Ам Ј Пхисиол Регул Интеграл Цомп. КСНУМКС Апр; КСНУМКС (КСНУМКС): РКСНУМКС – РКСНУМКС.
Објављено на мрежи КСНУМКС Феб КСНУМКС. дои: КСНУМКС / ајпрегу.КСНУМКС
ПМЦИД: ПМЦКСНУМКС
1,2 Апстрактан
Раније смо извештавали да примена инсулина у лучном језгру хипоталамуса смањује мотивацију за сахарозу, процењену задатком самоуправе, код пацова. Пошто узорак активације централног нервног система (ЦНС) у вези са само-администрацијом сахарозе није процењен, у овој студији смо мерили експресију ц-Фос као индекс неуронске активације. Ми смо обучавали пацове да притискају сахарозу, према распореду фиксног односа (ФР) или прогресивног односа (ПР) и мапирали експресију ц-Фос имунореактивности у ЦНС, у поређењу са ц-Фос експресијом у контролисаним контролама. Уочили смо јединствену експресију ц-Фос у медијалном хипоталамусу (лучном, паравентрикуларном, ретрохиозматском, дорсомедијалном и вентромедијалном језгру) у вези са наступом ПР перформанси и експресијом ц-Фос у латералном хипоталамусу и језгру кревета. стриа терминалис у вези са почетком рада ФР. Експресија ц-Фос повећана је у нуцлеус аццумбенс оба ФР и ПР пацова. Наша студија наглашава важност и хипоталамичке енергетске хомеостазе и лимбичке склопове у извођењу хране. С обзиром на улогу медијалног хипоталамуса у регулацији енергетске равнотеже, наша студија сугерира да ова кола могу допринијети регулацији награђивања унутар ширег контекста енергетске хомеостазе.
Мезолимбичка допаминергичка (ДА) кола, укључујући вентралну тегменталну област (ВТА) и пројекције на стриатум и кортикалне локације, идентификована је као кључна у мотивационим или награђиваним аспектима бројних класа злоупотребе дрога (13, 22-24, 26, 48). Недавна истраживања из наше лабораторије и других указују на то да таква кола такође играју важну улогу у мотивирању или награђивању хране. Функционална и анатомска интеракција са струјним круговима који регулишу енергетску хомеостазу сугеришу извештаји о модулацији награђивања хране по нутритивном статусу животиња (10, 14, 16, 43). Модулација награде, укључујући награду за храну, по нутритивном или метаболичком статусу, је под снажним утицајем неуралних и ендокриних сигнала, укључујући инсулин (15), лептин (11, 18, 21, 30, 32), гхрелин (35), хормон за концентрацију меланина (МЦХ) (45), и орекин (5, 7): присуство рецептора, биохемијска и ћелијска ефикасност, као и ин виво или бихевиорална ефикасност ових сигнала у централном нервном систему (ЦНС) обилато су се показали у последњих неколико година.
Такође је показано да проширена лимбичка кола играју улогу у исхрани и награђивању хране (2, 19, 28). Међутим, постоје и додатни сајтови ЦНС-а. Значајно је познато да је латерални хипоталамус (ЛХ) одавно познат као посредник у храњењу и понашању при само-стимулацији (4, 31). Орексинергички неурони и сигнализација лептина у ЛХ су идентификовани као важни за храњење и награђивање хране (5, 29, 30). Недавно смо приметили да инсулин који се примењује или у трећој можданој комори или у лучно језгро хипоталамуса (АРЦ) може смањити самоуправљање сахарозе, али примена инсулина у ВТА или нуклеус акумбенс нема ефекта на ову специфичну парадигму награђивања (15). Према томе, чини се да више места хипоталамуса могу имати значајну улогу у тражењу и стицању мотивисане хране, иу складу са тим, хипотеза би била да су хипоталамички региони значајно активирани у вези са само-администрацијом хране. За почетак тестирања ове хипотезе, мапирали смо ц-Фос експресију у ЦНС пацова обучених у парадигми самоуправе сахарозом, након тренинга са фиксним односима (ФР), или након тренинга прогресивних омјера (ПР), што је строжи задатак за процену мотивације (20).
МАТЕРИЈАЛИ И МЕТОДЕ
Субјецтс.
Испитаници су били мушки албино пацови (325–425 г) из Симонсен-а (Гилрои, ЦА). Пацови су се одржавали на цхов ад либитум. Одржавани су у циклусу светло-мрак од 12 сати и 12 сати са укљученим светлима у 6 ујутру и били су обучени и тестирани између 7 и подне, у постпрандиалном и постапсорпцијском стању. Сви поступци изведени на пацовима следили су смернице Националног института за здравље за бригу о животињама, а одобрио их је Пододбор за негу и употребу животиња Одбора за истраживање и развој у здравственом систему ВА Пугет Соунд.
Самоуправљање сахарозом.
Процедуре су засноване на нашој објављеној методологији (15) и спроведене су на храњеним пацовима. Експеримент је укључивао три фазе: аутоматско подешавање за покретање тренинга, тренинг за ФР и прогресивни тренинг (ПР) користећи ПР алгоритам Рицхардсона и Робертса (38). ПР алгоритам захтева КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС итд.) притиска на полугу за успех наградних испорука у оквиру сесије (38). Пацови су обучени за самосталну примену КСНУМКС% сахарозе (КСНУМКС мл награда) која је достављена у посуду за капање течности. Оперантске кутије, које је контролисао Мед Ассоциатес (Георгиа, ВТ) систем, имале су две полуге, али је само једна полуга (активна, помична полуга) активирала инфузиону пумпу. Такође су забележене притиске на другу полугу (неактивна, стационарна полуга). Као што смо раније приметили, број притисака на неактивну полугу био је веома низак (мање од КСНУМКС преша / сесија). Раствор сахарозе је унет у посуду за капање течности за оралну потрошњу (Мед Ассоциатес, Ст. Албанс, ВТ). Почетни тренинг је спроведен током КСНУМКС-х сесија под континуираним распоредом појачања (ФРКСНУМКС: свака полуга је појачана). Свака сесија је почела са уметањем активне полуге и осветљењем беле куће која је остала укључена током читаве сесије. Тон КСНУМКС-а (КСНУМКС Хз, КСНУМКС дБ изнад позадине) и свјетло (КСНУМКС В бијело свјетло изнад активне полуге) дискретне спојне напомене прате сваку испоруку награда, са КСНУМКС-с тиме оут почевши од испоруке сахарозе. ФР тренинг је спроведен за КСНУМКС дана; стабилна реакција се постиже петом сесијом. ПР тренинг је спроведен за максимално могуће КСНУМКС х / дан за КСНУМКС дана. ПР сесије су завршене након КСНУМКС мин без активног притиска на полугу, у ком тренутку се кућно светло аутоматски искључило и активна полуга је повучена; пацови су извођени из комора и враћени у кућне кавезе. "Стоп тиме" пријављено у Табела КСНУМКС представља време када је систем искључен; стога би се последња активна полуга притиснула КСНУМКС мин пре времена заустављања. Подаци о понашању (Табела КСНУМКС) представљају просеке од сессион КСНУМКС-10 за ФР обуку, и сессион КСНУМКС-9 за ПР тренинг. Штакори који су контролисани су узети из просторије за становање и смештени у чисту оперантну комору са упаљеним кућним светлом за КСНУМКС мин, у соби за процедуру, да би симулирали руковање и собна искуства пацова који су сами дали сахарозу. Њима се није дало ништа да једу или пију док су у кутијама за операнте и нису имали приступ полугама.
Последњег дана, пацови су смештени у коморе по данима тренинга и држани су у коморама 90 минута, након чега су уклоњени, ради анестезије, перфузије и накнадне имунохистохемије. Контролни пацови су такође уведени у процедуру и држани у чистој оперантној комори, према данима тренинга, 90 минута, након чега су анестезирани и извршени перфузијом. Одмах након последње 90-минутне сесије, пацови су дубоко анестезирани инхалацијом изофлурана и перфундовани са 0.9% НаЦл праћени хладним 4% раствором параформалдехида. Време за анестезију и еутаназију заснивало се на познатом временском току вршне експресије ц-Фос протеина током 90–120 минута након догађаја. Тако би експресија ц-Фос одражавала активацију ЦНС-а на почетку задатка у понашању, уместо да је резултат искуства животиња са задатком и гутања сахарозе. Мозак је уклоњен и постфиксиран у параформалдехиду неколико дана; затим су стављени у 20% сахарозе-ПБС, након чега су стављени у 30% раствор сахарозе-ПБС. Мозак је пресечен на криостат (леоста ЦМ 3050С криостат) ради имунохистохемије.
ц-Фос имунохистокемију и квантификацију.
Користили смо нашу установљену методологију за квантификовање имунореактивног ц-Фос протеина у секцијама мозга (12). Почетни квалитативни екран читавог мозга је изведен за ц-Фос експресију. Кронални пресеци КСНУМКС-μм који се монтирају на клизни део су испрани КСНУМКС пута у ПБС (Окоид, Хампсхире, УК). Секције су затим блокиране за КСНУМКС х на собној температури у ПБС који садржи КСНУМКС% нормалног серума коза или магарца. Секције су затим испране више пута у ПБС-у и инкубиране преко ноћи на КСНУМКС ° Ц у примарним растворима антитела направљених у ПБС. Секције су испране три пута у ПБС и затим инкубиране у мраку на собној температури у секундарном раствору антитела начињеног у ПБС за КСНУМКС х. Секције су затим поново испране у ПБС и монтиране и поклопац је увучен у Вецтасхиелд тврду подлогу за постављање (Вецтор Лабораториес, Бурлингаме, ЦА) медијум за монтажу. Дигиталне слике секција су добијене коришћењем Никон Ецлипсе Е-КСНУМКС флуоресцентног микроскопа спојеног на Оптипхот камеру и помоћу софтвера Имаге Про Плус (Медиа Цибернетицс, Силвер Спринг, МД).
Након тога, фокусирали смо се на ограничен број области које показују очигледну разлику између услова, за квантификацију и за неуронску фенотипизацију. Конкретно, фокусирали смо се на цоре цоре и схелл (НАц); језгро предњег и задњег кревета стриа терминалис (аБНСТ, пБНСТ); средња хипоталамичка подручја [вентромедијално језгро (ВМХ), дорсомедијални хипоталамус (ДМХ), паравентрикуларно језгро (ПВН), ретрохијазматско подручје (РЦх), и АРЦ]; латерални хипоталамус (ЛХ), укључујући дорзални и вентрални регион и перифорналну (пеФ) област; ВТА; можданог стабла [инфериорна маслина, хипоглосна (нКСИИ) језгра солитарног тракта, латерално ретикуларно језгро, и ЦКСНУМКС / АКСНУМКС адреналин / норадреналинска језгра]. Атлас-ускладјене секције КСНУМКС-μм су процењене за ц-Фос експресију и квантификацију у одговарајућим секцијама и регионима, на основу атласа Пакиноса и Ватсона (34). Молим те погледај Табела КСНУМКС за специфичне стереотаксичне координате. Примарни фокус тестова је био да се упореди сваки задатак понашања са одговарајућом контролом (ПР у односу на ПРЦ; ФР према ФРЦ). Да би се оптимизовале могуће разлике засноване на понашању у односу на контролне услове, вршиоци из ПР и ФР група су изабрани за анализу. Према томе, КСНУМКС / КСНУМКС ПР и КСНУМКС / КСНУМКС ФР пацови су анализирани: Ови пацови су имали активни број притиска на полугу (примарни крајњи циљ понашања) који је био већи од једне стандардне девијације изнад средње вредности за њихову одговарајућу бихевиоралну групу. Субкохорт контролних пацова (КСНУМКС ПРЦ и КСНУМКС ФРЦ пацови, присутни у процедурном простору у исто време као ФР или ПР пацови) је такође анализиран. Додатна група од три пацова је узимана кроз ФР процедуру (“ФРект”) како би се опонашало додато трајање ПР процедуре (тј., За укупно КСНУМКС дана, док су ПР пацови узети кроз ФР и затим ПР) да би се процијенило да ли разлике између ФР-а и ПР-а биле су посљедица задатка понашања или трајања поступка. Следећи мозгови нису анализирани и систематски приказани, али специфични региони од интереса су анализирани са друге четири групе, да би се омогућило компаративно квантификовање, као што је специфично назначено у резултатима.
За квантификацију (при увећању КСНУМКС ×), изабрани су атлас-упарени региони. Софтвер ИмагеПро Плус (Медиа Цибернетицс) је коришћен за снимање слике жељене области. Подручје је одређено за бројање и утврђен је праг позитивног броја ћелија. Идентична површина и позадина (праг) коришћени су за секције из одговарајућих експерименталних група, а софтверско бројање позитивних ћелија (квантитативно) је извршено у истој сесији за све експерименталне групе, да би се спречиле промене између сесија у позадини. За статистичку анализу, бројци су узети од појединачних пацова само ако су одговарајући или комплетни делови кроз сваку област (као што је дефинисано у Табела КСНУМКС) били доступни; подаци за одређену област нису узети од пацова ако постоји непотпуна билатерална заступљеност за ту област.
Квалитативна двоструко означена имунофлуоресцентна анализа.
Делови мозга узети су од пацова код којих је ц-Фос квантификован, ради двоструко обележене имунохистохемије. Будући да нисмо желели да нарушимо понашање животиња, оне нису претходно третиране колхицином како би се оптимизовала визуелизација пептидних неуротрансмитера. Стога је визуализација неуронских фенотипова активираних у вези са задатком само-администрације била ограничена. Међутим, да би се започела процена фенотипова активираних неурона на бројним локацијама ЦНС-а, направљене су дигиталне слике (добијене како је описано у горњем одељку) при увећању од 20 ×, 40 × или 60 × (како је назначено у легендама на слици) . Поступак двоструког бојења за глутамат декарбоксилазу (ГАД), тирозин хидроксилазу (ТХ), ЦРФ, неуропептид И (НПИ), пептид повезан са Агоути (АгРП) и триптофан хидроксилазу био је упоредив са испитивањем имунореактивности ц-Фос сопствени, осим што је смеша ц-Фос-Аб и једног од осталих примарних антитела коришћена за инкубацију преко ноћи на 4 ° Ц; на исти начин, оба секундарна антитела била су у истом раствору и инкубирана 1 сат у мраку на собној температури. За испитивање орексина коришћено је 20-минутно испирање 50% етанолом пре корака блокирања. Иницијални тестови оптимизације су изведени да би се утврдило одговарајуће разблажење примарних антитела. Примарна антитела која су коришћена била су зечји анти-ц-Фос (1: 500) (сц-52) и мишји анти-ц-Фос (1: 800) (оба из Санта Цруз Биотецхнологи, Санта Цруз, ЦА); мишја анти-ГАД (1: 1,000), мишја анти-тирозин хидроксилаза (1: 500) и овчија анти-триптофан хидроксилаза (све из Цхемицон, Темецула, ЦА); зечји анти-ЦРФ (1: 500) (поклон др Вилие Вале, Салк Институте, ЦА); зечји анти-НПИ (1: 1,000), зечји анти-АГРП (1: 1,000) и козји анти-орексин А (1: 5,000) сви из компаније Пхоеник Пхармацеутицал (Ст. Јосепх, МО). Коришћена секундарна антитела су Ци3-коњуговани козји анти-зец или против миша (Јацксон Иммуноресеарцх; Вест Грове, ПА), Алека Флуор 488 козји анти-миш или анти-зец или магарац ИгГ (Молецулар Пробес, Еугене, ОР) ; сва секундарна антитела су разблажена на 1: 500. Двоструко имунобојење ц-Фос / МЦХ је тестирано серијски; прво, за МЦХ (1: 2,500 примарних антитела, Миллипоре) са Алека-488 козјим анти-зечјим (1: 500) секундарним антителом. Тобогани су поново блокирани са 5% нормалног козјег серума и обојени за анти-ц-Фос (1: 500) и ци3-козји анти-зец као секундарно антитело. За МЦХ тест коришћено је 20-минутно 50% етанолско испирање пре корака блокирања.
Статистичке анализе.
Групни подаци приказани су као средства ± СЕ у тексту, табелама и сликама. Значај је дефинисан као P ≤ 0.05. Статистичка поређења се врше између експерименталних група (ФР наспрам ПР) или између експерименталних група и одговарајућих контрола (ПР наспрам ПРЦ; ФР наспрам ФРЦ) користећи неупарене студентске t-тест. Пеарсонови коефицијенти корелације између активних преса полуге и експресије ц-Фос у различитим регионима мозга, као и корелација експресије ц-Фос између различитих регија мозга под идентичним експерименталним условима, израчунати су помоћу програма статистичке анализе СтатПлус: мац ЛЕ за верзију Мац ОС 2009 од АналистСофт. Тестирали смо линеарне корелације (Пеарсон'с R статистика) између експресије ц-Фос у различитим ЦНС регионима. Такође смо испитали корелације између експресије ц-Фос у различитим активираним ЦНС регионима и понашању. За ове корелације су коришћени ФР и ПР подаци пацова, за које је извршена квантификација ц-Фос.
РЕЗУЛТАТИ
ц-Фос квантификација.
Као што смо раније приметили, број активних притисака на полугу био је значајно већи за перформансе ПР и ФР (Табела КСНУМКС), а број награда за сахарозу био је већи током извођења ФР. Дужина сесије за ПР пацова је била око КСНУМКС мин (време заустављања - КСНУМКС). Табела КСНУМКС набраја број ц-Фос имунореактивних ћелија у свим ЦНС регионима где је извршена квантификација. Шема експресије ц-Фос за ФР и ПР пацове је сажета у Сл. КСНУМКС. Дошло је до значајне активације медијалног хипоталамуса (МХукомпозиција АРЦ, ПВН, РЦх, ДМХ и ВМХ) пацова који су укључени у ПР левер, притискајући за сахарозу, али без укупне активације код пацова који су укључени у ФР левер за притискање сахарозе, у поређењу са одговарајућим контролама. У оквиру медијалног хипоталамуса ПР пацова, ова активација се догодила у ПВН, АРЦ и ВМХ (Сл. КСНУМКС). Притисак на полугу ФР, али не и притиска ПР полуге, био је повезан са значајном активацијом унутар ЛХ (базиран претежно на активацији унутар перифорног подручја). Обе активне преше и експресија хипоталамуса ц-Фос биле су упоредиве између ФРект и ФР група (МХуКСНУМКС ± КСНУМКС и КСНУМКС ± КСНУМКС; АРЦ, КСНУМКС ± КСНУМКС и КСНУМКС ± КСНУМКС; ЛХуКСНУМКС ± КСНУМКС и КСНУМКС ± КСНУМКС; ЛХпеФ, КСНУМКС ± КСНУМКС и КСНУМКС ± КСНУМКС, респективно), сугеришући да се разлика у обрасцу изражавања између ФР и ПР група не односи на трајање тренинга / искуства, већ на природу инструменталног задатка. За ФР групу, дошло је до значајног повећања експресије ц-Фос у БНСТ, који је примећен и за аБНСТ и за пБНСТ. И ФР и ПР левер су биле повезане са повећаним ц-Фос-имунопозитивним неуронима у НАц љусци; Бројеви ц-Фос су значајно повећани у НАц језгру од штакора који су учествовали у притиску ФР полуге, са незначајним трендом према повећаној експресији ц-Фос код штакора који су учествовали у притиску ПР полуге. ц-Фос није повећан у ВТА са ПР задатком, иако је у задатку ФР забиљежен незначајан тренд ка повећању. Коначно, ц-Фос је значајно повећан у језгру хипоглосалног (кранијалног нерва КСИИ) у можданом стаблу штакора обученог за ПР, али не и за ФР.
Експресија ц-Фос је уочена у другим ЦНС регионима, укључујући амигдалу и мождану кору (Сл. КСНУМКС). Међутим, експресија је примијећена у оба контролна увјета као иу односу на ПР и ФР задатке, сугерирајући да су неспецифични аспекти поступка (руковање, премјештање у процедуралну собу) могли резултирати у овој активацији. Квантификација у овим регионима није извршена. Исто тако, уочена је активација у регионима можданог стабла, осим нКСИИ, али је дошло у вези са контролним условима и условима везаним за задатак, што такође указује на улогу у неспецифичном узбуђењу или активацији понашања.
Тестирали смо корелације између експресије ц-Фос у различитим регионима ЦНС-а. Комбинујући податке из група које притискају полугу, пронашли смо негативну корелацију између експресије ц-Фос у ЛХ и ВМХ; стога је активација ВМХ повезана са смањеном укупном активацијом ЛХ (Пеарсонова R, −КСНУМКС; t = −КСНУМКС; P = 0.0056). Такође, приметили смо значајну позитивну корелацију између експресије ц-Фос у перифорничком региону ЛХ и ВТА (Пеарсонова R, КСНУМКС; t = КСНУМКС; P = КСНУМКС), у складу са познатом моносинаптичком повезаношћу између ова два региона (види дискусију у Реф. 2 13). Пронашли смо значајну негативну корелацију између експресије ц-Фос у ВТА у односу на НАц-љуску, било да је тестирано одвојено за ФР перформансе (Пеарсонова R, −КСНУМКС; t = −КСНУМКС; P = 0.008) или за ПР перформансе (Пеарсон'с R, −КСНУМКС; t = −КСНУМКС; P = КСНУМКС), у складу са познатим реципрочним инпутима између стриаталних региона до супстанце нигра и ВТА (2, 13). Такође смо тестирали корелације између експресије ц-Фос у различитим регионима ЦНС-а и понашања. Комбинујући податке из група које притискају полугу, приметили смо значајну позитивну корелацију између ц-Фос у АРЦ-у и активних преса полуга (Пеарсон'с R, КСНУМКС; t = КСНУМКС; P = КСНУМКС).
Идентификација активираних неурона са уносом сахарозе и мотивација за сахарозу.
У можданом стаблу, ц-Фос-позитивни неурони нису показали позитивно имунолошко бојење за ТХ, ензим који ограничава брзину епинефрина и норепинефрина (и допамина); стога, чини се да ови катехоламинергични неурони нису активирани ФР или ПР задацима. Међутим, неки ц-Фос-позитивни неурони су показали позитивно имунолошко бојење за триптофан хидроксилазу, што указује да је популација неурона серотонина активирана. Као што је приказано у Сл. КСНУМКС, у АРЦ, ц-Фос-позитивна ћелијска тела су била окружена АГРП-обојеним влакнима, и опажен је сличан образац за НПИ влакно / ц-Фос имунолошко бојење (није приказано). У ПВН, ц-Фос-позитивни неурони изгледа да окружују ЦРФ-позитивне неуроне, али није уочена колокализација (подаци нису приказани). Сл. КСНУМКС показује имунолошко бојење и за орексин и за МЦХ у ЛХ. Орексински неурони су нађени иу дЛХ и пеЛХ. Иако смо посматрали МЦХ-позитивне неуроне у пеЛХ, у суштини није било колоцализације са ц-Фос у том подручју ЛХ. Међутим, приметили смо колокализацију ц-Фос у орексин-позитивним неуронима унутар пеЛХ (Сл. КСНУМКС, врх), и врло ограничена ц-Фос колокализација са МЦХ у вЛХ (Сл. КСНУМКС, дно). Треба поново нагласити да и локализација и колокализација са ц-Фос, могу бити потцењене за пептидне неуротрансмиторе као што је ЦРХ, јер пацови нису претходно третирани колхицином. Коначно, унутар језгра и љуске нуцлеус аццумбенс (Сл. КСНУМКС), ц-Фос цоиммуностаининг са ГАД, синтетичким ензимом за неуротрансмитер ГАБА, је примећен, и за ФР и ПР пацове. Постојало је снажно бојење за ТХ унутар ВТА; међутим, ц-Фос-позитивни неурони се ретко примећују и изгледа да се не искључују искључиво колокализацијом са ТХ.
ДИСКУСИЈА
У овој студији, користили смо експресију непосредног раног гена, ц-Фос, да бисмо проценили образац акутне ЦНС активације која је повезана са почетком активности притиска полуге самоуправе сахарозом, било као релативно незахтјеван задатак (ФР) или постепено тежак задатак за који се мисли да одражава мотивисано тражење награде, као што је сахароза, и да снажно укључује лимбичку струју (22, 24, 49) (ПР). Хипоталамички обрасци активације разликовали су се између ова два задатка, са ЛХ / лимбичком активацијом која превладава у задатку ФР, а медијска хипоталамичка / лимбичка активација превладава у ПР задатку (види Сл. КСНУМКС). Постоји неколико могућих разлога за то. Прво, ове парадигме могу “мапирати” квалитативно различита искуства у ЦНС-у. Штакори који су тренирани у ФР изведби очекују лагану, високо награђивану активност. Предвиђање награђиване хране би требало да има велики утицај на узорак ц-Фос који је примећен код ФР пацова. Очигледна квалитативна разлика у активацијском обрасцу сугерише да је друга могућност - да ПР животиње једноставно имају више искуства са задатком - мање вјероватна, и то је подржано нашим мјерењем ц-Фос у хипоталамусу штакора који су примили КСНУМКС ФР сесије. , која је показала активност сличну групи ФР, а не ПР групи. Обе ове могућности би се могле тестирати систематским повећавањем тежине обуке за ФР и вредновањем промена у активацији ЦНС-а, у ком случају би се предвидела квалитативна промена у обрасцу активације. Међутим, иако број искустава везаних за обуку не може да узме у обзир образац активације ЦНС-а, просечан број награда за сахарозу у сесији би могао да буде: ПР задатак се једноставно може научити као „мање награђивано“ искуство, а то може бити функционално повезано са недостатак активације ЛХ. Дакле, узорак активације ЦНС-а на почетку сесије може одражавати интероцептивно стање, као што је то случајна парадигма мјеста: снага активације у лимбичким круговима везана је за учење и мотивацију. Уочили смо варијабилност експресије ц-Фос у медијалном хипоталамусу ФРЦ животиња. Нарочито унутар ПВН, ова варијабилност може маскирати активацију у ФР пацова, за које је примећен тренд повећања ц-Фос вс. ФРЦ пацова (Табела КСНУМКС). Међутим, укупна медијална активација хипоталамуса није се разликовала између ФР и ФРЦ животиња.
Треба напоменути да иако је наш циљ био да идентификујемо ЦНС локације које доприносе настанку понашања, привремена резолуција је донекле разматра. Као што је дискутовано у наставку, сада се сматра да су различите подкомпоненте инструменталног или оперантског понашања посредоване активацијом различитих популација неурона (13, 23, 33, 49). Не можемо потпуно искључити могућност да је активација због непосредног притиска на бар или лизања награда можда донекле допринијела активацијским обрасцима које смо примијетили. Наши налази пружају основу за даље истраживање улога одређених локација ЦНС-а у различитим аспектима или компонентама задатка самоуправе, и за таква истраживања, мјерење других раних гена са различитим “он” и “офф” временским периодима (36) ће бити веома корисно.
Корелације које смо нашли у ц-Фос експресији између различитих региона мозга подржавају познату функционалну повезаност хипоталамичких и примарних лимбичких региона за овај посебан задатак награђивања, као што је између ЛХ и ВМХ, и између перифорног региона ЛХ и ВТА. (види расправу у Реф. 2 13). Такође смо испитали корелације између експресије ц-Фос у различитим активираним регионима и понашању. Корелација између ц-Фос у АРЦ-у и активних притисака на полугу одговара добро дефинисаној улози АРЦ активности у уносу хране (1); са нашим претходним запажањем да ињекција инсулина специфично у АРЦ смањује самоуправљање сахарозом (15); са претходним извештајима о критичној улози АРЦ-а и његових ендорфинергичких неурона, у стицању и извођењу кокаинске самоуправе (40-42); и са идентификованим пројекцијама од АРЦ-а до НАц-а (17). Према томе, АРЦ вероватно игра кључну улогу у мотивисаном понашању да тражи и добије многе врсте награђивања стимуланса, укључујући, али не ограничавајући се на, храну. Коначно, приметили смо значајну активацију ПВН и ВМХ са настајањем ПР сахарозе. Ово је у складу са добро описаним улогама ових средњих језгара хипоталамуса у регулацији уноса хране, директној синаптичкој повезаности са АРЦ-ом и идентификованим везама са лимбичким круговима (1, 27, 37).
Пронашли смо значајну негативну корелацију између израза ц-Фос у ВТА у односу на НАц-схелл, било да је тестиран за ФР или ПР перформансе. Донекле је било изненађујуће да није била примећена јача активација ВТА у вези са ПР или ФР сахарозном самоуправом (у односу на одговарајуће контроле). Можда овај налаз одражава вријеме нашег мјерења, фокусирајући се на потенцијалне ЦНС локације активне на почетку задатка, за које су ове животиње добро обучене. Ово би било у складу са запажањима и тезом Шулца (44) да допаминска неуронска активација служи као маркер неочекиваних стимулуса или награда, а та активација се смањује у комбинацији са тренингом. Међутим, показало се да се стриатно ослобађање допамина током узимања сахарозе код обучених животиња јавља као веома прецизан и временски дискретан догађај (39). Према томе, могуће је да ће трендови које смо посматрали бити јако значајни са већом студијском групом (тј. Више статистичке моћи). Ми смо посматрали НАц активацију у вези са узимањем и сахарозе ФР и ПР. И активација и инхибиција НАц неурона је пријављена у вези са инструменталним резултатима награђивања, а образац активације / активности зависи од тренинга и околине, и повезан је са различитим компонентама понашања (нпр. Оријентација, приступ, унос) (6, 33, 50). Као што је горе размотрено, мерење ц-Фос не би обухватило такву специфичну активност. Царлезон је предложио да је “награда” претежно повезана са смањењем активности НАц неурона, тј.3). Ово није у складу са нашим запажањима - значајно побољшани НАц ц-Фос у поређењу са контролама руковања и ц-Фос-позитивним неуронима, колокализованим са ГАД, у складу са активацијом средњих кичмених неурона (ГАБАергиц) - али нисмо специфично проценили инхибицију НАц неурона. ”. Активација и инхибиција НАц могу се јавити током инструменталних задатака, и са анатомском и временском специфичношћу. Из перспективе ове студије, може се закључити да је НАц укључен у узимање инструменталне сахарозе, са НАц језгром која доприноси моторичкој активацији и НАц љусци доприносе и моторичким и мотивационим аспектима задатка.
Такође смо приметили активацију оба главна региона БНСТ (антериор и постериор) код ФР пацова. БНСТ је део лимбичког кола који модулира неуроендокрине одговоре на поновљена искуства стимулуса (8, 9), иу ширем смислу, повезан је са учењем о рекурентним стимулансима. Иако је његова улога најсвеобухватније објашњена у вези са поновљеним стресорским искуствима, наш налаз сугерише ширу улогу за БНСТ: БНСТ може модулирати ЦНС одговоре на понављајуће позитивне, као и негативне или стресне стимулансе. Пошто смо посматрали ову активацију на почетку ФР, али не и ПР, перформансе, БНСТ регрутовање може бити повезано са повећаним наградама сахарозе за ФР тренинг. Наше запажање да нема директне активације ЦРФ неурона сугерише да инструментална реакција на сахарозу није главни стресор; међутим, експресија ц-Фос у другим ПВН неуронима је конзистентна са модулацијом кола са стресом (46). У ствари, Улрицх-Лаи и његове колеге су известиле да, користећи другачију парадигму исхране / храњења, унос сахарозе модулира функцију ПВН-а (47). Коначно, приметили смо активацију нуклеуса хипоглосалног нерва у вези са ПР, али не и перформансе ФР. Значај тога може се само нагађати; једна могућност је да се значајност укуса сахарозе може повећати код пацова који узимају мање награде сахарозе.
Узимање сахарозе и узимање сахарозе треба сматрати мултимодалним искуством, динамичким у времену, јер би ингестија резултирала периферним сигналима који се односе на калоријски садржај сахарозе, као и навику и алестезију унутар сеансе (25). Иако се наше истраживање фокусирало на утицај периферних ендокриних сигнала, тј. Инсулина и лептина, на модулацију награђивања хране, њихови ефекти могу бити директно посредовани централно одашиљачима и неуропептидима који играју улогу у краткорочном или дугорочном периоду. храњење или награда за храну (види расправу у Реф. 14). Ова студија даје увид у то; смо приметили неку активацију неурона који изражавају или МЦХ или орексин, два неуропептида који су орексигени. Ови налази могу, у ствари, потценити улогу МЦХ или орексина у награђивању хране, јер имуноцитокемија код пацова који нису третирани колхицином без сумње ограничава визуализацију оба ова неуропептида. Идентификација активираних неурона орексина у ЛХ је у целини конзистентна са бројним студијама које имплицирају орексинске неуроне у исхрани, награди за храну и генерализованој стимулацији (нпр. КСНУМКС, КСНУМКС, КСНУМКС). Уочили смо активацију неурона пеФЛХ орексина. Астон-Јонес и колеге (5) су рашчланили улоге различитих популација неурона ЛХ орексина у понашању награђивања и укључили неуроне пеФЛХ орексина у узбуђење, за разлику од награђивања пер се. Наш налаз, према томе, сугерише улогу ЛХ орексина у узбуђењу, а можда и оријентацију према активној полуги или знаковима за узимање сахарозе.
Вриједно разматрања у будућности је јединственост или уопћивост сахарозе као стимулативног стимуланса. Да ли је модел ране активације ЦНС-а о коме говоримо специфичан за храну као стимуланс, или се генерализује на друге стимулативне стимулансе, остаје да се одреди. Као што је горе поменуто, посебно у задатку ФР, очекује се да ће уношење одређеног броја награда сахарозе имати метаболичке последице, са модулацијом ослобађања хормона (на пример, холцистокинин, грелин, инсулин) и промене у нервној активацији периферног и ЦНС. Не очекује се да ће ове промене имати директну улогу у раним ЦНС активацијским обрасцима које смо измјерили, али могу играти улогу у учењу о награди сахарозе током тренинга. Поново, неуропептиди као што је орексин могу бити критички имплицирани.
Наша студија представља, према нашим сазнањима, прву демонстрацију активације специфичних медијских језгара хипоталамуса на почетку самоуправе сахарозе, укључујући и ПВН, који је укључен у хомеостазу и одговор на стрес, и АРЦ, који је критичан за енергетску хомеостазу, сензорисање хранљивих материја и регулација уноса хране. Важно је да смо приметили активацију медијалног хипоталамуса и НАц, у вези са појавом ПР, што сугерише да и хомеостатична и нека лимбичка места играју улогу у започињању самоуправе сахарозом. Додатни лимбички кругови могу бити регрутовани у каснијој тачки задатка.
Перспецтивес анд Сигнифицанце
Док, историјски гледано, студије мотивационог понашања и понашања награђивања би најснажније укључивале ЦНБ лимбичку струју, велики број доказа који су наглашавали критичну функционалну интеракцију између лимбичке и енергетске хомеостазе. Садашња студија сада сугерише вјероватноћу специфичних медијских језгара хипоталамуса у мотивисаном раду за сахарозу. Екстраполацијом из ове студије, будуће студије могу да процене да ли је улога медијалног хипоталамуса неопходна и да ли је њена активација укључена у мотивисано тражење других награда као што су дроге злоупотребе. Поред тога, резултати ове студије пружају образложење за проучавање промена мотивисаног понашања у околностима које прате измењену медијалну физиологију хипоталамуса, као што је гојазност.
ГРАНТС
Ово истраживање је подржано од стране Националног института за здравство Грант ДККСНУМКС. Дианне Фиглевицз Латтеманн је виши истраживач каријере, биомедицински лабораторијски истраживачки програм, Одјел за питања ветерана Пугет Соунд Хеалтх Царе Систем, Сеаттле, Васхингтон. Др Сиполс је подржан од стране Латвијског савета за науку Грант КСНУМКС.
ЗАХВАЛНОСТ
Захваљујемо Дрс. Иавин Схахам, Степхен Беноит, Цхристине Турениус и ЈЕ Блевинс за савјете и корисне расправе.
РЕФЕРЕНЦЕ
;