene med Pavlovianovo kondicijo, so podgane prejele par CPF testov, ki so bili ločeni z 48 h, med katerimi so podgane ostale nemotene v svojih domačih kletkah. Med vsako sejo CPF (skupno skupno trajanje 86 min) je bila raztopina saharoze 2% ali 20% nenehno na voljo v skodelici za hrano, tako da se je skodelica napolnila z 0.1 ml saharoze, kadarkoli je podgana prestopila s foto žarko (skodelica se približa). Da pa preprečimo, da bi se skodelica prekomerno napolnila, je bil odmerek saharoze opravljen le, če je od zadnjega odvajanja saharoze minilo vsaj 4 s in če je podgana med vmesnim obdobjem opravila vsaj pet lizanj. V času te seje je bil vsak od slušnih dražljajev 2-min neprestano predstavljen 4-krat v psevdonamernem vrstnem redu (ABBABAAB), ločen s fiksnim intervalom 8-min. Prvo preskušanje se je začelo 8 min po začetku seje, da se omogoči indukcija sitosti pred oceno vedenjskega vpliva nagovorov. Preskusni vrstni red je bil izenačen s Pavlovijinimi pogoji usposabljanja, tako da sta bila prva predstavljena CS-ja CS + za polovico predmetov in CS− za preostalo polovico predmetov. Vrstni red preskušanja koncentracije saharoze je bil ravnotežen, saj je polovica pogojev najprej prejela test 2% in drugi test 20%, polovica pa nasprotno razporeditev (tj. Vse živali so prejele obe koncentraciji v ločenih preskusih).
poskus 2
V tem poskusu smo raziskovali vpliv CS + na porabo raztopine saharoze iz drugačnega vira kot skodelica, ki je bila uporabljena med Pavlovianovo kondicioniranje, tako da je bil pogojen odziv na to iztočnico nezdružljiv z vedenjem, potrebnim za uživanje saharoze pri testu. Prvi test, ki smo ga opravili, je vseboval le stanje saharoze 2%. Potem ko so podgane dopustile, da izgubijo težo, izgubljeno med Pavlovianovim kondicioniranjem, so jim dodelili dve dnevni seji (min. Trajanje 86), v katerih sta imeli neomejen dostop do raztopine saharoze 2% iz kovinskega izliva (gravitacijsko nahranjeno skozi steklenico), nameščenega znotraj majhne luknje v končna stena nasproti skodelice za hrano. Bela stena iz pleksi stekla je bila nameščena pred steno, v kateri je bila skodelica s hrano, med sejami z dostopom do izliva (vključno z naknadnimi testi CPF), da bi živali odvrnila od iskanja saharoze na tej lokaciji. Te seje so bile zasnovane tako, da so podgane dobile izkušnjo pitja saharoze iz novega vira, če slušnega mnenja ni bilo. Naslednji dan so podgane prejele en preskus CPF, kot je opisano v eksperimentu 1, le da je bil 2% saharoze stalno na voljo na kovinskem iztoku, namesto na skodelici.
Ker je bilo v tem prvem testu malo dokazov o CPF, verjetno zaradi odzivnega tekmovanja med CS + evocirano skodelico hrane in vedenjem izlivnega pristopa, smo podganam podarili dodaten trening (v odsotnosti CS +), da bi okrepili iskanje saharoze v izlivu in odvračali pristop k skodelici za hrano, ko je bil odtok na voljo (ker je bil pokrit s ploščo). Podgane so bile zato postavljene nazaj na urnik omejitve preskrbe s hrano (enako kot med fazo kondicioniranja v Pavloviču), preden jim je bil dodeljen 5 d dodatnih ur za izliv, pri čemer je vsako od teh sej sestavljalo 10 min dostopa do raztopine saharoze 20%. Podgane so nato prejele 4 d ad libitum dostop do domačega čokolade, da bi jim omogočili, da ponovno pridobijo težo, izgubljeno v tej fazi. Nato so bile podgane akutno prikrajšane za hrano (20 h), preden so prejele Pavlovianovo usposabljanje s CS + in CS−, kot zadnji dan začetnega usposabljanja (tj., S saharozo 20%, dostavljeno v skodelico s hrano med preskušanji CS +). Upoštevajte, da je bil med temi in vsemi nadaljnjimi Pavlovijinimi prekvalifikacijskimi preusmeritvami odtok odstranjen iz komore. Nato so dobili podgane ~ 20 h ad libitum dostop do domače črevesa pred opravitvijo dveh testov CPF z uporabo kovinskega izliva, ki sta bila identična prvemu testu, le da so podgane dobile dostop do 2% ali 20% v dveh ločenih preskusih (kot v eksperimentu 1).
poskus 3
Potem ko so med zadnjim krogom testiranja z izlivom našli bolj pomembne dokaze o CPF, so podgane iz Experiment 2 opravile dodatno testiranje, da so ocenile odvisnost tega učinka od signala dopamina na D1 dopaminskih receptorjih. Podgane so najprej prejele 10-minno sejo preusmeritve, v kateri so dobile dostop do raztopine saharoze 20%. Ker so se podgane hitro vrnile na normalno telesno težo, ko so se vrnile k ad libitum domači chow po akutnem odvzemu hrane 20-h smo uporabili ta postopek, da smo zagotovili, da so podgane lačne med tem sestankom preusmeritve in izločanja med pivki (med CS + in CS-sejami, kot prej), ki je potekal dan pred vsakim dva končna testa CPF. Podgane so dobile najmanj 20 h ad libitum pred vsakim preizkusnim sestankom dostop do doma. Med zadnjim krogom testiranja CPF so imele podgane stalni dostop do 20% saharoze iz izliva v obeh preskusnih sejah. Petnajst minut pred vsakim preskusom so podgane dobile ip injekcijo (1 ml / kg) bodisi sterilne fiziološke raztopine bodisi SCH-23390 (selektivni antagonist receptorja D1 dopamina), pri čemer so uporabili odmerek (0.04 mg / kg), za katerega je znano, da zavira porabo saharoze25,34,63. Podgane so testirali v obeh pogojih drog, kar je bilo uravnoteženo za preskusni vrstni red.
Analiza podatkov
Primarni odvisni ukrep so bila posamezna lizanja, ki so bila zabeležena z ločljivostjo 10 ms z uporabo kontaktnega likometra med vsemi sejami CPF. Zelo redko smo pri meritvah likometrov zaznali artefakte, ki so nastali zaradi dolgotrajnega stika med podgano (tačko ali usta) in saharozo (ali kovinskim izlivom). Ti artefakti so bili v obliki visokofrekvenčnih odzivov likometrov (> 20 Hz). Glede na to, da imajo podgane največjo stopnjo lizanja <10 Hz64, smo izključili vse potencialne odzive na lizanje, ki se pojavijo v 0.05 sek od zadnjega (ne-artefaktnega) lizka, kar ustreza frekvenci meje 20-Hz. Seje, v katerih je bilo izključenih najmanj 20% liznih odzivov, glede na to merilo, so bili v celoti odstranjeni iz analize (seja 1 iz podgana 1 v eksperimentu 1).
Lizanje vedenja
Za vsako sejo smo določili skupno število lizanj po posameznih vrstah obdobij (Pre-CS +, CS +, Pre-CS−, CS−). Ker je naša primarna odvisna mera (skupno lizanje) spremenljivka štetja, smo te podatke analizirali s pomočjo splošnih linearnih modelov mešanih učinkov s Poissonovo porazdelitvijo odziva in funkcijo povezave dnevnika. 65-68. Ta statistični pristop omogoča oceno parametrov kot odvisnosti od stanja (fiksni učinki) in posameznika (naključni učinki). V eksperimentih 1 in 2 je struktura s fiksnimi učinki vključevala splošni prestrezanje, tristransko interakcijo med obdobjem CS (Pre, CS) × Vrsta CS (CS−, CS +) × Koncentracija (2%, 20%) in vsem glavni učinki in interakcije nižjega reda. Za eksperiment 3 so za koncentracijo nadomestili zdravilo (vozilo, SCH), da bi prilagodili spremembi eksperimentalne zasnove. Te spremenljivke so bile vse spremenljivke znotraj subjektov, obravnavane so kot kategorični napovedovalci in so bile kodirane z učinki. Izbira modela naključnih učinkov je vključevala določitev modela, ki je minimaliziral Akaike merilo informacij 69, hkrati pa tudi zagotoviti, da število podatkovnih točk na parameter ne pade pod 10 70,71. Z uporabo teh meril je najboljša struktura naključnih učinkov med poskusi vključena nekorelirana prestrezka subjektov, prilagojena za obdobje CS, tip CS in koncentracijo (ali zdravilo)72. Vse statistične analize so bile izvedene v MATLAB (The Math Works; Natick, MA). Nivo alfa za vse teste je bil 0.05. Ker so bili vsi napovedovalci kategorični, je bila velikost učinka predstavljena z nestandardiranim regresijskim koeficientom 73, poročal kot b v besedilu in v modelnih izhodnih tabelah. Post-hoc analize interakcij so bile izvedene z uporabo post hoc F- preizkusi enostavnih učinkov v omnibus analizi z uporabo coefTest funkcija v MATLAB.
Mikrostrukturna analiza obnašanja lizanja
Posamezni liziki so bili kategorizirani tako, da se začnejo ali nadaljujejo lizanje popadka. Razplet je bil razmejen kot več zaporednih lizikov, pri katerih vmesni intervali (ILI) ne presegajo 1 s74. Ko je vsaj 1 s prešlo od zadnjega lizanja, je bil naslednji lizanje označen kot začetek novega obračuna. Pogostost in trajanje izgorevanja sta bila izračunana s prvo razdelitvijo sej na obdobja pred CS in CS, kot je bilo storjeno za skupno lizanje v zgornjih analizah. V tistih obdobjih je bilo vsako lizanje, ki je bilo pred obdobjem vsaj 1 s, označeno kot obračun. Trajanje vsakega dvoboja je bilo izračunano kot časovni interval med prvim in zadnjim lizanjem v tej borbi. Posamezni lizalci, ki so se pojavili izolirano, niso šteli kot del obračuna. Za povečanje velikosti vzorca za naknadne medijske analize39, podatki o pogostnosti in trajanju dvoboja so bili združeni med poskusi za oceno splošnih učinkov obdobja CS, vrste CS in koncentracije na te mikrostrukturne ukrepe. Podatki iz stanja SCH-23390 v eksperimentu 3 niso bili vključeni v te analize.
Ti podatki so bili analizirani prek posplošenih modelov linearnih mešanih učinkov, ki vključujejo strukturo s fiksnimi učinki koncentracije CS Period × CS tipa × (in vse interakcije nižjega reda in glavne učinke) in strukturo naključnih učinkov nekorektorskih prestrezkov pri posameznih subjektih, prilagojenih za CS Period , Vrsta CS in koncentracija. Kot v analizi skupnega vedenja lizanja je bila iz analize odstranjena ena seja za enega podgana iz eksperimenta 1. Analiza frekvence izgorevanja je uporabila Poissonovo porazdelitev odziva s funkcijo povezave dnevnika zaradi narave štetja frekvenčnih podatkov. Analiza trajanja izgorevanja je uporabila porazdelitev odziva gama s funkcijo povezave dnevnika, saj je trajanje bete neprekinjeno merilo, omejeno med 0 in + ∞. Za primerjavo je bila ta ista analiza izvedena na skupnih lizikih, ki so se zrušili med poskusi, v katerih je analiza predvidevala porazdelitev Poissonovega odziva s funkcijo povezave dnevnika kot v skupnih liznih analizah posameznega eksperimenta. Da bi zagotovili, da kritična interakcija tipa CS CS Period × CS ni bila odvisna od tega, v katerem poskusu je bila vsaka podgana, je bila izvedena druga serija modelov na frekvenci in trajanju dvoboja, identična pravkar opisani analizi, vendar z dodatnim napovedovalcem fiksnega učinka preizkusa × Obdobje CS × Vrsta CS. Eksperimentiranje je bilo kategoričen dejavnik. Nazadnje kot potrdilni ukrep motiviranega lizanja40-42, smo analizirali zamude do prvega liziranja po nastanku CS z uporabo posplošenega modela linearnih mešanih učinkov z porazdelitvijo odziva gama in funkcijo povezave dnevnika (n = 310). Ta model je vključeval strukturo CS Type × Concentration s fiksnimi učinki (in vse interakcije nižjega reda in glavne učinke) ter strukturo naključnih učinkov prestrezanja stranskih subjektov, prilagojeno za CS Type, Concentration in CS Type × Concentration.
Mediacijska analiza frekvence in trajanja dvoboja
Dva modela mediacije43,75,76 so bili izvedeni, da so ugotovili, ali so učinki (ali pomanjkanje le-teh) obdobja CS (Pre, CS) in koncentracije (2%, 20%) na CPF pomembno posredovali glede na pogostost in / ali trajanje dvoboja. V modelu obdobja CS spremenljivka X je bilo obdobje CS (Pre, CS), spremenljivka rezultata Y je bilo skupno število lizanj v tistem obdobju in mediatorji so bili pogosti med spopadi (M1) in trajanje dvoboja (M2). V modelu koncentracije spremenljivka X je bila koncentracija saharoze Ker je bilo lizanje z iztočnicami očitno predvsem za preskuse CS + (glej Rezultati), analizirali so samo preskuse CS +. Za vsakega podgana in za vsako preizkusno sejo je bilo določeno povprečno število lizanj in napadov ter povprečno trajanje vsakega dvoboja za obdobja pred CS + in CS +. Te analize so vključevale vse podgane iz eksperimentov 1 in 2 (podgane 16 na poskus × × koncentracije 2 × koncentracije 2 × obdobja 2 CS = podatkovne točke 128) in podatke o stanju vozila iz eksperimenta 3 (podgane 16 × 2 CS obdobja = 32 podatkovne točke) . Kot v analizi skupnega vedenja lizanja je bila iz analize odstranjena ena seja za enega podgana iz eksperimenta 1, tako da je bilo skupno 158 podatkovnih točk. Redko podgane med sejo niso lizale med obdobji pred CS + ali CS + (9 / 158; 9.5%). V teh primerih je bilo povprečno število lizanj in napadov kodirano kot "0", vrednost za povprečno trajanje dvoboja pa je ostala prazna celica. Če so se isti modeli izvajali ob predpisanem brisanju (tj. Odstranjevanje vrstic, v katerih je bilo trajanje izpraznjene celice), so podobni vzorci veljali. Ker te analize vključujejo splošne linearne modele (tj. Enostavna ali večkratna linearna regresija), so bili frekvenca in celotni lizalni podatki preoblikovani s kvadratnim korenom, podatki o trajanju dvoboja pa so bili spremenjeni v log, da se popravijo pozitivne poševnosti. Pomembnost posrednega učinka je bila določena z 95% pertiletilnim zagonskim preskokom z 10,000 ponovitvami. Regresijski koeficienti so navedeni v korespondenci s tradicionalnimi poročili o medijski analizi (npr. c'= neposredni učinek X on Y)43,75.
Posamezne razlike v spremenjenih spremembah v pogostosti in trajanju iztoka
Z zgoraj omenjenimi analizami smo lahko ocenili učinek CS + na lizanje mikrostrukture na ravni skupine. Opredelili smo tudi posamezne razlike v izražanju tega učinka. Za vsako podgano sta bili izračunani dve različni oceni za meritve pogostosti in trajanja dvobojev. Vzporedno z modelom obdobja CS je bila frekvenca dvobojev v obdobju pred CS + odšteta od vrednosti frekvence dvobojev med obdobjem CS + (tj. CS + - pred CS +); pri modelu koncentracije je bila med 2-odstotnim testom (tj. 20% -20%) odvzeta pogostnost med 2% testom saharoze. Ti izračuni so ustvarili merila, ki opisujejo spremembo frekvence dvobojev (Δfrekvenca). Ti isti izračuni so bili narejeni za čas trajanja dvoboja (tj. Δtrajanje). Tako so za vsak par podatkovnih točk Pre-CS + / CS + in 2% / 20% določene spremembe v frekvenci in trajanju dvoboja. Sredstva teh distribucij smo primerjali z 0 z enim vzorcem t-test (α = 0.05) za oceno odmikov distribucije od splošnih sprememb. Vsako od teh podatkovnih točk smo razvrstili s povečanjem in / ali zmanjševanjem pogostnosti in trajanja dvoboja in jih predstavljali bivariatni odsek (npr. Povečanje frekvence / zamrznitve v trajanju dvoboja po začetku CS +), kar omogoča določitev deleža podatkov točke v vsakem kvadrantu 2 × 2 (frekvenca / trajanje × povečanje / zmanjšanje). Podatkovne točke, pri katerih je bila razlika razlike enaka nič, so bile opredeljene kot zmanjšanje (tj. Ne povečanje). Chi-kvadrat (χ2) primernost preskusov primernosti tako za obdobje CS kot podatke o koncentraciji je določila, ali so razporeditve teh podatkovnih točk drugačne od enakomerno razporejenih podatkov po teh štirih kategorijah (α = 0.05). Da bi ugotovili, ali je bila približno enaka porazdelitev teh podatkovnih točk po štirih kvadrantih za vsak poskus, so bile izvedene preproste korelacijske analize za podatke obdobja CS in koncentracije za oceno razmerja med številom podatkovnih točk v posameznem kvadrantu v vsakem poskusu in ustrezno pričakovano število podatkovnih točk, ocenjeno s skupnimi deleži v vsakem kvadrantu.
Mikrostrukturni napovedovalci porabe saharoze
Izvedena je bila končna serija splošnih linearnih analiz mešanih učinkov, da se ugotovi, ali je skupni volumen raztopine saharoze, porabljen v celotnih preskusnih sejah, napovedan s spremembo pogostnosti in trajanja te podgane iz obdobja pred-CS + v CS +. Analize so vključevale podatke iz vseh pogojev, ki niso bili povezani z drogami (tj. Preskuse 2% in 20% saharoze za poskusi 1 in 2 ter stanje vozila iz eksperimenta 3). Analize so predvidevale porazdelitev odziva gama s funkcijo povezave dnevnika. Prva analiza se je nanašala na skupno porabljeno raztopino saharoze (ml) na glavne učinke in medsebojne vplive med kategoričnimi skupinami povečanj / zmanjšanj pogostnosti / trajanja posnetkov 2 × 2, kot je opisano zgoraj. Druga analiza se je nanašala na skupno porabo saharoze na glavne učinke in medsebojno delovanje med neprekinjeno vrednostjo Δfrekvenca koncentracija saharoze
Razpoložljivost podatkov
Nabori podatkov, analizirani med trenutnimi poskusi, so na voljo pri ustreznem avtorju na razumno zahtevo.
Elektronsko dopolnilno gradivo
Priznanja
To raziskavo so podprli NIH-ove donacije AG045380, DK098709, DA029035 in MH106972. Finančniki niso imeli nobene vloge pri načrtovanju študije, zbiranju in analiziranju podatkov, odločitvi za objavo ali pripravi rokopisa.
Prispevki avtorjev
SBO je zasnoval in zasnoval poskuse; BH in ATL sta izvedla eksperimentiranje; ATM in SBO sta analizirala podatke. Članek so napisali vsi avtorji in pregledali rokopis.
Opombe
Konkurenčne interese
Avtorji ne razkrivajo nobenih konkurenčnih interesov.
Opombe
Elektronsko dopolnilno gradivo
Dodatne informacije ta članek spremlja pri 10.1038 / s41598-018-21046-0.
Opomba založnika: Springer Nature ostaja nevtralna glede trditev o sodnih pristojnostih v objavljenih zemljevidih in institucionalnih povezavah.
Informacije o sodelujočih
Andrew T. Marshall, e-pošta: ude.icu@1aahsram.
Sean B. Ostlund, e-pošta: ude.icu@dnultsos.
Reference
;