Progressive-ratio Responding for Palatable High-fat and High-sugar Food in Mice

Sandeep Sharma; Cecile Hryhorczuk; Stephanie Fulton

doi:10.3791/3754

JoVE Journal > Neuroscience

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Nörobilim

프로 그레시브 - 비율 쥐의 Palatable 높은 지방과 높은 설탕 음식에 대한 응답

Published: May 03, 2012

doi:

10.3791/3754

Sandeep Sharma¹, Cecile Hryhorczuk¹, Stephanie Fulton¹

¹CRCHUM and the Montreal Diabetes Research Center,University of Montreal

Özet

현재 보고서의 세부 내용은 마우스의 높은 지방 음식의 보람 효과를 측정하기 위해 사용된 프로토콜은 프로 그레시브 비율 operant 조절 작업을 사용합니다.

Abstract

지방과 설탕 풍부 식품 크게 비만 과잉 식습관 변화와 점점 더 커지고 속도에 기여합니다. palatable 식품의 소비 행동 – 결과 연결을 강화하고 이러한 식품을 취득 겨냥한 미래의 행동을 강화 보람있는 효과를 생성할 수 있습니다. 에너지 밀도 식품의 보람 효과가 과식과 비만의 발전에 지대한 역할을한다는 증거가 증가 식품 보상 ^1,2를 조절 유전자, 분자 및 신경 회로를 공부에 강한 관심을 가지고 있습니다. 다양한 자극의 보람 영향은 같은 operant 조절 작업 ^3와 같은 그들을 얻기 위해 일할 의지를 측정하여 공부하실 수 있습니다. 식품 보상 법안 Operant 모델은 인수 음식을 취득에서 감독하고 자발적인 행동 반응. 보상 강도 일반적으로 사용되는 법안은 진보적인 비율 (PR) 보강 일정으로 알려진 operant 절차입니다. 홍보 t에서 ^4,5물어 주제는 각 연속 보상 operant 반응의 증가를 만들기 위해 필요합니다. Hodos (1961)의 선구적인 연구는 최근 보상을 얻기 위해 만들어진 응답 수가 보상 강도 ^4의 인덱스 역할, 중단점 되나 것을 보여주었다. 혼자 반응 속도의 측정 변화가 성능 용량의 변경으로 보상 강도의 변화를 구분할 수 없다는 operant 절차 동안 홍보 일정에서 파생된 중단점 음식의 보람 효과를 잘 확인 조치입니다. 홍보 작업은 쥐 (예, ^6-8)의 학대와 식품 의약품 보람있는 영향을 평가하지만, 생쥐 ⁹ 낮은 범위 위해 광범위하게 사용되고 있습니다. 유전자 조작 생쥐와 다이어트 유발 비만 마우스 모델의 증가 사용은 생쥐의 음식 보상의 행동 조치에 대한 요구를 더해줍니다. 현재 문서에서 우리는 세부 높은 지방을 위해 (레버 프레스) 대응 생쥐를 양성하는 데 사용되는 재료와 절차를및 보강의 홍보 일정에 대한 높은 설탕 음식 알약. 우리는 중단점 응답 임계값은 다음과 같은 급성 식품 빈곤을 증가시키고 leptin anorectic 호르몬의 말초 관리로 감소함으로써 생쥐에서이 식품 operant 패러다임의 사용을 확인 표시합니다.

Protocol

* 가장 중요한 단계. 1. 장비 및 소프트웨어 교육 및 테스트 식품 소켓의 양쪽 (표 1 참조)에 위치이 초경량, 개폐식 레버 하나를 갖춘 마우스 operant 실에서 수행됩니다. 자극 라이트는 각 레버 위에 위치하고 있으며 새장 상단의 집 라이트가있다. 펠렛 디스펜서는 챔버 밖에있는 것으로 나타났습니다. 각 챔버는 환기 팬과 사운드 attenuating 큐비클 내부에 보관되어 있습니다. 챔버 스는 "스마트 제어"인터페이스 캐비닛 통해 MedPC IV 소프트웨어와 함께 PC의 컴퓨터에 연결되어 있습니다. 참고 : 초경량 레버를 사용할 수없는 경우가 코 구멍이 마우스 연구에 대한 operant 응답으로 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 사용 가능한 두 옵션과 함께 우리가 그 코, 포크 응답 할 수있는 B 주어진 동기보다 안정적인 조치로 초경량 레버의 선택을 제안e는 탐험 스니핑에 의해 촉발시켰다. operant 작업을 실행하는 데 사용 MedPC 프로그램은 사용자가 제공하는 프로그래밍 매뉴얼의 도움으로 배울 수 Medstate 표기법 코드로 작성됩니다. 프로그래밍은 기존 코드를 수정하거나 독특한 실험적인 매개 변수를 생성하는 사용자에 대한 유연성을 제공합니다. 특정 코드는 클럽메드 어소 시에이츠 'Medstate 기법 저장소 "에서 무료로 구할 수 있습니다 http://www.mednr.com . 추가 코드는 클럽메드 어소 시에이츠에서 구입할 수 있습니다. 2. 마우스 Acclimation 및 식품 제한 도착 마우스가되면 역방향 12 H 광 / 어두운주기에 순응하기 위해 최소 10 일 동안 그룹 보관되어 및 표준 수유와 물에 광고 libitum 접속과 함께 제공. 우리의 경우 우리는 찰스 강 (성 상수, QC)에서 구입한 성인 C57BL / 6 마우스를 사용합니다. 모든 마우스 조작 및 행동 실험은 어두운주기 동안 수행됩니다. 모든 프로동물의 사용과 관련된 cedures은 CRCHUM 동물 관리위원회에 의해 승인되었다. 마우스는 이후 홀로-보관되어 및 식품 제한된 (그들의 매일 음식 섭취량의 70 %) 그들이 도달할 때까지 90~95% 무료 이송 레버 – 프레스 응답 취득을 용이하게하기 위해 신체 가중치를 않고 있습니다. 마우스는 세션 종료 후 홈 케이지에 음식이 그들의 일상 할당량을 제공했다. 5~10%의 체중 감소를 달성되면 할당된 일일 음식은 연수 기간의 나머지를위한 하체 체중과 안정화하도록 조정됩니다. 일단 마우스 (아래 참조) 그들이 광고 libitum 먹이 일정이 다시 부착 수집 기준을 획득했습니다. 마우스는 약 3-4일의 손실 체중을 회복. 마우스는 최초의 교육 세션에 이전에 연속 3 일 동안 테스트 실에서 처리됩니다. 10-15 (HFHS) 높은 지방과 높은 설탕 알약이 operant performan에서 식품 neophobia의 잠재적 영향을 방지하기 위해 가정 케이지에 배치되는 훈련의 시작 이전 일CE. 우리는 20 MG의 HFHS, 먼지없는, 정밀 음식 알약을 (또한 14 밀리그램 가능) 지방과 같은 48.9 %의 Kcal를 포함하는 (바이오 Serv, Frenchtown, 뉴저지)을 사용합니다. 3. Operant 교육 마우스는 초기 고정 비율 (FR) 단일 레버의 신문이되도록 용기에 음식 펠렛의 배달을 elicits 떨어지던 -1 보강 일정 레버를 누르도록 훈련받습니다. 하나만 레버가 "활성"(식품 보상의 배달을 실행)와 오른쪽과 왼쪽 레버의 배분이 생쥐 사이 counterbalanced있다로 지정되어 있습니다. 그것은 FR1 일정 (FR1/TO-5)에 적어도 오초 시간 제한 (TO)을 추가하는 것이 중요있는 동안 추가 레버 프레스 음식이 펠렛의 전달을 초래하지 않습니다.에게 이에 대한 기간은 실험자들이 그게 자신의 마우스 모델에 필요한 느낌이 든다면 음식 펠릿를 소비하기 위해 생쥐를위한 시간, 그러나 긴 시간이 아웃을 사용할 수있다는 가능합니다. 각 FR 훈련 세션은 1 시간 또는시 50 쥐똥가 전달되었습니다 정도야. * 취득 기준 : </ strong>을 응답 식품 관리 operant 취득을 결정하는 데 기준이 포함됩니다 : (1) 적극적인 응답과 보상의 최소 숫자 적립 (2) 활성과 비활성 레버 사이에 차별의 측정, 그리고 (3) 사이의 세션 성능 안정성. 활성 대 비활성 레버에 대해 ≥ 3시 1분의 차별을 전시하고 세번이나 세션을 통해 세션 당 ≥ 20 보상을 얻기 마우스는 인수 기준 10 달러를 달성하는 것으로 간주됩니다. 우리는 C57BL6 생쥐의 대다수 (~ 75 %) 교육 정도 7-10일는 인수 기준을 달성하는 데 필요한 관찰했습니다. 이 시간에 의해 인수 기준에 도달하지 못한 생쥐는 추가 5-7일에 대한 교육을 받고있다. 추가 다섯째 훈련 낮에는 아무런 진전이 없는데 우리는 테스트 (가지 경우 ~ 5 %)에서 마우스를 제외할 수 있습니다. 그것은 장애인 operant 인수가 특정 pharmacological 및 유전자 개입의 결과가 될 수도 있으므로 문서화되어야한다는 것을 명심하는 것이 중요합니다. </ 리> ≥ 20 알약을 얻는 세 가지 연속 세션에 이어 일정은 5 활성 레버 프레스는 음식 펠렛의 전송을 트리거하는 FR5/TO-5 초로 증가됩니다. FR5 일정에 대한 교육이 사흘 지속됩니다. * 쥐들이 후 보강의 진보적인 비율 (PR) 일정에 교육을받습니다. 홍보 테스트 동안 응답 비율이 일정은 다음과 같은 수식을 (를 가장 가까운 정수로 반올림)를 사용 리처드슨과 로버츠 (1996) 11에 따라 계산할 수 : = [5 E (R * 0.2)] – 5 R은 식품 이미 획득한 보상 플러스 1의 번호 (예, 다음 reinforcer)과 동일입니다. 따라서 식품에 보상이 순서를 따라 적립하는 데 필요한 응답 수 : 1, 2, 4, 6, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 62, 77, 95 등등. 완성된 최종 비율은 중단점이다. 홍보 세션은 1 시간의 최대 지속됩니다. 세션의 종료에 10 분 동안 결과에서 레버를 눌러 실패했습니다. Perfor보상의 수가 최소 3 연속 일간 ≤ 10 % 1 시간 세션 성적 이상자 적립시 보강의 홍보 일정에 mance 안정적이라고 생각됩니다. 4. 프로 그레시브 비율 테스트 및 유효성 검사 확인하기 위해 홍보 작업에 응답 operant 음식을 유지 하나는 음식 보상금을 조절하는 것으로 알려져 중단점 응답 다음 조작을 평가할 수 있습니다. 수행하는 비교적 쉬운 시험은 음식에 대한 마우스의 동기 상태를 높이고이를 통해 중단점을 증가 식량 부족 상태입니다. 안정적인베이스 라인 성능이 달성될 때까지 마우스는 첫 번째 광고 libitum 먹이의 기간 동안 홍보 작업으로 테스트해야합니다. 마지막으로 "기준"하루 식량 후 하루 홈 케이지에서 제거되고 쥐가 나서 24 시간 빠른 개시 후 홍보 작업으로 테스트됩니다. 우리는 또한 leptin anorectic 호르몬의 말초 행정부가 중단점에 대한 반대의 효과를 가지려고 여부 조사임계값. (AF Parlow, 국립 호르몬과 펩타이드 프로그램, NIDDK) Leptin은 멸균 PBS에 용해되었다. 홍보 테스트는 한 날에 PBS의 IP를 주입 따라 다음 leptin (5 밀리그램 / ㎏) 다음날의 주입에 따라 실시되었다. Leptin은 홍보 테스트 이전 한 시간을 주입했다. 중단점은 이점 T-테스트 (GraphPad 프리즘)를 사용하여 비교했다. 5. 대표 결과 보강의 홍보 일정에 응답 중단점을 조절하는 식품 빈곤의 능력을 테스트를 할 때, 우리는 그림 1과 같이 크게 중단점을 높일 것으로 기대합니다. 본 실험에서는 식량 부족의 24 H 기간함으로써 식량 부족은 음식의 보람 효과를 증가되는 제안 자유 먹이를 기준 상태에 얻은 사람에 비해 중단점에서 ~ 3.6 배 증가를 생산. t에 anorectic 호르몬의 대조, 주변 장치 관리에서 leptin (5 밀리그램 / kg, IP)을 일시간 사전esting는 그림 2와 같이 응답 중단점을 감소해야합니다. 그림 1. 금식은 음식의 보람 효과를 증가시킵니다. 24 H 빨리 크게 생쥐의 보강의 진보적인 비율 (PR) 계획 (N = 4)에 중단점을 증가했다. 평균 ± SEM, * P <0.05. 그림 2. Leptin이 생쥐의 음식 보상을 감소시킵니다. 주변 leptin 행정부는 (5 밀리그램 / ㎏) 생쥐 (N = 4)에 홍보 중단점 응답 임계값을 감소. 평균 ± SEM, * P <0.05.

Discussion

Operant 컨디셔닝 작업은 음식의 동기 부여 속성의 변화를 평가하는 효과적인 수단을 제공합니다. 음식 보상을위한 레버 언론에 현재 기사 허가 훈련 마우스와 안정적으로 상세히 실험 절차 강화의 홍보 일정에 반응한다.

소비하는 음식의 양을 측정하는 것은 식품 섭취량에 영향을 미치는 모든 요인들이 음식의 보람 효과를 조절하지 이후 노력을 기반 대응 조치와 같은 기록을 제공하지 않습니다. 예를 들어, 쥐의 말초 2-deoxyglucose 행정부가 utilizable 포도당을 파괴하는 것은 소비 자유롭게 사용할 음식의 양을 증가하지만, 식량 ¹² 홍보 작업에 브레이크 포인트를 변경하지 못합니다. 응답 홍보 중단점은 또한 식품 보상의 품질의 변화를 반영하실 수 있습니다. 예를 들어, 브레이크 포인트는 긍정적으로 단맛 ^8을 다음과 방식으로 자당 증가에 대한 그 동기를 시연 자당 농도와 서로 관련되어 </s>까지. 여기에서 우리는 그 24 시간 음식 빈곤은 실질적으로 생쥐에서 HFHS 식품에 대한 홍보 중단점을 증가 보여줍니다. 대조적으로, 우리는 leptin anorectic 호르몬의 말초 행정부가 크게 생쥐에서 HFHS 사료에 대한 중단점을 감소 것으로 나타났습니다. 이러한 연구 결과는 쥐가 ^12-14의 식품 빈곤 및 보상 임계값에 leptin의 이전에 보고된 행동과 일치합니다.

이 프로토콜을 사용하는 경우 그것은 명심하는 것이 중요하다 그 취득 식품 유지 응답 operant 크게 정규 교육 (매주 1-2일)와 음식 제한 섭생을 구현함으로써 마우스의 동기 상태를 늘리면 향상됩니다. 또한, 생쥐는 더 복잡한 스케줄 (예 : FR1에 FR5)로 테스트하는 동안 변수의 성능을 최소화하는 열쇠입니다 진출 전에 보강 일정 응답 상대적으로 안정 전시 있도록. 다음 단계의 적용에도 불구하고, 그것은 어떤 변화를 얻기 드문 없습니다특히 다른 생쥐 사이. 이러한 이유로, 그것은 매우 달라질 다양성을 통해 제거 가능하면 이내 – 과목 (반복 측정) 디자인을 사용하는 것이 좋습니다. 이내 – 주제 테스트 안정 유전 수정 (즉, 녹아웃 대 제어 생쥐)을 조사하는 것은 불가능이지만 마약, 병변이나 급성 (예 : optogenetic) 유전자 조작의 영향을 검토하는 데 사용할 수 있습니다.

비만 및 비만 관련 질병 관련 분자 및 신경 경로를 식별하는 긴급성을 증가하고 성장하는 문제입니다. 증거를 수집하는 것은, 음식 갈망 관련 뇌 보상 회로의 중요한 역할을 강조 열량 섭취와 체중 증가를 증가했다. 홍보 작업은 음식의 보람 효과에서 신경 생물학 유전자 또는 pharmacological 조작의 영향을 측정하는 유용한 도구입니다.

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 프로젝트는 자연 과학 및 공학 연구 캐나다 협의회 (355881)와 혁신에 대한 캐나다 재단의 보조금에 의해 지원되었다.

Materials

Item	Catalogue Number	Company	Yorumlar
Mouse operant chambers	ENV-009A	Med Associates, Inc.	Med Associates Inc. PO Box 319 St. Albans, Vermont 05478, ABD Phone: (802) 527-2343
8 inputs/16 inputs Smart Control Connection Panel	SG-716B	Med Associates, Inc.
Ultra-light retractable mouse lever	ENV-312	Med Associates, Inc.
Pellet Dispenser	ENV-203	Med Associates, Inc.
House Light	ENV-215	Med Associates, Inc.
Stimulus Light	ENV-221	Med Associates, Inc.
Dust-free Precision 20 mg high-fat & high-sugar pellets	F-06649	Bio-Serv	Bio-Serv One 8th Street, Suite 1 Frenchtown, NJ 08825, USA Phone: (800)-996-9908

Table 1. Specific equipment and material.

Referanslar

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Etiketler

Progressive-ratio Responding Palatable Food High-fat Food High-sugar Food Overeating Obesity Rewarding Effect Action-outcome Associations Future Behavior Energy-dense Foods Genes Molecules Neural Circuitry Modulate Food Reward Operant Conditioning Tasks Food Reward Strength Progressive Ratio Schedule Of Reinforcement Hodos Study

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Bu Makaleden Alıntı Yapın

Sharma, S., Hryhorczuk, C., Fulton, S. Progressive-ratio Responding for Palatable High-fat and High-sugar Food in Mice. J. Vis. Exp. (63), e3754, doi:10.3791/3754 (2012).