Ripoti ya kisayansi 5, Nambari ya kifungu: 10041 (2015)
doa: 10.1038 / srep10041
WanajeshiVipu vya chakula cha viazi vya vitafunio huchochea ulaji wa chakula katika panya hulishwa kwa ad, ambayo inahusishwa na mabadiliko ya mfumo wa ujira wa ubongo na mizunguko mingine. Hapa, tunaonyesha kuwa ulaji wa chakula katika panya zilizosababishwa husababishwa na kiwango cha juu cha mafuta / kabohaidreti. Kama chips ya viazi, mchanganyiko wa mafuta ya isocaloric / wanga umechangia muundo mzima wa shughuli za ubongo wa panya, na kuathiri mizunguko inayohusiana mfano malipo / adha, lakini idadi ya maeneo yaliyotengenezwa kwa kiwango na kiwango cha mabadiliko ya kiwango cha chini ikilinganishwa na chakula chenyewe.
kuanzishwa
Kupatikana kwa chakula kwa chakula kinachoweza kuharibika kunaweza kusababisha ugonjwa wa hedonic, yaani kuongezeka kwa ulaji wa nishati na, kwa hivyo, kuongezeka kwa uzito wa mwili kwa sababu ya mabadiliko ya muundo wa tabia ya ulaji wa chakula.1. Kuchochea ulaji wa chakula zaidi ya kutosheka, sababu lazima zihusishwe kwamba inazidisha usawa wa nishati ya nyumbani na satiety kupitia njia tofauti za kuashiria za mfumo wa malipo isiyo ya nyumbani2. Kama inavyoonyeshwa hapo awali, ulaji wa chipsi za viazi za vitafunio hurekebisha sana shughuli ndani ya mfumo wa ujira wa ubongo katika panya za ad libitum. Kwa kuongeza inaongoza kwa uanzishaji tofauti wa maeneo ya ubongo kudhibiti ulaji wa chakula, kuteleza, kulala, na shughuli za ujanibishaji.3. Uchunguzi wa tabia ilithibitisha kuwa ulaji wa nishati na shughuli zinazohusiana na kulisha ziliinuliwa wakati chips za viazi zinapatikana3. Ingawa kanuni ya uti wa mgongo wa ulaji wa chakula ni ngumu sana kuliko sheria ya ulevi wa madawa ya kulevya, upitishaji wa njia kadhaa za neurolojia, mfumo wa uanzishaji wa ubongo, na athari za tabia zimejadiliwa kwa utata4,5,6,7. Mzunguko wa ubongo unaohusika unasisitishwa sana na ulaji wa chakula baada ya vizuizi, lakini pia na ulaji wa vyakula vyenye vyema zaidi haswa8,9,10. Kwa ujumla, chakula kinachoweza kuonwa sana ni cha juu-na caloric na / au matajiri katika mafuta na / au wanga. Kwa hivyo, imekadiriwa kuwa wiani wa nishati ya chakula inaweza kuwa sababu muhimu inayosababisha ulaji wa chakula kupita kiasi kusababisha uzani ulioinuliwa na, hatimaye, katika kunona11,12.
Utafiti wa tabia ya hivi karibuni umebaini kuwa mafuta na wanga ni viini kuu vya uzingatiaji wa uzito wa chakula cha vitafunio13. Kwa kuongezea, maudhui ya nishati ya chips za viazi ni zaidi (94%) kuamua na mafuta na wanga wa wanga. Kwa hivyo, inaweza kuzingatiwa kuwa yaliyomo katika nishati ni nguvu ya kiweko cha hedonic katika kesi ya chipu za viazi. Kwa hivyo, tulifanya uchunguzi wa upendeleo wa tabia kuchunguza ulaji wa vyakula na mafuta yaliyomo ndani ya wanga / wanga na kufanya vipimo vya uchunguzi wa nguvu ya uchunguzi wa macho (MRI) kuchunguza mabadiliko ya shughuli nzima ya ubongo iliyoingizwa kwenye panya.
Matokeo na majadiliano
Kwa vipimo vya upendeleo, kiwango cha kawaida cha ufa (STD) kiliongezwa kwa kila chakula cha jaribio (1: 1) ili kuwatenga ushawishi wa mali ya organoleptic (Kielelezo 1a)13. Ilikuwa imeonyeshwa hapo awali kuwa agizo na muda wa vipindi vya jaribio haukushawishi matokeo13. Mwanzoni, ulaji wa jamaa uliongezeka na mafuta yanayoongezeka na, kwa hivyo, maudhui ya nishati ya vyakula vya mtihani na kiwango cha juu cha muundo wa mafuta ya 35% na wanga wa 45%. Yaliyomo ya mafuta ya juu, hata hivyo, yalisababisha kupungua kwa ulaji wa chakula (Kielelezo 1a). Kwa sababu mafuta yana wiani mkubwa wa nishati kuliko wanga, matokeo haya yanaonyesha kuwa yaliyomo kwenye nishati sio kiashiria pekee cha ulaji wa chakula katika panya ambazo hazijakomeshwa. Kwa kushangaza, uwiano wa maana wa mafuta / wanga wanga wa vyakula vya kupendeza vya mtihani karibu kabisa vinavyofanana na muundo wa chips za viazi (Kielelezo 1a). Inabakia kuchunguzwa ikiwa hitimisho la hapo juu linaweza kupanuliwa kwa bidhaa zingine za chakula na uwiano sawa wa mafuta / wanga kama chokoleti au chakula kingine chochote cha vitafunio.
Kielelezo 1: (a) Shughuli ya vyakula vya upimaji na uwiano tofauti wa mafuta / wanga ili kuingiza ulaji wa ziada wa chakula wakati wa uwasilishaji wa chakula cha mtihani wa muda mfupi (dakika ya 10) katika vipimo vya upendeleo wa chaguzi mbili.
Tofauti katika ulaji wa nishati kwa kila chakula cha jaribio ikilinganishwa na kumbukumbu (mafuta ya 17.5%, wanga wa 32.5% na 50% STD) huonyeshwa kama mchango wa jamaa wa chakula husika cha mtihani kwa ulaji wa jumla wa chakula cha rejista na rejea (inamaanisha ± SD). Chini, muundo wa vyakula vya jaribio umeonyeshwa na muundo wa maana unaovutia zaidi unalinganishwa na muundo wa chips za viazi. (b) Ulaji wa nishati na shughuli zingine zinazohusiana za kulisha wakati wa kipindi cha siku za 7 za kuendelea na mtihani wa chakula. Sababu zote mbili zinaonyeshwa katika utegemezi wao juu ya vyakula vya majaribio [chow kawaida (STD) au mchanganyiko wa mafuta 35% na wanga 65% (FCH)] katika awamu ya mafunzo (TP) na awamu ya manganese (MnP) wakati wa 12 / 12 h mwanga / mizunguko ya giza zaidi ya siku 7. Takwimu zinaonyesha maana ± SD ya wanyama 16 katika mabwawa 4 kwa siku 7 mfululizo. Kwa kuongezea, data zinazohusiana za takwimu zimeorodheshwa (** p <0.01, *** p <0.001, ns = sio muhimu).
Hivi karibuni tumeonyesha kuwa utumiaji wa chipsi za viazi kwenye toni za kulishwa huboresha sana shughuli zote za ubongo zinazoathiri mzunguko wa thawabu na mifumo inayohusiana na ulaji wa chakula, kulala, na shughuli za ujuaji.3. Kwa hivyo, utafiti uliopo ulichunguza athari za uwiano wa mafuta / wanga katika chakula cha jaribio kwenye moduli hizi. Kwa kusudi hili, panya zilizolishwa kwa ad zilifunguliwa kwa chakula cha jaribio kilicho na mafuta ya 35% na wanga wa 65% (FCH) kama mfano wa isocaloric (565 dhidi ya 535 kcal / 100 g) ya chips ya viazi. Kikundi cha kudhibiti kilipokea STD ya poda badala yake. Baadaye, mabadiliko katika muundo mzima wa shughuli za ubongo wakati wa kulisha yalirekodiwa na mawazo ya kuongezewa ya nguvu ya manganese (MEMRI)14,15 kama ilivyoelezwa hapo awali3. Kulingana na muundo wa utafiti ulioonyeshwa katika Kielelezo 1b, awamu ya mafunzo (TP) inayotoa tangazo la vyakula vya jaribio ilifuatiwa na awamu ya kati bila chakula cha mtihani (siku saba kila). Kabla ya kipimo cha MEMRI, kloridi kikali ya manganese ilisimamiwa na pampu zilizoingizwa kwa busara kuingiza shughuli za ubongo wakati wa siku saba zifuatazo. Katika kipindi hiki cha manganese (MnP), panya walikuwa wamerudisha ufikiaji wa chakula chao cha mtihani kinachojulikana. Pellet chow ya kawaida na maji ya bomba yalipatikana kwa matangazo kwenye kipindi chote cha somo (Kielelezo 1b). Usanidi huu wa jaribio ulilinganisha ulaji wa nishati na muundo wa shughuli nzima ya ubongo wa vikundi vyote viwili na kusababisha ulaji mkubwa wa nishati katika kundi la FCH wakati wa TP na MnP kwenye mwangaza na pia katika mzunguko wa giza wa siku ukilinganisha na udhibiti (Kielelezo 1b). Kwa kuongeza, shughuli za locomotor ya panya moja karibu na watoa huduma wa chakula zilihesabiwa. Kinyume na uozo mwingine wa injini, kama vile kipimo cha uwanja wazi wa kupima shughuli za jumla za hali na wasiwasi, shughuli inayohusiana na kulisha, ambayo ilipimwa katika utafiti wa sasa, badala yake inaonyesha tabia ya kutafuta chakula. Shughuli zinazohusiana na kulisha zinazohusiana na kulisha, hata hivyo, ziliinuliwa kidogo wakati FCH ilipatikana badala ya STD ya poda wakati wa mzunguko wa giza wa TP (maana shughuli za locomotor [hesabu] STD 205 ± 46, FCH 230 ± 41, n = 4, p = 0.0633 ) na MnP (inamaanisha shughuli za fomati [hesabu] STD 155 ± 24, FCH 164 ± 17, n = 4, p = 0.2123) (Kielelezo 1b). Kwa kulinganisha, ufikiaji wa chipsi za viazi ulisababisha shughuli kubwa zaidi zinazohusiana na kulisha ikilinganishwa na kundi moja la kudhibiti STD wakati wa mzunguko wa giza3. 205 ± 46, n = 290, p = 52). Kwa hivyo, inaweza kuhitimishwa kuwa uwiano wa mafuta / wanga huamua utamu wa chips za viazi, lakini tabia ya kulisha pia inaathiriwa na vifaa vingine kwenye chakula cha vitafunio. Inabaki kuwa ya kukisia, hata hivyo, ikiwa tofauti hizi zinahusiana na "kutaka" - na "kupenda" mambo ya ulaji wa chakula16.
Ufuatiliaji mzima wa shughuli za ubongo na MEMRI ulifunua tofauti kubwa katika uanzishaji wa maeneo ya ubongo na ulaji wa FCH ukilinganisha na STD (Kielelezo 2a, b, Mtini. 3safu ya kwanza, Meza 1). Matokeo yaliyopo yalilinganishwa na uchanganuzi wa awali wa MEMRI wa muundo wa muundo wa shughuli za ubongo wakati wa ulaji wa viazi chips dhidi ya STD chini ya hali ileile.3. Takwimu za zamani zimeorodheshwa katika safu ya pili ya Tini. 2 na 3. Ingawa FCH ilikuwa na uwiano sawa wa mafuta / kabohaidreti na wiani karibu wa nishati kulinganisha na viazi viazi, FCH ilianzisha idadi ndogo zaidi ya (33) ya maeneo ya ubongo kwa tofauti tofauti na STD kuliko chips za viazi (maeneo ya 78, Mtini. 2). Athari ziligunduliwa katika vikundi vya kazi vinavyohusiana na thawabu na ulevi (Kielelezo 3a), ulaji wa chakula (Kielelezo 3b), lala (Kielelezo 3c), na shughuli ya encomotor (Mtini. 3d). Kielelezo 2b inaonyesha muhtasari wa maeneo yote ya ubongo yaliyoamilishwa kwa usawa kulinganisha athari za FCH na chips za viazi, mtawaliwa, na zile za STD. Kwa kuongezea, mabadiliko ya ujasusi katika uanzishaji, yaani, matumizi ya manganese yanayoonyesha shughuli za neva, hutofautiana kwa usahihi kuhusu utumiaji wa FCH dhidi ya STD ikilinganishwa na chips za viazi dhidi ya STD (Mtini. 3, safu ya tatu). Mkusanyiko wa nukta unachukuliwa kuwa muundo kuu wa mfumo wa malipo17. Matumizi ya FCH yalisababisha uanzishaji mkubwa wa 7.8-mara katika moja ya mpangilio nne, usajili wa msingi wa ulimwengu wa kushoto. Kuongezeka kwa subregions ya ganda na vile vile katika hali ya msingi wa hemisphere ya kulia haikuwa muhimu (Kielelezo 3a). Ulaji wa chipsi za viazi chini ya hali kama hiyo pia ilisababisha uanzishaji wa hali ya juu kwa upekuzi wa msingi wa kushoto wa kiini cha mkusanyiko. Ikilinganishwa na FCH, hata hivyo, kiwango cha uanzishaji katika muundo huu kilikuwa cha juu zaidi. Kinyume na FCH, mbadala zingine tatu pia ziliamilishwa kwa nguvu ukilinganisha na udhibiti (Kielelezo 3a). Kwa hivyo, inaweza kuhitimishwa kuwa FCH inamsha mifumo ya thawabu katika ubongo, lakini kwa athari ndogo kuliko chips za viazi. Hitimisho hili linaonyeshwa pia na miundo mingine ya mfumo wa ujira / madawa ya kulevya, ambayo iliamilishwa kwa kiasi kikubwa na ulaji wa chipsi za viazi na FCH, kama vile msingi wa kitanda cha stria terminalis (hemisphere ya kushoto)17,18, dical subiculum19, au jalada la prelimbic (eneo la kulia na kushoto)20. Miundo mingine ya ubongo, kwa upande wake, haikuathiriwa sana na ulaji wa FCH, ingawa ni sehemu muhimu za mizunguko ya malipo na ilibadilishwa wazi na ulaji wa chipsi za viazi, kama vile porral pallidum, eneo la kueneza ventral, au caudate putamen (Meza 1)3.
Kielelezo 2: (a) Sehemu tofauti za ubongo zilizotekelezwa (mchanganyiko wa 35% mafuta / 65% kabohaidreti (FCH) dhidi ya kiwango chow (STD) na viazi viazi dhidi ya STD.3) na uchambuzi wa morphometric msingi wa voxel unaonyeshwa kwa vipande vitatu vilivyoonyeshwa kwenye uso wa wastani wa ubongo wa panya.
Idadi ya maana ya mafuta ya kikundi cha wanga / kabohaidreti (FCH, safu wima ya kushoto) inalinganishwa na mabadiliko katika muundo wa shughuli za ubongo uliyotokana na chipi za viazi chini ya hali ile ile (iliyoangaliwa kutoka Hoch et al. 20133, safu wima). (b) Usambazaji wa 3D wa maeneo tofauti ya ubongo ulioamilishwa yaliyoonyeshwa kwa mtazamo wa kimawazo na sagittal (Mafuta ya 35% / 65% chakula cha mtihani wa wanga FCH dhidi ya STD, safu wima ya kushoto, na chips za viazi dhidi ya STD, safu ya kulia, imesasishwa kutoka Hoch et al. 20133). Vipande vya hudhurungi vinaashiria maeneo ya ubongo na sehemu za chini, nyekundu za ubongo zilizo na shughuli za hali ya juu baada ya ulaji wa chakula cha mtihani FCH au chips za viazi3, kila ikilinganishwa na STD. Ukubwa wa nyanja huonyesha viwango vya umuhimu (ndogo: p ≤ 0.05, kati: p ≤ 0.01, kubwa: p ≤ 0.001, n = 16).
Kielelezo 3: Mikoa ya ubongo iliyopewa vikundi vya kazi (a) "malipo na uraibu", (b) "ulaji wa chakula", (c) "kulala", na (d) "shughuli za locomotor" kwa mtazamo wa mpango wa sagittal wa panya. ubongo ulio na tofauti tofauti (p <0.05) mkusanyiko wa manganese katika miundo ya ubongo ya ad libitum panya uliolishwa na ufikiaji wa ziada wa chakula cha mtihani wa mafuta 35% / 65% (FCH, safu ya kwanza) au vidonge vya viazi vitafunio vya chakula (vilivyopitiwa kutoka Hoch et al. 20133, safu ya pili).
Mstatili mwekundu unaashiria mikoa ya ubongo iliyoamilishwa sana na chips ya viazi vitafunio au FCH, zote mbili dhidi ya chow ya kiwango cha unga (STD), mistatili ya samawati mikoa husika ya ubongo na shughuli kubwa kwa sababu ya ulaji wa STD ya unga dhidi ya vitafunio vya viazi vya chakula au FCH. Pembetatu zilizounganishwa na mstatili kushoto na / au kulia zinaonyesha ulimwengu wa tofauti kubwa. Rectangles bila pembetatu zinawakilisha muundo wa ubongo wa kati. Safu ya tatu inaonyesha mabadiliko ya sehemu ya chakula cha vitafunio na FCH, mtawaliwa, dhidi ya STD (*** p <0.001, ** p <0.01, * p <0.05, n = 16). Msingi wa Acb: mkoa wa msingi wa kiini cha mkusanyiko; Ganda la Acb: mkoa wa ganda la mkusanyiko wa kiini, Arc: arcuate hypothalamic nucleus, BNST: kitanda cha kitanda cha stria terminalis, CgCx: cingate cortex, CPu: caudate putamen (stratium), DS: dorsal subiculum, Gi: gigantocellular nucleus, GPV: ventral pallidum, HyDM: dorsomedial hypothalamus, HyL: hypothalamus ya baadaye, IlCx: gamba la infralimbic, InsCx: gamba la ndani, IP: kiini cha kuingiliana, LPBN: kiini cha parabrachial ya baadaye, LRt: kiini cha baadaye cha paragigantocellular, LRt: kiini kichocheo cha nyuma, MCx1: , MCx2: gamba ya sekondari ya motor, OrbCx: gamba la orbital, PCRt: kiini cha macho cha parvicellular, PnO: mdomo wa kiini cha macho, PrlCx: gamba la prelimbic, PTA: eneo la mapema, PVN: kiini cha thalamiki cha mbele, Raphe: kiini cha raphe, Septum: septum , Sol: njia ya faragha, Teg: viini vya tegmental, thMD: thalamic ya kati, VS: subiculum ventral, VTA: eneo la sehemu ya ndani, ZI: zona incerta.
Jedwali 1: Z-alama za maeneo tofauti ya ubongo ulioamilishwa kulinganisha panya na ufikiaji wa kiwango cha kawaida tu au mchanganyiko wa mafuta na wanga na viwango vya maadili vya t-takwimu, n = 16.
Hitimisho sawa linaweza kutolewa kutoka kwa uchambuzi wa mizunguko ya ubongo ambayo inahusishwa na ulaji wa chakula. Kwa mfano, dorsomedial hypothalamus, septum pamoja na kiini cha thalamic cha thalamic, ambacho kiliamilishwa wakati wa ulaji wa FCH na chips za viazi, zinaweza kuhusishwa na udhibiti wa ulaji wa chakula21,22. Lakini tena, FCH ilishindwa kuiga muundo mwingine wa mizunguko ya satiety, ambayo ilibadilishwa na chipsi za viazi, kama vile nukta ya hypothalamic au njia ya faragha. Kwa kuongezea, nguvu ya uanzishaji ilikuwa ya chini na FCH kuliko kwa viazi vya viazi, ambayo ilionyeshwa, kwa mfano, na uanzishaji wa 2.3-mara ya juu zaidi ya umati wa nyuklia wa nambari ya chini.Kielelezo 3b). Hizi data zinaonyesha kuwa FCH hurekebisha muundo wa ubongo unaohusiana na ulaji wa chakula tofauti na magonjwa ya zinaa, athari ambayo inaweza kuonyeshwa na ulaji wa nishati ya juu kupitia FCH (Kielelezo 1b).
Ulaji wa FCH pia ulisababisha kuzima kwa nguvu kwa miundo ya ubongo iliyounganishwa na kulala. Maeneo mengine ya ubongo yalibadilishwa tu na FCH kama vile incerta (Kielelezo 3c), wakati maeneo mengine yalikuwa yameboreshwa tu na viazi vitunguu viazi, kama vile kiini kikuu. Ingawa miundo nane inayohusiana na usingizi ilibadilishwa na FCH na kumi na moja na chips za viazi, athari za vyakula vyote vya mtihani vinaonekana kuwa katika kiwango sawa. Kwa sababu matokeo haya hayakutarajiwa, muda wa kulala haukupimwa katika utafiti uliopo ili iwe wazi, ikiwa muundo wa mzunguko wa kulala wa FCH uliochanganywa huingiliana na tabia ya kulala.
Mikoa ya ubongo inayohusika na shughuli za harakati na harakati kwa ujumla haikuathiriwa sana na ulaji wa FCH ukilinganisha na STD (Mtini. 3d, safu ya kwanza). Hii ni sawa na uchunguzi wa tabia ambao FCH ilisababisha kidogo tu, lakini sio shughuli kubwa ya chakula inayohusiana na chakula ikilinganishwa na STD (Kielelezo 1b). Kinyume chake, ilionyeshwa kuwa uanzishaji wa miundo ya mfumo wa magari kwenye akili za panya na upatikanaji wa chips za viazi uliambatana na shughuli ya hali ya juu inayohusiana na kulisha.3.
Haijulikani kabisa ikiwa muundo ulioamilishwa wa uanzishaji unahusiana na hyperphagia ya hedonic. Kinyume na ulaji wa chakula cha nyumbani, ambacho kinadhibitiwa na kiwango cha nishati ya kiumbe, ulaji wa chakula cha hedon huingiliana na thawabu inayotolewa na vyakula vingine23. Kwa kuwa ulaji wa chakula cha hedon hauhusiani sana na mahitaji ya nishati, mara nyingi husababisha hyperphagia. Modeli zimetengenezwa zinazoelezea uhusiano wa neural wa hyperphagia ya hedonic. Berthoud, kwa mfano, anapendekeza kuwa ulaji wa chakula cha nyumbani unahusishwa na mizunguko nyeti ya leptin ambayo ni pamoja na kiini cha arcuate na kiini cha njia ya faragha, lakini pia inahusisha anuwai ya maeneo mengine ikijumuisha tovuti za hypothalamic, kama vile kiini cha paraventricular au kiini cha mkusanyiko23,24. Udhibiti huu wa nyumbani wa ulaji wa chakula, hata hivyo, unaweza kuzidiwa na ishara za malipo kama vile vifaa vya kupenda na kutaka25. Upendeleo wa chakula ulihusiana na ishara ya mu-opioid katika mkusanyiko wa kiini, pallidum ya ventral, kiini cha parabrachial na kiini cha njia ya faragha24, wakati kutaka chakula kulihusiana na mfumo wa dopamine katika eneo la kuvuta kwa mzunguko, mkusanyiko wa nucleus, kortini ya mapema, amygdala, na hypothalamus. Kenny zaidi alisisitiza mchango wa kortini ya insular, ambayo inastahili kuhifadhi habari juu ya mali ya chakula na inaweza pia kuhusishwa na tamaa10. Tofauti na muundo wa ubongo ulioamilishwa na ulaji wa chip ya viazi, ni maeneo machache tu ya haya yanayohusiana na hyperphagia ya hedonic ambayo kwa kweli yalishawishiwa na ulaji wa FCH. Kwa hivyo, majaribio ya tabia ya kupanuka inahitajika kuchunguza ikiwa upendeleo wa FCH kweli unaambatana na hyperphagia.
Hadi leo, haijulikani ni sehemu gani ya masi ya chips ya viazi inawajibika kwa athari ya nguvu ya moduli ya ubongo ya chakula hiki cha jaribio. Kwa kuwa bidhaa iliyo na chumvi, lakini isiyosafishwa bila nyongeza ya ladha ilitumika, chumvi, ladha, na kiwango kidogo cha protini zilikuwepo badala ya sehemu kuu za mafuta na wanga. Kwa kuongezea, mabadiliko ya Masi ambayo hufanyika wakati wa usindikaji yanapaswa kuzingatiwa. Ilionyeshwa hapo awali kuwa ladha ya chumvi ilichochea usemi wa Fos kwenye kiini cha kukusanya panya zilizokatishwa chumvi. Ulaji wa chumvi katika wanyama wasio na nguvu, kwa kulinganisha, haikuongoza kwa uanzishaji wa muundo huu wa mfumo wa malipo26. Isitoshe, imeripotiwa kwamba ulaji wa chumvi kwenye chakula kigumu ilizalisha athari ya kupindua katika panya27. Kwa hivyo, haionekani kuwa chumvi ilikuwa suluhisho kuu la mfumo wa malipo ya ubongo katika majaribio ya sasa. Mtihani wa upendeleo wa chaguzi mbili uliyotangulia unaweza kutumika sasa kuchunguza ushawishi wa vifaa vingine vya viazi kwenye ulaji wa chakula.
Tunamalizia kutoka kwa data yetu ya kitabia kuwa uwiano wa mafuta na wanga, lakini sio wiani kabisa wa nishati, ndio inayoamua nguvu kubwa na ulaji wa chakula cha kishe wakati wa majaribio ya upendeleo wa uchaguzi wa muda mfupi katika panya. Zaidi ya hayo, ulaji wa mchanganyiko wa FCH, ambayo ni karibu isocaloric kwa viazi, ilichochea ulaji mwingi wa nishati katika panya zilizolishwa za ad, ambazo ziliambatana na uanzishaji tofauti wa miundo ya ubongo inayohusiana na ujira, ulaji wa chakula, na kulala. Ulaji wa chipsi za viazi chini ya hali ile ile ilisababisha idadi kubwa zaidi ya muundo tofauti wa ubongo ulioamilishwa katika mizunguko hii na pia kwa mabadiliko ya hali ya juu kabisa ukilinganisha na STD. Kwa hivyo, kutokana na mbinu ya kufikiria, inaweza kuhitimishwa kuwa wiani wa nishati peke yake ni kiashiria cha wastani cha mali ya kufurahi ya chakula cha vitafunio. Ingawa uwiano wa mafuta na wanga wa chipsi za viazi unaonekana kuvutia sana, inaweza kudadisi kwamba viini zingine za Masi zipo kwenye chakula hiki cha mkate, ambao hurekebisha shughuli za mzunguko wa ubongo, haswa mfumo wa malipo, hata una nguvu na kusababisha kuongezeka kwa chakula kutafuta tabia.
Mbinu
Taarifa ya maadili
Utafiti huu ulifanywa kwa mujibu wa maagizo ya Mwongozo wa Utunzaji na Matumizi ya Wanyama wa Maabara ya Taasisi za Kitaifa za Afya. Itifaki hiyo ilikubaliwa na Kamati ya Maadili ya Wanyama ya Majaribio ya Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Regierung Mittelfranken, Idadi ya Idhini: 54-2532.1-28 / 12).
Mtihani wa upendeleo
Vipimo vya upendeleo vilifanywa kama ilivyoelezwa hapo awali mara tatu kwa siku wakati wa mzunguko wa mwangaza kwa dakika 10 kila moja na marudio ya 20-36 katika jumla ya chakula cha jaribio dhidi ya marejeleo13. Ratiba hii ya mtihani hutoa vidokezo vya kutosha vya data kwa tathmini ya upendeleo wa chakula. Vipimo vilifanywa na 8 panya wa kiume wa Wistar (mabwawa ya 2 na wanyama wa 4 kila moja, 571 ± 41 g, iliyonunuliwa kutoka kwa Charles River, Sulzfeld, Ujerumani) na kuchapishwa tena na 10 kiume cha Sprague Dawley (mabwawa ya 2 na wanyama wa 5 kila moja, uzani wa 543 wa kwanza ± 71 g, iliyonunuliwa kutoka kwa Charles River, Sulzfeld, Ujerumani), ambayo ilikuwa imepata mafunzo. Kwa hivyo, idadi ya wanyama ambao walijaribu kila jaribio ilikuwa 18 na idadi ya mabwawa 4 (nakala nne za kibaolojia). Kila jaribio lilirudiwa mara 5-6 na kila kundi la wanyama. Panya zote zilihifadhiwa kwenye mzunguko wa 12 / 12 h giza / mwanga. Panya zilikuwa na ufikiaji wa pellets za kawaida (Altromin 1324, Lage, Germany, 4 g / 100 g fat (F), 52.5 g / 100 g wanga (CH), 19 g / 100 g protein (P) pamoja na protini jaribu vyakula na kugonga tangazo la maji kwenye somo lote. Chakula cha jaribio na uwiano tofauti wa F (mafuta ya alizeti, yaliyonunuliwa kutoka duka la ndani) na CH (maltodextrin, dextrin 15 kutoka wanga wanga, Fluka, Ujerumani), iliyochanganywa na XDUMX% poda iliyotumiwa kulinganisha shughuli husika ili kuleta ulaji wa chakula . STD iliyojaa iliongezwa ili kupunguza ushawishi wa maandishi na hisia kwenye utumiaji. Kama chakula cha rejista kwa vipimo vyote vya upendeleo wa tabia, mchanganyiko wa 50% PD STD, 50% F, na 17.5% CH ilitumika, ambayo ina muundo wa F / CH sawa na chips za viazi za 32.5% kwenye STD na imetumika kama kifaa mfano wa 50% chips za viazi katika STD hapo awali13. Kwa kuongeza, tulijaribu vyakula vyenye 50% poda STD na nyongeza ya mchanganyiko wafuatayo wa F na CH (% F /% CH): 5 / 45, 10 / 40, 17.5 / 32.5, 25 / 25, 30 / 20, 35 / 15, 40 / 10, 45 / 5, na 50 / 0. Kuzingatia muundo wa 50% STD, chakula cha rejista kilicho katika jumla (% F /% CH) 20 / 59, vyakula vingine vya mtihani 7 / 71, 12 / 66, 20 / 59, 27 / 51, 32 / 46, 37 / 41, 42 / 36, 47 / 31, na 52 / 26. Yaliyomo katika vifaa vingine vyote vya STD ya poda kama protini (9%), nyuzi (3%), au madini (majivu, 3.5%) yalikuwa ya kawaida katika vyakula vyote vya mtihani.
Ulaji wa nishati unaotegemea chakula cha mtihani ulihesabiwa kwa kuzidisha kwa kiwango kilichoingizwa cha chakula cha jaribio na maudhui yake kadhaa ya nishati. Mchango wa jamaa wa chakula cha jaribio moja kwa jumla ya chakula cha kumbukumbu kilichoingizwa na rejeleo kilihesabiwa kwa kugawa kiasi cha chakula cha mtihani husika kwa ulaji jumla wa chakula cha rejea na rejeleo.
Kurekodi kwa data ya tabia kwa ulaji wa nishati na shughuli zinazohusiana na kulisha
Takwimu za tabia zilirekodiwa kama ilivyoelezewa hapo awali3. Kwa kifupi, ulaji wa chakula cha jaribio kilipimwa kila siku na ulaji wa nishati ulihesabiwa kwa kuzidisha kwa wingi wa chakula cha jaribio kilichoingizwa na yaliyomo ya nishati. Shughuli inayohusiana na kulisha ilifanywa marufuku kupitia picha za webcam ambazo zilichukuliwa kila sekunde ya 10 kutoka juu ya ngome. Hesabu moja ilifafanuliwa kama "panya moja inaonyesha shughuli za injini karibu na kontena moja ya chakula". Kwa vipimo vya tathmini ya Takwimu za Wanafunzi (zilizopigwa tairi mbili) zilifanywa kwa kutumia thamani ya maana (ulaji wa nishati au shughuli zinazohusiana na kulisha) wakati wa siku za 7 (TP au MnP) kwa ngome (n = 4 cage, with 16 pates in jumla kila kikundi).
Kurekodi kwa muundo mzima wa shughuli za ubongo na MEMRI
Panya za Wistar wa kiume (uzito wa awali 261 ± 19 g, iliyonunuliwa kutoka kwa Charles River, Sulzfeld, Ujerumani) iliyowekwa kwenye mzunguko wa 12 / 12 h giza / mwanga iligawanywa kwa nasibu kwa vikundi viwili. Makundi yote mawili yalikuwa na ufikiaji wa matangazo ya kawaida ya pellets za kawaida (Altromin 1324, Altromin, Lage, Germany) katika kipindi chote cha masomo.
Kikundi kimoja (n = 16, uzani wa mwili wa awali 256 ± 21 g) kilipata STD ya poda (Altromin 1321) na kikundi kingine (n = 16, uzani wa mwili wa awali 266 ± 16 g) walipokea mchanganyiko wa 35% F (mafuta ya alizeti, kununuliwa kwenye duka kuu la mitaa) na 65% CH (maltodextrin, dextrin 15 kutoka wanga wanga, Fluka, Taufkirchen, Ujerumani) kwa kuongeza viwango vya kawaida vya chow. Utafiti wa sasa uliendeshwa sambamba na utafiti uliochapishwa hapo awali kwenye chips za viazi3, ili kikundi sawa cha kudhibiti kinaweza kutumiwa kuruhusu kulinganisha kwa kiwango cha juu cha seti za data.
MEMRI (kwenye 4.7 T Bruker MRI kwa kutumia mlolongo ulioboreshwa wa kusawazisha uliobadilishwa wa usawa wa Fourier (MDEFT) ilitumika kuchora uanzishaji wa ubongo na azimio zuri la 109 × 109 × 440 μm (kwa maelezo zaidi Hoch et al. 20133). Kwa sababu unyeti wa MEMRI ni chini ikilinganishwa na vipimo vya upendeleo, vyakula vya jaribio viliwasilishwa kwa kipindi cha muda mrefu. Rekodi zinahitaji kuzingatia viwango vya juu vya mawakala wa athari ya sumu ya manganese, ambayo hufikia ubongo masaa kadhaa tu baada ya maombi. Ili kuzuia athari mbaya kwenye fiziolojia ya msingi na tabia ya wanyama kutokana na sindano ya suluhisho la kloridi ya manganese kwenye kipimo cha kipimo cha MEMRI, pampu za osmotic zilitumikia upole, lakini hutumia matumizi endelevu ya kiasi kisicho na sumu cha manganese. , ambayo ilikusanya katika maeneo ya ubongo ulioamilishwa wakati wote wa kozi ya mtihani wa chakula wa siku ya 728. Ubunifu wa masomo, maandalizi ya pampu za osmotic, vigezo vya kipimo cha MRI, usindikaji wa data na vile vile kurekodi ulaji wa chakula na shughuli zinazohusiana na kulisha zimeelezewa hapo awali3. Maadili ya asili ya kijivu ya MRI ya ubongo uliogawanywa kwa kila mnyama yalisajiliwa na kazi ya usajili isiyokuwa ngumu3. Kwa msingi wa hifadhidata hizi zilizosajiliwa, uchambuzi wa morphometric msingi wa voxel ulifanywa na vigezo vya takwimu vilivyosababishwa vilionekana. Vipimo vya uchunguzi wa wanafunzi wa Z-Score based zilifanywa kugundua tofauti kubwa katika uanzishaji wa ubongo. Kwa taswira ya 3D ya usambazaji wa miundo ya ubongo ulioamilishwa tofauti, tuliwakilisha kila muundo wa ubongo kama uwanja katika kituo cha mvuto. Kuratibu zilitolewa kutoka kwa ateri ya ubongo ya dijiti ya 3D. Radius ya kila nyanja ilitumika kuashiria kiwango cha umuhimu wake na nambari za uingilivu wa nguvu wa shtaka la STD.
Taarifa za ziada
Jinsi ya kutaja makala hii: Hoch, T. et al. Kiwango cha mafuta / kabohaidreti lakini sio uzani wa nishati huamua ulaji wa chakula cha chini na huamsha maeneo ya malipo ya ubongo. Sci. Jibu. 5, 10041; toa: 10.1038 / srep10041 (2015).
Marejeo
- 1.
La Fleur, SE, Luijendijk, MCM, van der Zwaal, EM, Brans, MAD & Adan, RAH Panya la kupungua kama mfano wa fetma ya binadamu: athari za chakula cha bure-sukari yenye sukari ya juu kwenye mifumo ya unga. Int. J. Obes. 38, 643-649 (2014).
· 2.
Berthoud, H.-R. Njia za nyumbani na zisizo za nyumbani zinazohusika katika udhibiti wa ulaji wa chakula na usawa wa nishati. Fetma. 14 S8, 197S-200S (2006).
· 3.
Hoch, T., Kreitz, S., Gaffling, S., Pischetsrieder, M. & Hess, A. Mchoro. Mawazo ya kuongezewa ya nguvu ya sumaku ya Manganese kwa ramani ya mifumo yote ya shughuli za ubongo inayohusishwa na ulaji wa chakula cha vitafunio katika panya zilizolishwa. PLoS ONE. 8, e55354; 10.1371 / journal.pone.0055354 (2013).
· 4.
Volkow, ND & Hekima, RA Je! Madawa ya kulevya yanawezaje kutusaidia kuelewa fetma? Nat. Neurosci. 8, 555-560 (2005).
· 5.
Berthoud, H.-R. Metabolic na hedonic anatoa katika udhibiti wa neural wa hamu ya chakula: ni nani bosi? Curr. Opin. Neurobiol. 21, 888-896 (2011).
· 6.
Gearhardt, AN, Grilo, CM, DiLeone, RJ, Brownell, KD & Potenza, MN Je! Chakula kinaweza kulazwa? Afya na athari za umma. Kulevya. 106, 1208-1212 (2011).
· 7.
Hebebrand, J. et al. "Kula madawa ya kulevya", badala ya "madawa ya kula", bora hutaja tabia ya kula-kama vile kula. Neurosci. Biobehav. Mchungaji. 47, 295-306 (2014).
· 8.
Epstein, DH na Shaham, Y. Panya-cheesecake-kula na swali la madawa ya kulevya. Nat. Neurosci. 13, 529-531 (2010).
· 9.
DiLeone, RJ, Taylor, JR & Picciotto, MR Jaribio la kula: kulinganisha na tofauti kati ya njia za ujira wa chakula na madawa ya kulevya. Nat. Neurosci. 15, 1330-1335 (2012).
· 10.
Kenny, PJ Kawaida ya seli za mkononi na utaratibu wa molekuli katika fetma na kulevya. Nat. Mchungaji Neurosci. 12, 638-651 (2011).
· 11.
Rolls, BJ & Bell, EA Ulaji wa mafuta na wanga: jukumu la wiani wa nishati. Eur. J. Clin. Nutriti. 53 (Suppl 1), S166-173 (1999).
· 12.
Shafat, A., Murray, B. & Rumsey, D. Uzani wa nishati katika mlo wa kahawa ilisababisha hyperphagia katika panya. Hamu. 52, 34-38 (2009).
· 13.
Hoch, T., Pischetsrieder, M. & Hess, A. Mchoro. Ulaji wa chakula cha vitafunio katika panya iliyolishwa kwa toni husababishwa na mchanganyiko wa mafuta na wanga. Mbele. Kisaikolojia. 5, 250; 10.3389 / fpsyg.2014.00250 (2014).
· 14.
Lin, YJ & Koretsky, AP Manganese ion inakuza MX yenye uzito wa MX wakati wa uanzishaji wa ubongo: Njia ya kuelekeza mawazo ya utendaji wa ubongo. Magn. Reson. Med. 38, 378-388 (1997).
· 15.
Koretsky, AP & Silva, AC Fikra za kuongezea nguvu za manganese zilizo na nguvu (MEMRI). NMR Biomed. 17, 527-531 (2004).
· 16.
Berridge, KC Radhi za ubongo. Kumbuka ubongo. 52, 106-128 (2003).
· 17.
Haber, SN & Knutson, B. Mzunguko wa malipo: kuunganisha anatomy ya kisasa na mawazo ya mwanadamu. Neuropsychopharmacology 35, 4-26 (2010).
· 18.
Epping-Jordan, Mbunge, Markou, A. & Koob, GF Dopamine D-1 receptor antagonist SCH 23390 sindano ndani ya eneo la dorsolateral kitanda cha stria terminalis ilipungua uimarishaji wa cocaine katika panya. Resin ya ubongo. 784, 105-115 (1998).
· 19.
Martin-Fardon, R., Ciccocioppo, R., Aujla, H. & Weiss, F. Subiculum dorsal inaelekeza upatikanaji wa kurudishwa kwa kiapo kwa utaftaji wa cocaine. Neuropsychopharmacology. 33, 1827-1834 (2008).
· 20.
Limpens, JHW, Damsteegt, R., Broekhoven, MH, Voorn, P. & Vanderschuren, LJMJ Inactivation ya kifamasia ya kortini ya prelimbic emulates malipo ya lazima ya malipo katika panya. Resin ya ubongo.; 10.1016 / j.brainres.2014.10.045 (2014).
21.
Bellinger, LL na Bernardis, LL Dorsomedial hypothalamic kiini na jukumu lake katika tabia ya ingestive na kanuni ya uzito wa mwili: masomo ambayo amejifunza kutoka kwa masomo ya ujasusi.. Physiol. Behav. 76, 431-442 (2002).
· 22.
Stratford, TR na Wirtshafter, D. Kuingizwa kwa muscimol kwenye kiini cha kimsingi cha kiwango cha juu, lakini sio kiini cha kati cha nadharia, husababisha kulisha katika panya. Resin ya ubongo. 1490, 128-133 (2013).
· 23.
Harrold, JA, Dovey, TM, Blundell, JE & Halford, JCG CNS kanuni ya hamu ya kula. Neuropharmacology 63, 3-17 (2012).
· 24.
Berthoud, H.-R. Udhibiti wa hamu ya chakula: mazungumzo ya msalaba kati ya mifumo ya nyumbani na isiyo ya nyumbani. Hamu. 43, 315-317 (2004).
· 25.
Berridge, KC Tuzo la Chakula: Sehemu ndogo za ubongo za kutaka na kupenda. Neurosci. Biobehav. Mchungaji. 20, 1-25 (1996).
· 26.
Voorhies, AC na Bernstein, IL Uingiliaji na usemi wa hamu ya chumvi: athari kwenye usemi wa Fos katika mkusanyiko wa kiini. Behav. Resin ya ubongo. 172, 90-96 (2006).
· 27.
Beauchamp, GK na Bertino, M. Panya (Rattus norvegicus) hawapendi chakula kizuri cha chumvi. J. Comp. Saikolojia. 99, 240-247 (1985).
· 28.
Eschenko, O. et al. Ramani za shughuli za ubongo wa kufanya kazi kwa uhuru panya wakati wa kukimbia kwa hiari kwa kutumia MRI iliyoimarishwa ya manganese: Implication kwa masomo ya longitudinal. NeuroImage 49, 2544-2555 (2010).
· 29.
Denbleyker, M., Nicklous, DM, Wagner, PJ, Wadi, HG & Simansky, KJ Kuamsha receptors za mu-opioid kwenye kiini cha parabrachial cha baadaye huongeza usemi wa c-Fos katika maeneo ya uso unaohusishwa na kanuni ya caloric, thawabu na utambuzi. Neuroscience 162, 224-233 (2009).
· 30.
Hernandez, L. & Hoebel, BG Tuzo ya chakula na cocaine huongeza dopamini ya ziada ya seli katika kiini cha kukusanya kama kipimo cha microdialysis. Maisha Sci. 42, 1705-1712 (1988).
· 31.
Zahm, DS et al. Faida baada ya kujitawala mara kwa mara na mara kwa mara kwa matumizi ya cocaine na saline katika panya: mkazo juu ya usiri wa uso wa Basal na kujadili tena maoni. Neuropsychopharmacology 35, 445-463 (2010).
· 32.
Oliveira, LA, Gentil, CG & Covian, MR Jukumu la eneo la septal katika tabia ya kulisha iliyochochewa na msukumo wa umeme wa hypothalamus ya baadaye ya panya. Braz. J. Med. Biol. Res. 23, 49-58 (1990).
· 33.
Chase, MH Uthibitisho wa makubaliano ambayo kizuizi cha glycinergic postsynaptic ni jukumu la atonia ya kulala kwa REM. Kulala. 31, 1487-1491 (2008).
· 34.
Sirieix, C., Gervasoni, D., Luppi, P.-H. Na Léger, L. Jukumu la nyuklia ya msingi ya paragigantocellular katika mtandao wa usingizi wa paradoxical (REM): uchunguzi wa elektroni na ya anatomiki katika panya. PLoS ONE. 7, e28724; 10.1371 / journal.pone.0028724 (2012).
· 35.
Trepel, M. Neuroanatomie. Struktur und Funktion 3rd ed. Mjini & Fischer, München, 2003).
36.
Miller, AM, Miller, RB, Obermeyer, WH, Behan, M. & Benca, RM Detectum inaelekeza haraka harakati za usingizi wa jicho na nuru. Behav. Neurosci. 113, 755-765 (1999).
· 37.
Léger, L. et al. Dopaminergic neurons zinazoonyesha Fos wakati wa kuamka na kulala paradox katika panya. J. Chem. Nyuki. 39, 262-271 (2010).
37.
o
Shukrani
Utafiti huo ni sehemu ya Mradi wa Lishe, unaoungwa mkono na Mpango wa Uhamasishaji wa Viwanja vya FAU. Kwa kuongezea, tunamshukuru Christine Meissner kwa kukagua maandishi hayo.
Maelezo ya Mwandishi
Misimamo
1. Kitengo cha Kemia ya Chakula, Idara ya Kemia na maduka ya dawa, Kituo cha Emil Fischer, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Ujerumani
o Tobias Hoch
o & Monika Pischetsrieder
2. Taasisi ya Dawa ya Majaribio na Kliniki na Tozi, Kituo cha Emil Fischer, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Ujerumani
o Silke Kreitz
o & Andreas Hess
3. Maabara ya Utambuzi wa mfano, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Ujerumani
o Simoni Gaffling
4. Shule ya Advanced Optical Technologies (SAOT), Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Ujerumani
o Simoni Gaffling
Michango
Iliyothibitisha na iliyoundwa majaribio: THMPAH Alifanya majaribio: THAH Alichambua data: THSKSGAH Alitafsiri data THMPAH Imechangiwa reagents / vifaa / zana za uchambuzi: AHMP Aliandika karatasi: THMPAH
Mashindano ya maslahi ya
Waandishi hutangaza maslahi ya mashindano ya kifedha.
Mwandishi mwandishi
Mawasiliano kwa Monika Pischetsryer.
;