Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2011 Aprel; 300 (4): R876-R884.
2011 Fevral 9-da chop etildi. doi: 10.1152 / ajpregu.00655.2010
PMCID: PMC3075076
1,2 mavhum
Biz ilgari insulinni gipotalamusning kavisli yadrosi ichiga yuborish sukroz uchun motivatsiya darajasini qisqartirganini, u kalamushlarda o'z-o'zini boshqarish vazifasi bilan baholanganligini ma'lum qildik. Sarkozi o'z-o'zini boshqarish bilan birga markaziy asab tizimining (CNS) faollashuvi modelini baholashni hisobga olmaganda, ushbu izlanishda biz c-Fosning neyronal aktivizatsiya indekslari sifatida ifodalanganligini aniqladik. Sichqoncha sakkaroza uchun sichqonchani bosib o'tishga tayyorladik, bu esa sobit bo'lgan nisbaga (FR) yoki progressiv nisbaga (PR) va C-Fos immunoreaktivligining xaritada ifodalangan C-Fos ekspresyoniga ko'ra, tekshirilganligini tekshirishda c-Fos ifodasi bilan solishtirdik. PR-ning boshlanishi bilan birga medial gipotalamusda (kavisli, paraventrikulyar, retrokiyasmatik, dorsomedial va ventromedial yadrolarda) c-Fosning noyob ifodasini va lateral gipotalamus va fosforning yadrosi FR ishlashining boshlanishi bilan bog'liq ravishda stria terminali. c-Fos ifodasi FR va PR ratlaridagi yadro gumbazida artdi. Bizning tadqiqotlarimiz hipotalamal energiya homeostazlari devori va limbik sxemani oziq-ovqat mukofotlash vazifasini bajarishda muhimligini ta'kidlaydi. Energetik muvozanatni tartibga solishda medial gipotalamusning rolini hisobga olsak, tadqiqimiz shuni nazarda tutganki, bu elektron qurilmalar energetika gomeostazasining katta miqyosidagi tartibni tartibga solishga yordam berishi mumkin.
ventral tegmental hududi (VTA) va striatum va kortikal joylarga proektoriyalarni o'z ichiga olgan mezolimbik dopaminerjik (DA) devorlari ko'p sonli giyohvandlik moddalarining noqonuniy ravishda suiiste'mol qilinishida muhim rol o'ynashi aniqlandi (13, 22-24, 26, 48). Laboratoriyamiz va boshqalar tomonidan olib borilgan so'nggi tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, bu sxema oziq-ovqat mahsulotlarini rag'batlantiradigan yoki baxsh etadigan jihatlarida katta rol o'ynaydi. Energiya homeostazasini boshqaruvchi elektronlar bilan funktsional va anatomik ta'sir o'tkazish oziq-ovqat mukofotini modulyatsiya qilish hayvonlarning ozuqaviy holatiga ko'ra (10, 14, 16, 43). Ovqatlanish, jumladan, oziq-ovqat yoki metabolik holat bo'yicha mukofotni modulyatsiya qilish neyron va endokrin signallari, jumladan insulin (15), leptin (11, 18, 21, 30, 32), grelin (35), melanin-joyga jamlanganda gormon (MCH) (45) va orexin (5, 7): markaziy asab tizimida (CNS) retseptorlarning mavjudligi, biokimyoviy va hujayra samaradorligi va ushbu signallarning in vivo yoki xatti-harakati samaradorligi so'nggi yillarda juda ko'p ko'rsatildi.
Uzaygan limbik devorlar ham ovqatlanish va taom berishda rol o'ynashi ko'rsatilgan (2, 19, 28). Biroq, CNS-saytlarga qo'shimcha hissa qo'shadi. Ayniqsa, lateral gipotalamus (LH) uzoq vaqt davomida oziqlanish va o'z-o'zidan ogohlantiruvchi xatti-harakatlar vositasi sifatida ma'lum bo'lgan (4, 31). LHdagi oreksinergik neyronlar va leptin signalizatsiyasi oziq-ovqat va oziq-ovqat mukofotlari uchun muhim deb topildi (5, 29, 30). Biz yaqinda uchinchi miya yarim qorincha yoki hipotalamus (ARC) ning kavisli yadrosi ichiga kiritilgan insulin sukrozning o'z-o'zini boshqarishini kamaytirishi mumkinligini kuzatishgan, ammo VTA yoki nucleus accumbensga insulin kiritish bu maxsus mukofot paradigmasına (15). Shunday qilib, bir nechta hipotalamik joylar g'ayritabiiy oziq-ovqat izlash va sotib olishda muhim rol o'ynashi mumkinligi va shunga muvofiq, hipotalam joylari oziq-ovqatni o'zlashtirishi bilan bog'liq holda katta darajada faollashtirilganligini taxmin qilish mumkin. Ushbu gipotezani sinab ko'rish uchun biz sakkroz o'z-o'zini boshqarish paradigmida, qattiq-nisbatlardan (FR) keyin yoki progressiv nisbatdan so'ng (PR) o'qitishdan so'ng, qattiqroq ishni bajargan sichqonchani CNS-da c-Fos ifodasini xaritada topdik motivatsiyani baholash uchun (20).
MATERIALLAR VA USLUBLAR
Mavzular.
Simonsen (Gilroy, CA) dan Albino kalamushlari (325-425 g) bo'lgan. Sichqonlar chow ad libitumda saqlanib qoldi. Ular soat 12: 12-da qorong'i qorong'i tsiklda soat 6 da yonib turar edilar va ovqatdan keyin va postabsorptiv sharoitda soat 7 dan kunduzgacha mashg'ulotdan o'tdilar. Sichqonlar ustida o'tkazilgan barcha protseduralar Milliy Sog'liqni Saqlash Institutlarining hayvonlarni parvarish qilish bo'yicha ko'rsatmalariga rioya qildilar va VA Puget Sound Sound Care System qoshidagi Tadqiqot va Loyihalash Qo'mitasining Hayvonlarni parvarish qilish va ulardan foydalanish bo'yicha kichik qo'mitasi tomonidan tasdiqlandi.
Sukrozning o'zini o'zi boshqarish.
Protseduralar bizning chop etilgan metodikamizga asoslangan (15) va oziqlantiruvchi kalamushlarda o'tkazildi. Tajriba uch bosqichni o'z ichiga oldi: Richardson va Roberts (PR) algoritmidan foydalanib, treningni boshlash uchun avtouzing, FR treninglari va progressiv stavkalar (PR)38). PR algoritmi 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 28, 36, 48, 63, 83, 110, 145, 191, 251, 331, 437, 575 ( va hokazo) bir seans ichida mukofotni etkazib berish uchun qo'lni ushlab turadi38). Sichqoncha suyuqlik tomchilatib tushadigan rezervuarga kiritilgan 5% sukrozni (0.5 ml mukofot) o'z-o'zini boshqarish uchun o'qitildi. Med Associates (Gruziya, VT) tizimi tomonidan boshqariladigan operativ qutilar ikki qo'li bor edi, lekin faqat bitta qo'l (infraqizil pompa) faollashdi. Boshqa qo'li ustidagi matbuot (harakatsiz, statsionar tayoq) ham qayd etildi. Biz ilgari kuzatganimizdek, faol bo'lmagan qo'lda bosimlarning soni juda past (10 bosim / sessiyadan kam). Sükroz eritmasi og'iz iste'moli uchun suyuqlik tomchi idishiga (Med Associates, St Albans, VT) etkazib berildi. Dastlabki mashg'ulotlar 1-h sessiyalari davomida doimiy takomillashtirish jadvali asosida amalga oshirildi (FR1: har bir qo'lni bosib turuvchi matbuot takomillashtirildi). Har bir mashg'ulot butun mashg'ulot uchun qoldirilgan oq rangli uy nurining yoritilishi va faol qo'lni qo'shish bilan boshlandi. 5-ning ovozi (2900 Hz, fondan 20 dB) va yorug'lik (faol qo'lda ustidagi 7.5 V oq chiroq) har bir mukofotni yetkazib berish bilan birga XRNXX ning sükroz etkazib berish bilan boshlangan vaqti bilan ajralib turadi. FR ta'lim 20 kun davomida amalga oshirildi; barqaror javob berish beshinchi sessiya orqali amalga oshiriladi. 10 kunlik maksimal kunlik 3 sutka uchun PR treningi o'tkazildi. PR-mashg'ulotlari 10 minutdan so'ng faol to'siqlarni bartaraf etishga to'sqinliksiz yakunlandi, bu holatda uyning yorug'ligi avtomatik ravishda o'chirildi va faol qo'zg'aldek tortildi; kalamushlarni xonalardan chiqarib tashlashdi va uy qafasiga qaytishdi. "To'xtatish vaqti" xabar qilindi 2 stol tizim o'chirilgan vaqtni anglatadi; shuning uchun oxirgi faol qo'lni bosib ushlab turish vaqtidan 30 daqiqa oldin sodir bo'lardi. Xatti-harakatlar ma'lumotlari (2 stol) o'rtacha qiymatini ifodalaydi sessiyalari 6-10 FR uchun treninglar uchun va sessiyalari 1-9 PR treninglari uchun. Tekshiruvdan o'tgan sichqonlarni uyning xonasidan olib tashlash va protsedura xonasida 60 min oraliqda toza operatsiya xonasiga joylashtirilgan. Sichqonlarning o'z-o'zini boshqarish usullarini qo'llashi va xona tajribasini simulyatsiya qilish uchun. Operator qutilarida ularga ovqatlanish yoki ichish uchun hech narsa berilmadi va qo'ltiqlarga kirish imkoni yo'q edi.
So'nggi kuni kalamushlar o'quv kunlariga ko'ra xonalarga joylashtirildi va 90 minut davomida kameralarda saqlandi, keyin ular olib tashlandi, behushlik, perfuziya va keyingi immunohistokimyoviy kasalliklar uchun. Nazorat kalamushlari xuddi shu tarzda protsedura xonasiga olib kelingan va mashg'ulot kunlari davomida 90 minut davomida toza operant xonasida saqlangan, keyin ular behushlik qilingan va perfüzyon qilingan. So'nggi 90 daqiqalik mashg'ulotdan so'ng, kalamushlar izofluran inhalatsiyasi bilan chuqur behushlik qilindi va 0.9% NaCl bilan parchalanib, so'ngra sovuq 4% paraformaldegid eritmasi qo'shildi. Anestezik va evtanaziya vaqti ushbu hodisadan keyin 90-120 minut o'tgach, c-Fos oqsilining eng yuqori ekspresiyasining ma'lum vaqtiga asoslangan edi. Shunday qilib, c-Fos ekspressioni hayvonlarning vazifani boshdan kechirishi va sukrozni yutishi natijasida emas, balki xulq-atvor vazifasi boshlanishida CNS-ning faollashishini aks ettiradi. Paraformaldegidda bir necha kun davomida miyalar olib tashlandi va tuzatildi; keyinchalik, ular keyinchalik 20% saxaroza-PBS ga joylashtirilgan, undan keyin ular 30% sukroz-PBS eritmasiga joylashtirilgan. Miyalar immunohistokimyo uchun kriyostatda (Leica CM 3050S kryostat) kesilgan.
c-Fos immunohistokimyosi va kantitatsiyasi.
Miya qismida immunoreaktiv c-Fos oqsili miqdorini aniqlash uchun belgilangan metodikadan foydalanganmiz (12). Barcha miyaning dastlabki sifatli ekrani c-Fos ifodasi uchun o'tkazildi. Slaydga o'rnatiladigan 12-mm butun miya koronali bo'linmalari PBS (Xoxchin, Oxoyk, UK) ichida 3 marta yuvilgan. Keyin bo'limlar 1% odatdagi echki yoki eshak sarumini o'z ichiga olgan PBS ichida xona haroratida 5 h uchun bloklangan. Keyinchalik bo'limlar PBS ichida bir necha marta yuvilgan va PBS ichida yaratilgan asosiy antikor eritmalarida 4 ° C da kecha davomida inkübe qilingan. Bo'limlar PBS ichida uch marta yuvilgan va 1 soat uchun PBSda hosil qilingan sekonder antikor eritmasida xona haroratida zulmatda inkübe qilingan. Keyinchalik bo'limlar yana PBS-da yuvilgan va Vectashild qattiq o'rnatilgan o'rnatish muhiti (Vector Laboratories, Burlingame, CA) o'rnatish vositalariga o'rnatilgan va yopilgan. Bo'limlarning raqamli tasvirlari Optiphot kamerasiga ulangan Nikon Eclipse E-800 floresans mikroskopi yordamida va Image Pro Plus (Media Cybernetics, Silver Spring, MD) dasturidan foydalanildi.
Keyinchalik biz cheklangan miqdordagi sohalarga e'tibor qaratdik, sharoitlar, quantifikatsiya qilish va neyronal fenotiplar uchun aniq farqni ko'rsatdik. Ayniqsa, biz yadroli akumbens yadrosiga va qobiq (NAc) ustida ishladik; old va orqa yotqizilgan stria terminalining yadrosi (aBNST, pBNST); medial hipotalamus mintaqalari [ventromedial nucleus (VMH), dorsomedial hipotalamus (DMH), paraventrikulyar yadro (PVN), retrokiyasmatik maydon (RCh) va ARK]; lateral gipotalamus (LH), shu jumladan dorsal va ventral hududlar va perikitsial (peF) hudud; VTA; miya sopi (pastki zaytun, hipoglossal (nXII) yadroli tekislik, lateral retikulyar yadro va C1 / A1 adrenalin / noradrenalin yadrosi). Atlasga mos keluvchi 12-mm tasnifi Paxinos va Watson atlasiga asosan (C-Fos ifodasi)34). Iltimos, qarang 1 stol maxsus stereotaksik koordinatalar uchun. Tahlillarning asosiy yo'nalishi har bir xatti-harakatni o'z nazorati bilan taqqoslash edi (PR va boshqalar PRC, FR va boshqalar. FRC). Xulq-boshqarish va nazorat sharoitlariga asoslangan holda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan farqlarni optimallashtirish uchun PR va FR guruhlaridan yig'ilgan ijrochilar tahlil uchun tanlangan. Shunday qilib, 4 / 12 PR va 3 / 12 FR sıçanları tahlil qilindi. Ushbu sıçanlarda, o'z xatti-guruhlari uchun o'rtacha ustidagi standart og'ishdan katta bo'lgan faol kaldıraç matbuot raqamlari (asosiy xatti-so'nggi nuqta) bor edi. Tekshirish kalamushlarining subkortasi (5 PRC va 3 FRC kalamushlari, FR yoki PR sichqonlari bilan bir vaqtning o'zida protsedura xonasida mavjud). PR protsedurasining qo'shimcha muddatini taqsimlash uchun FR protsedurasi ("FRext") orqali uchta kalamushdan iborat qo'shimcha guruh qabul qilindi (masalan, PR-kalamushlari FR orqali, keyin esa PR-da jami 20 kun uchun) FR va PR o'rtasidagi farqlar xatti-harakat yoki jarayonning davomiyligi bilan bog'liq. FRext miyalari tahlil qilinmagan va muntazam ravishda tekshirilmagan, ammo muayyan hududlar boshqa to'rt guruh bilan solishtirganda qiyosiy kvalifikatsiyaga ruxsat berish uchun aniqlangan, natijada aniq ko'rsatilgan.
Kvantifikatsiya qilish uchun (40 × kattalashtirishda) atlas bilan bog'langan hududlar tanlangan. ImagePro Plus dasturi (Media Cybernetics) kerakli maydonning rasmini olish uchun ishlatilgan. Hisoblash uchun maydon aniqlandi va ijobiy hujayra hisoblagichlari uchun eshik ochildi. O'xshash maydon va fon (chegara) tegishli eksperimental guruhlarning bo'linmalari uchun ishlatilgan va musbat hujayralarni dasturiy hisoblash (kantitatsiya) barcha seanslarda barcha ishtirokchi guruhlar uchun fon rejimida sessiya o'zgarishlarini oldini olish uchun amalga oshirilgan. Statistik tahlil qilish uchun, agar har bir mintaqada tegishli yoki to'liq tasniflangan (agar 1 stol) mavjud edi; ma'lum bir mintaqa uchun ma'lumot, agar u hudud uchun to'liq bo'lmagan ikki tomonlama vakolatli bo'lsa, ratdan olinmagan.
Ikki tomonlama sifatli immunofloresans tahlillari.
Ikki tomonlama etiketli immunohistokimyo uchun, c-Fos miqdori aniqlangan kalamushlardan miya qismlari olingan. Biz hayvonlarning xulq-atvorini bezovta qilishni xohlamaganimiz sababli, ular peptid nörotransmitterlarini vizualizatsiyasini optimallashtirish uchun ularni kolxitsin bilan oldindan davolashmagan. Shuning uchun o'z-o'zini boshqarish vazifasi bilan birgalikda faollashtirilgan neyron fenotiplarini vizualizatsiya qilish cheklangan edi. Shu bilan birga, bir qator CNS joylarida faol neyronlarning fenotiplarini baholashni boshlash uchun raqamli tasvirlar (yuqoridagi bobda aytib o'tilganidek olingan) 20 ×, 40 × yoki 60 × (rasm afsonalarida ko'rsatilganidek) kattalashtirishda olingan. . Glutamat dekarboksilaza (GAD), tirozin gidroksilaza (TH), CRF, neyropeptid Y (NPY), Agouti bilan bog'liq peptid (AgRP) va triptofan gidroksilaza uchun ikki rang berish jarayoni uning tarkibidagi c-Fos-immunoreaktivlikni tahlil qilish bilan taqqoslandi. o'z, faqat c-Fos-Ab aralashmasi va boshqa birlamchi antikorlardan biri 4 ° C da bir kechada inkubatsiya qilish uchun ishlatilgan; xuddi shu tarzda, ikkala ikkilamchi antikorlar ham bir xil eritmada bo'lgan va xona haroratida qorong'ida 1 soat davomida inkübe qilingan. Blokirovka bosqichidan oldin 20 minlik 50% etanolni yuvish orexinni tahlil qilish uchun ishlatilgan. Birlamchi antikorlarning tegishli suyultirilishini aniqlash uchun dastlabki optimallashtirish tahlillari o'tkazildi. Birlamchi antikorlar quyonlarga qarshi anti-c-Fos (1: 500) (sc-52) va sichqonchani anti-c-Fos (1: 800) (ikkalasi ham Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA); sichqonga qarshi GAD (1: 1,000), sichqonga qarshi tirozin gidroksilaza (1: 500) va qo'ylarga qarshi triptofan gidroksilaza (barchasi Chemicon, Temecula, CA); quyonlarga qarshi CRF (1: 500) (doktor Uayli Vale sovg'asi, Salk instituti, Kaliforniya); quyonlarga qarshi NPY (1: 1,000), quyonlarga qarshi AGRP (1: 1,000) va echkilarga qarshi oreksin A (1: 5,000), barchasi Feniks Farmatsevtika (Sent-Jozef, MO). Ikkilamchi antikorlar Cy3-konjuge echkiga qarshi yoki sichqonga qarshi (Jekson Immunoresearch; West Grove, Pensilvaniya), Alexa Fluor 488 echkiga qarshi sichqoncha yoki quyonlarga qarshi yoki eshaklarga qarshi qo'y IgG (Molecular Probes, Eugene, OR) ; barcha ikkilamchi antikorlar 1: 500 da suyultirildi. c-Fos / MCH dual immunostaining ketma-ket tahlil qilindi; birinchidan, Alexa-1-echkiga qarshi quyon (2,500: 488) ikkilamchi antikorga ega MCH (1: 500 asosiy antikor, Millipore) uchun. Slaydlar 5% normal echki sarum bilan qayta blokirovka qilingan va anti-c-Fos (1: 500) va ikkilamchi antikor sifatida cy3-echki anti-quyonga bo'yalgan. Bloklash bosqichidan oldin 20 daqiqalik 50% etanolni yuvish MCH tahlilida ishlatilgan.
Statistik tahlil.
Guruh ma'lumotlari matnda, jadvallarda va raqamlarda ± SE mavjud. Muhimligi, deb ta'riflanadi P ≤ 0.05. Statistik taqqoslashlar eksperimental guruhlar (FR va PR) o'rtasida yoki eksperimental guruhlar va tegishli boshqaruv elementlari (PR va PRga qarshi; FR va FRC) juftlashtirilmagan talabalar yordamida amalga oshiriladi. t- sinov. Har xil miya mintaqalarida faol ruchka presslari va c-Fos ekspressioni o'rtasidagi Pearson korrelyatsiya koeffitsientlari, shuningdek bir xil eksperimental sharoitlarda turli miya mintaqalari o'rtasidagi c-Fos ekspresiyasining o'zaro bog'liqligi StatPlus: mac LE Mac OS versiyasi uchun statistik tahlil dasturi yordamida hisoblab chiqilgan. 2009 yil AnalystSoft tomonidan. Biz chiziqli korrelyatsiyalarni sinab ko'rdik (Pearson's) R statistik) turli CNS hududlarida c-Fos ifodasi. Biz turli faollashtirilgan CNS hududlari va xulq-atvorda c-Fos ifodasi o'rtasidagi korrelyatsiyalarni ham ko'rib chiqdik. FR-ning va S-Fos kantitatsiyasi bajarilgan ratlardan olingan PR-ma'lumotlari ushbu korrelyatsiyalar uchun ishlatilgan.
Natijalar
c-Fos kantitatsiyasi.
Oldindan kuzatib borganimizdek, faol qo'lni bosadigan matbuot soni PR va boshqalar FR ishlashi uchun ancha yuqori bo'ldi2 stol), va sukroz miqdorining soni FR ishlashi vaqtida katta bo'ldi. PR sichqonlari uchun kirish uzunligi 90 min (to'xtash vaqti - 30) haqida edi. 3 stol c-Fos immunoreaktiv hujayralar soni miqdori amalga oshirilgan barcha CNS hududlarida ro'yxatini ko'rsatadi. FR va PR sichqonlar uchun c-Fos ifodasi naqshlari umumlashtirilgan Anjir. 1. Medial gipotalamusning sezilarli faollashuvi (MHtotsukroz uchun ommaviy qo'lni bosish bilan shug'ullanadigan kalamushlarni o'z ichiga olgan ARC, PVN, RCh, DMH va VMH kompozitlari), ammo sukroz uchun FR qo'lini bosib o'tadigan kalamushlarda umumiy faollashuv mavjud emas. Ommaviy ratlardagi medial gipotalamus ichida ushbu aktivatsiya PVN, ARC va VMH (Anjir. 2). FR qo'lini bosish, ammo ommaviy qo'lni bosish emas, LH ichida asosan faollashtirilgan (asosan, periferik hududdagi faollashtirishga asoslangan). Har ikkala faol qo'lda bosish va hipotalamik c-Fos ifodasi FRext va FR guruhlari (MHtot, 946 ± 26 va 911 ± 118; ARC, 176 ± 18 va 186 ± 10; LHtot, 468 ± 79 va 378 ± 34; LHpeF, 200 ± 31 va 173 ± 15), FR va PR guruhlari orasida ifoda shaklidagi farq ta'lim / tajriba davomiyligi bilan emas, balki instrumental vazifaning tabiati bilan bog'liq ekanligini ko'rsatmoqda. FR guruhida BNSTda c-Fos ifodasi sezilarli darajada oshdi, va ham aBNST, ham pBNSTda kuzatildi. FR va PRni qo'lda bosish NAc qobig'idagi c-Fos-immunopozitiv neyronlar bilan bog'liq edi; PR-lever presslash bilan shug'ullanadigan kalamushlarda S-Fos ifodasini oshirishga ahamiyat bermaydigan, FR-ni qo'llash bilan shug'ullanadigan kalamushlardan NAc yadrosida c-Fos soni sezilarli darajada oshgan. c-Fos, PR vazifasi bilan VTAda ko'paygani yo'q, lekin FR vazifasi bilan o'sishning noaniqligi kuzatildi. Nihoyat, c-Fos PR uchun o'qitilgan kalamushlarning miya shoxchasida hipoglossal (kraniyal asab XII) yadrosida sezilarli darajada oshdi, ammo FR uchun emas.
c-Fos ifodasi boshqa MSS hududlarida kuzatilgan, shu jumladan amigdala va miya yarim korteks (Anjir. 3). Shu bilan birga, ikkala nazorat sharoitida, shuningdek, PR va FR vazifalari bilan bog'liq holda ifodalash kuzatildi, bu protseduraning o'ziga xos bo'lmagan tomonlari (ishlov berish, protsedura xonasiga kirib borish) bu faollashtirishga olib kelishi mumkinligini ko'rsatdi. Ushbu hududlarda kvant berish amalga oshirilmadi. Xuddi shu tarzda, nXIIdan tashqari miya shoxlari hududlarida faollashuv kuzatildi, lekin nazorat va topshiriq bilan bog'liq sharoitlar bilan bog'liq holda sodir bo'ldi va ayni paytda nonspesifik uyg'otish yoki qiziqishlarga qarshi faollashuvda rolni ta'kidladi.
Biz turli xil CNS mintaqalarida c-Fos ekspresiyasi o'rtasidagi korrelyatsiyalarni sinab ko'rdik. Qo'lni bosuvchi guruhlarning ma'lumotlarini birlashtirib, biz LH va VMHdagi c-Fos ifodasi o'rtasida salbiy bog'liqlikni topdik; Shunday qilib, VMHning faollashishi LH ning umumiy faollashuvining pasayishi bilan bog'liq edi (Pearson's) R, -0.7986; t = -3.7534; P = 0.0056). Bundan tashqari, biz LH va VTA (Pearson's) ning periferik mintaqasida c-Fos ekspressioni o'rtasida sezilarli ijobiy korrelyatsiyani kuzatdik. R, 0.7772; t = 3.493; P = 0.0082), bu ikki mintaqa orasida ma'lum monosinaptik ulanishga mos keladi (Qarang. 2 va 13). Biz FR-ning ishlashi uchun alohida sinovdan o'tkaziladimi-yo'qmi, VTA va NAc-qobiqdagi c-Fos ekspressioni o'rtasida sezilarli salbiy korrelyatsiyani topdik (Pearson's R, -0.9262; t = -4.9125; P = 0.008) yoki PR ishlashi uchun (Pearson's) R, -0.9897; t = -9.7624; P = 0.0103), striatal hududlar o'rtasida asosiy nigra va VTA2, 13). Shuningdek, biz turli xil CNS mintaqalarida c-Fos ekspressioni va xulq-atvori o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni sinab ko'rdik. Qo'lni bosuvchi guruhlarning ma'lumotlarini birlashtirib, biz ARCdagi c-Fos va faol qo'l bosimlari (Pearson's) o'rtasida sezilarli ijobiy korrelyatsiyani kuzatdik. R, 0.8208; t = 3.8017; P = 0.0067).
Sukrozni qabul qilish va sukroz uchun motivatsiya bilan faollashtirilgan neyronlarning identifikatsiyasi.
M-fos-pozitiv neyronlar TH uchun ijobiy immunostinatsiyani ko'rsatmadi, epinefrin va norepinefrin (va dopamin) uchun tezlikni cheklovchi enzim; Shunday qilib, bu katekolaminerjik nöronlar FR yoki PR vazifalari tomonidan faollashtirilgan ko'rinmadi. Biroq, ba'zi c-Fos-musbat neyronlar triptofan gidroksilaza uchun ijobiy immunostinatsiyani ko'rsatdi, bu serotonin neyronlarning populyatsiyasi faollashtirilganligini ko'rsatdi. Ko'rsatilganidek Anjir. 4ARCda c-Fos-ijobiy hujayralardagi organlar AGRP-bo'yalgan tolalar bilan o'ralgan va NPY tolasi / c-Fos immun tizimining o'xshashligi kuzatilgan (ko'rsatilmagan). PVNda c-Fos-pozitiv neyronlar CRF pozitiv neyronlarni o'rab turgan edi, ammo kolokalizatsiya kuzatilmadi (ma'lumotlar ko'rsatilmagan). Anjir. 5 LX ning orexin va MCH uchun immun tizimini ko'rsatadi. Orexin neyronlari ham dLH, ham pHHda topildi. Biz OITSda MCH-pozitiv neyronlarni kuzatgan bo'lsak-da, LH ning bu hududida asosan C-Fos bilan kolokalizatsiya yo'q edi. Shu bilan birga, pHH ichida orexin-pozitiv neyronlarda C-Fos kolokalizatsiyasini kuzatdik (Anjir. 6, eng) va vLH (MCH) bilan juda cheklangan c-Fos kolokalizatsiyasiAnjir. 6, pastki). Shuni ta'kidlash kerakki, C-Fos bilan lokalizatsiya va kolokalizatsiya CRH kabi peptid nörotransmiterlari uchun kam baholanishi mumkin, chunki kalamushlar kolshitsin bilan oldindan davolanmagan. Nihoyat, yadro ichida akumbens yadro va qobiq (Anjir. 7), FR va PR sichqonlari uchun neytransmitter GABA uchun sintetik ferment GAD bilan c-Fos birgalikda ishlangan. VTA ichida TH uchun mustahkam bo'yoq bor edi; Biroq, c-Fos-pozitiv neyronlar kamdan-kam hollarda kuzatildi va faqat TH bilan kolokalizatsiya ko'rinmadi.
Munozara
Ushbu tadqiqotda sukroz o'z-o'zini boshqarish uchun qo'lni bosish faoliyatini boshlash bilan bog'liq o'tkir CNS faollashuvi modelini baholash uchun, yoki nisbatan murakkab vazifa (FR), yoki, progressiv ravishda yanada qiyin vazifa, sukroz kabi mukofotni rag'batlantiruvchi izlanishni aks ettiradi va limbik sxema22, 24, 49) (PR). Aktivizatsiya hipotalamusining ikkala vazifasi o'rtasida farq bor edi. LH / limbik aktivizatsiya FR vazifasida ustunlik qilmoqda va PR vazifasida ustunlik qiluvchi medial gipotalamik / limbik faollashuv (qarang Anjir. 1). Buning bir qancha sabablari bor. Birinchidan, ushbu paradigmalar CNSda "xaritada" sifat jihatidan turli xil tafsilotlar bo'lib xizmat qilishi mumkin. FR ishlashida o'qitiladigan kalamushlar oson, yuksak mukofotlar bilan ishlashni kutishadi. Mukofotli oziq-ovqat mahsulotlarini kutish FR faralari kuzatilgan c-Fos modeliga katta ta'sir qilishi kerak. Aktivizatsiya naqshidagi sezilarli farqning farqli jihati shuni ko'rsatadiki, PR hayvonlari oddiy ish bilan ko'proq tajribaga ega, bu kamroq ehtimollikdir va bu bizning 20 FR sessiyalari olingan sichqon gipotalamusidagi c-Fos o'lchami orqali qo'llab-quvvatlandi , PR guruhiga emas, balki FR guruhiga o'xshash faoliyatni ko'rsatgan. Ushbu imkoniyatlardan ikkalasi ham FR ta'limining qiyinlishuvini muntazam oshirib, CNS faollashuvidagi o'zgarishlarni baholash orqali sinovdan o'tishi mumkin, bu holda aktivizatsiya modelida sifat o'zgarishini taxmin qilish mumkin. Biroq, tajriba tajribasi soni CNS faollashtirish modelini hisobga olmaydi, bir sessiyada o'rtacha sukroz mukofotlari soni bo'lishi mumkin: PR vazifasi oddiygina "kamroq foydali" tajriba sifatida o'rganilishi mumkin va bu funktsional ravishda LH aktivatsiyasining yo'qligi. Shunday qilib, sessiya boshlanishida CNS faollashishi naqshini shartli joy paradigmasi kabi interoseptiv holatni aks ettirishi mumkin: limbik devredeki aktivizatsiya kuchi o'rganish va motivasyonla bog'liq. FRF hayvonlarining medial gipotalamusida c-Fos ifodasining o'zgaruvchanligini kuzatdik. Ayniqsa, PVN ichida ushbu o'zgaruvchanlik FR sichqonlaridagi faollashuvni maskalashtirishi mumkin, buning uchun c-Fos va FRC sichqonlariga nisbatan o'sish kuzatilmoqda (3 stol). Biroq, umumiy medial hipotalamik aktivasyon FR va FRC hayvonlari o'rtasida farq yo'q edi.
Shuni ta'kidlash kerakki, maqsadimiz xatti-harakatlarning boshlanishiga o'z hissasini qo'shadigan CNS saytlarini aniqlash bo'lsa-da, vaqtinchalik hal qilish biroz e'tiborga sazovor. Quyida muhokama qilinganidek, instrumental yoki operatsion xatti-harakatlarning turli subkomponentlari turli neyron populyatsiyalarini faollashtirish orqali (masalan,13, 23, 33, 49). To'g'ridan-to'g'ri bosish yoki yutish bilan bog'liq bo'lgan aktivizatsiya biz ko'rgan aktivizatsiya modellariga bir oz ta'sir qilgan bo'lishi mumkinligini butunlay bekor qila olmaymiz. Bizning topilmalarimiz o'z-o'zini boshqarish vazifasining turli jihatlari yoki tarkibiy qismlarida ma'lum CNS saytlari rollarini tadqiq qilish uchun asos bo'lib xizmat qiladi va bunday tadqiqotlar uchun turli xil "on" va "off" timchilar bilan boshqa erta genlarni o'lchash36) juda foydali bo'ladi.
Turli xil miya hududlari orasida C-Fos ifodasida topgan korrelyatsiyalar LH va VMH orasidagi va LH va VTA ning periferik mintaqasi o'rtasidagi ma'lum mukofot vazifasi uchun hipotalamik va asosiy limbik mintaqalarning ma'lum funktsional ulanishini qo'llab-quvvatlaydi (Qarang. 2 va 13). Shuningdek, biz faollashtirilgan turli hududlarda c-Fos ifodasi va xatti-harakatlar o'rtasidagi korrelyatsiyalarni ko'rib chiqdik. ARKdagi C-Fos bilan faol qo'lni bosadigan vositalar o'rtasidagi munosabatlar oziq-ovqat mahsulotlarini qabul qilishda ARK faolligining aniq belgilangan roliga mos keladi (1); avvalgi kuzatishimiz bilan, ayniqsa, ARK ichiga insulin in'ektsiyasini sukrozning o'z-o'zini boshqarishini kamaytirish15); ARKning muhim roli va uning endorfinergik neyronlari oldindan hisobotlari bilan, kokainni o'z-o'zini boshqarish40-42); va ARKdan NAc ga aniqlangan prognozlar bilan17). Shunday qilib, ARK ehtimol oziq-ovqat mahsulotlarini, shu jumladan, cheklamagan holda, ko'plab turtki beruvchi stimulyatorlarni izlash va olish uchun maqsadi bo'lgan xatti-harakatlarda muhim rol o'ynaydi. Nihoyat, biz PR sukroz izlanish boshlanishi bilan PVN va VMH ning sezilarli faollashuvini kuzatdik. Bu oziq-ovqat iste'molini tartibga solish, ARK bilan bevosita sinaptik aloqada ushbu medial hipotalamik yadrolarning yaxshi tavsiflangan rollari bilan mos keladi va limbik sxema (1, 27, 37).
FR yoki PR ishlashi uchun testdan o'tkazilsa, NA-qobig'i bilan VTA-da c-Fos ifodasi o'rtasida salbiy salbiy munosabatlar aniqlandi. PR yoki FR sukrozasi o'z-o'zini boshqarish bilan bog'liq holda (VKAga nisbatan) kuchli VTA faollashuvi kuzatilmaganligi hayratlanarli bo'ldi. Ehtimol, bu topilma bizning o'lchash vaqtini aks ettirishi mumkin va bu hayvonlar uchun yaxshi tayyorgarlik ko'rilgan vazifaning boshlanishida faol MSS saytlariga e'tibor qaratilgan bo'lishi mumkin. Bu Schultzning kuzatuvlari va tezislariga mos keladi (44), dopamin nöronal aktivasyonu, kutilmagan ogohlantirishlar yoki mukofotlarning belgisi sifatida xizmat qiladi va bu aktivizatsiya ta'lim bilan birgalikda kamayadi. Biroq, o'qitilgan hayvonlarda sukroz olish vaqtida striatal dopaminning chiqarilishi juda aniq va vaqtinchalik alohida hodisa sifatida namoyon bo'ladi (39). Shunday qilib, biz kuzatgan tendentsiyalar ko'proq ish guruhlari (ya'ni, ko'proq statistik kuch) bilan ahamiyatli bo'lishi mumkin. Biz FR va PR sukrozini qabul qilish bilan bog'liq holda NAc aktivatsiyasini kuzatdik. NAc neyronlarining faollashishi va inhibatsiyasi instrumental mukofot ishlashi bilan birgalikda bildirildi va aktivizatsiya / faoliyat turiga ta'lim va atrof-muhitga bog'liq va u turli xatti-harakatlarning tarkibiy qismlari bilan bog'liq (masalan, yo'nalish, yondoshish, qabul qilish) (6, 33, 50). Yuqorida muhokama qilinganidek, c-Fos o'lchami bunday o'ziga xos faoliyatni qamrab olmaydi. Karleson, "mukofot" asosan NAc nöronlarının, ya'ni o'rta jag'ning nöronlarının (masalan,3). Bu bizning kuzatuvlarimizga mos emas, chunki sezilarli darajada rivojlangan NAc c-Fos qo'llashni nazorat qilish bilan solishtirganda va GAD bilan kolokalizatsiya qilingan c-Fos-pozitiv neyronlarning o'rta bo'g'inli neyronlarning faollashuviga (GABAergic) muvofiq - ammo biz NAc neuronal inhibitusini aniq baholamasmiz ". NAc aktivasyonu va inhibisyonu ham anatomik va vaqtinchalik o'ziga xoslik bilan instrumental vazifalar paytida ham paydo bo'lishi mumkin. Ushbu tadqiqot nuqtai nazaridan, NAc vosita sukroz olishni boshlash bilan shug'ullanishi mumkin, natijada NAc yadrosi vosita faollashuviga va NAc qobig'ining vazifasini ham vosita, ham motivatsion jihatlariga hissa qo'shadi.
Bundan tashqari, FR irillagan BNST (old va orqa) ning ikkala asosiy mintaqasini faollashtirish kuzatildi. BNST takroran ogohlantirish tajribalariga neyroendokrin javoblarni modulyatsiya qiluvchi limbik elektron tizimining bir qismidir (8, 9), va katta ma'noda, takrorlanadigan stimullar haqida o'rganish bilan bog'liq. Uning roli qayta-qayta takrorlanuvchi stresslar bilan bog'liq ravishda batafsil yoritilgan bo'lsa-da, bizning topilmalarimiz BNST uchun yanada kengroq rol o'ynaydi: BNST takrorlanuvchi ijobiy, shuningdek, salbiy yoki stressli stimulga ega bo'lgan CNS javoblarini modulyatsiya qilishi mumkin. Biz FRning boshlanishida bu faollashishni kuzatdik, lekin PR emas, balki ishlash, BNSTni ishga olish FR treninglaridagi sukroz samarasini oshirishga bog'liq bo'lishi mumkin. CRF neyronlarning bevosita faollashuvi kuzatilmasligi bizning sukrozga ta'sir qilish instrumental muhim stressor emasligini ko'rsatadi; Ammo, boshqa PVN neyronlaridagi c-Fos ifodasi, stress devorlarining modulyatsiyasi (46). Aslida, Ulrich-Lai va uning hamkasblari turli xil parhezni ishlatib, sukrozni qabul qilish PVN funktsiyasini47). Nihoyat, biz hipoglossal nervning yadrosini PR bilan emas, balki FRning ishlashi bilan faollashtirdik. Buning ahamiyati faqatgina spekulyativ bo'lishi mumkin; bir sukrozning ta'mga bog'liqligi kaltsiylarda kamroq sukroz miqdoriga ega bo'lgan sichqonlarda kuchayishi mumkin.
Sukrozni izlash va sukrozni qabul qilish multimodallik tajribasi sifatida qabul qilinishi kerak, chunki vaqt oralig'ida sutkalik suspenziyaning kaloriyaviy tarkibi bilan bog'liq bo'lgan periferik signallarga, shuningdek, odatiylik va in-session alliesthesia (25). Bizning tadqiqotlarimiz periferik endokrin signallari, ya'ni insulin va leptin ta'sirida oziq-ovqat mukofotini modulyatsiyalashga qaratilgan bo'lsa-da, ularning ta'siri, o'z navbatida, qisqa va uzoq muddatli rollarda rol o'ynovchi transmitterlar va neuropeptidlar tomonidan markaziy ravishda bevosita vositachilik qilishi mumkin ovqatlanish yoki oziq-ovqat mukofotini olish (Qarang: 14). Mavjud ishda bu borada ba'zi bir tushuncha mavjud; biz MCH yoki orexin, orexigenik bo'lgan ikkita nevropeptidni ifodalovchi neyronlarning ayrim faolligini kuzatdik. Ushbu topilmalar, aslida, oziq-ovqat mukofotiga MCH yoki orexinning roli kamligi mumkin, chunki kolxitsin bilan ishlov berilmagan kalamushlarda immunositokimiya bu neuropeptidlarning ikkalasini ham ko'rishni cheklaydi. LHdagi faollashtirilgan orexin neyronlarning identifikatsiyalanishi, ozuqani oziqlantirish, oziq-ovqat mukofotini olish va boshqa umumlashtiriladigan rag'batlantirish mukofotlari (masalan, 5, 7, 29) bilan bog'liq bo'lgan ko'plab tadqiqotlar bilan izchil bo'ladi. PeFLH orexin neyronlari aktivatsiyasini kuzatdik. Aston-Jones va hamkasblari (5), LH orexin neyronlarning turli populyatsiyalarining mukofotli harakatlardagi rollarini sinchkovlik bilan o'rganib chiqdi va o'z navbatida mukofotning farqli o'laroq, peFLH orexin neyronlarini hayratda qoldirdi. Bizning topilma, shuning uchun, LH orexinning uyg'unlikdagi rolini va, ehtimol, sukrozni olish uchun faol qo'lni yo'naltirish yoki yo'nalishga yo'nalishni taklif qiladi.
Kelajakda ko'rib chiqilishi uchun loyiq, sukrozning o'ziga xosligi yoki umumlashtirilishi - bu ajoyib rag'batdir. Biz bu erda hisobot bergan erta CNS aktivatsiyasining naqshida oziq-ovqat uchun rag'bat sifatida o'ziga xos bo'lganmi yoki boshqa foydali tasirlarga qo'shilib bo'lmaydimi, aniqlanmasligimiz kerak. Yuqorida aytib o'tilganidek, ayniqsa, FR vazifasida bir qator sükroz miqdoridagi sut emizishlari metabolik oqibatlarga olib kelishi kutilmoqda, gormonlarni ajratish (masalan, xoletsistokin, grelin, insulin) modulyatsiyasi va periferik va CNS neyral faollashuvidagi o'zgarishlar. Ushbu o'zgarishlar biz o'lchagan dastlabki CNS aktivizatsiya modellarida bevosita rol o'ynashi kutilmaydi, biroq treyning davomida sukroz mukofotini o'rganishda muhim rol o'ynashi mumkin. Shunga qaramay, orexin kabi nöropeptidlar tanqidiy tarzda ifodalanishi mumkin.
Bizning ishimiz, bizning asosiy ma'lumotimizga ko'ra, sukroz o'z-o'zidan tatbiq etilishida boshlang'ich medial hipotalamik yadrolarning faollashuvining birinchi namoyishi, shu jumladan, gomeostazda va stress ta'siriga taalluqli bo'lgan PVN va energetika homeostazisi uchun muhim bo'lgan ARK, ozuqa moddalarini aniqlash va oziq-ovqat mahsulotlarini iste'mol qilishni tartibga solish. Eng muhimi, medial gipotalamus va NAc ning PR boshlanishi bilan faollashuvini kuzatishimiz natijasida sukrozni o'z-o'zini boshqarishning boshlanishida ham homeostatik, ham ba'zi limbik joylar rol o'ynaydi. Qo'shimcha limbik o'chirish maydonchalari topshiriqdagi keyingi vaqt oralig'ida ishga olinishi mumkin.
Perspektivlar va ahamiyatlilik
Holbuki, tarixiy jihatdan motivasion va mukofotlash ishlari KNN limbik elektron tizimiga eng kuchli ta'sir ko'rsatishi mumkin edi, ammo limbik va energetik homeostaz devorlari o'rtasidagi kritik funktsional shov-shuvlarga urg'u berilgan. Hozirgi ishda sukroz uchun motivatsiya qilingan ishlarda o'ziga xos medial hipotalamik yadrolarning ahamiyatini ko'rsatadi. Ushbu tadkikotni olib tashlash uchun kelgusi tadkikotlar medial gipotalamusning roli va zaruriyati va uning faollashuvi suiiste'mollik kabi dori-darmonlarni boshqa maqsadlarga yo'naltirishga yo'naltirilganmi yoki yo'qmi deb baholanishi mumkin. Bundan tashqari, ushbu tadqiqot natijalari semizlik kabi o'zgaruvchan medial hipotalamus fiziologiyasiga o'xshash vaziyatlarda motivasion xatti-harakatlarning o'zgarishlarini o'rganish uchun mantiqiy asos bo'lib xizmat qiladi.
Grantlar
Ushbu tadqiqot Milliy Sog'liqni saqlash instituti Grant DK40963 tomonidan qo'llab-quvvatlandi. Doktor Dianne Figlewicz Lattemann Katta ilmiy tadqiqot ishi, Biomedikal laboratoriya tadqiqot dasturi, Veteran ishlari bo'limi, Puget Sound Sog'liqni saqlash tizimi, Sietl, Vashington. Doktor Sipols Latviyaning Fan Grant 04.1116 Kengashi tomonidan qo'llab-quvvatlanadi.
OGOHLANTRIShLAR
Mualliflar tomonidan hech qanday nizolar, moliyaviy yoki boshqa holatlar bildirilmagan.
Tushunchalar
Doktor. Yavin Shoham, Stiven Beno`t, Kristina Tureniy va JE Blevins maslahat va foydali muhokamalar uchun.
Adabiyotlar
;
