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

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Nörobilim

Aşamalı-oranı Farelerde Palatable Yüksek yağ ve yüksek şeker Gıda tepki

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

Bu rapor detayları farelerin yüksek yağlı yiyecek ödüllendirici etkisini ölçmek için kullanılan protokol ilerici bir oranı edimsel koşullanma görev kullanarak.

Abstract

Yağ ve şeker bakımından zengin olan gıdalar belirgin obezite aşırı yeme ve tırmanan oranlarına katkıda bulunmaktadır. Lezzetli gıdaların tüketimi eylem-sonuç ilişkileri güçlendirir ve bu gıdaları elde yönelik gelecekteki davranışlarını pekiştiriyor ödüllendirici bir etkisi üretebilir. Enerji-yoğun yiyecek ödüllendirici etkisini overeating ve obezite gelişiminde derin bir rol oynadığını göstermiştir gıda ödül ^1,2 düzenleyen genler, moleküller ve sinir devresi okuyor artan ilgi vardır. Farklı uyaranların ödüllendirici etkisi böyle edimsel koşullanma görevler ³ olarak elde etmek için çalışmaya istekli ölçerek ele alınabilir. Gıda ödül ölçü Edimsel model edinilen ve gıda alma yöneliktir gönüllü davranışsal tepkileri. Ödül gücü Yaygın olarak kullanılan bir ölçü ilerici oranı (PR) donatı planı olarak bilinen bir edimsel bir işlemdir. PR t ^4,5sormak, bu konuda birbirini izleyen her ödül için edimsel tepkiler giderek artan sayıda yapmak için gereklidir. Hodos (1961) öncü çalışma son mükâfat elde etmek için yapılan yanıtların sayısı, mükâfat mukavemeti ⁴ indeksi olarak hizmet eder, kesme adlandırılan olduğunu göstermiştir. Tek başına cevap oranı ölçü değişiklikleri performans kapasitesi değişiklikler mükâfat gücü değişiklikler ayıramam ki edimsel işlemleri yaparken, PR programı türetilen kesme gıda ödüllendirici etkisini bir geçerliliği iyi önlemdir. PR görev sıçanlar (örneğin, ^6-8) kötü muamele ve gıda ilaçların ödüllendirici etkisini değerlendirmek, ancak fare ⁹ daha az bir ölçüde yaygın şekilde kullanılmaktadır. Genetiğiyle oynanmış farelerin ve diyete bağlı obez fare modellerinin kullanımının artması farelerde gıda ödül davranışsal önlemleri taleplerini artırmıştır. Bu yazıda detaylı bir yüksek yağ için (kol-basın) cevap farelerin eğitmek için kullanılan malzemeler ve prosedürlerve takviye bir PR programı üzerinde yüksek şeker gıda topakları. Biz kesme tepki eşikleri takiben akut gıda yoksunluğu artırmak ve leptin anorektik hormonunun periferik uygulanması ile azaltmak ve böylece farelerde bu gıda-edimsel paradigma kullanımını geçerli göstermektedir.

Protocol

* En önemli adımlar. 1. Ekipman ve Yazılım Eğitim ve test bir gıda yuvası her iki tarafında (bkz. Tablo 1) yerleştirilmiş iki ultra hafif, katlanabilir kolları 1 ile donatılmış fare edimsel odalarında yapılır. Bir uyarıcı ışık her kolu üzerinde bulunan ve kafesin üstünde bir evde ışık yoktur. A pelet dağıtıcı odasının dışında yer alır. Her odası havalandırma fanı olan bir ses-azaltıcı kabin içinde yer alır. Chambers, "Akıllı Kontrol" arayüzü kabine ile MedPC IV yazılımına sahip bir PC bilgisayara bağlanır. Not: ultra-hafif kolları bulunmayan zaman burun açıkta fare çalışmaları için edimsel yanıt olarak kullanılması tavsiye edilir. Ancak, mevcut her iki seçeneği ile biz bu burun açıkta tepkiler olabilir b verilen motivasyon daha güvenilir bir tedbir olarak ultra-hafif kolları seçimi öneririme keşif koklama tarafından tetiklenen. Edimsel görevleri çalıştırmak için kullanılan MedPC programları, bir kullanıcı sağlanan programlama kılavuzu yardımı ile öğrenebilirsiniz Medstate notasyon kod yazılmıştır. Programlama mevcut kodları değiştirmek veya benzersiz bir deney parametreleri oluşturmak için kullanıcı için esneklik sağlar. Bazı kodlar Med Associates "Medstate Notasyonu Repository" ücretsiz olarak temin edilebilir http://www.mednr.com . Ek kodlar Med Associates satın alınabilir. 2. Fare aklimasyonu ve Gıda Kısıtlama Varış fareleri üzerinde olan bir ters 12 saat aydınlık / karanlık döngüsüne alışmak için en az 10 gün boyunca grubu yerleştirilmiştir ve standart bir yem ve suya ad libitum erişim sağlanır. Bizim durumumuzda bu Charles River (St Sabit, QC) satın yetişkin C57BL / 6 farelerde kullanın. Tüm fare manipülasyonlar ve davranışsal deneyler karanlık döngüsü sırasında yapılır. Tüm prohayvanların kullanımını içeren prosedürler CRCHUM Hayvan Bakım Komitesi tarafından onaylandı. Fareler daha sonra tek başına-muhafaza ve gıda kısıtlı (günlük besin alımının% 70) ulaşana kadar% 90-95 serbest besleme kolu-basın yanıt iktisap kolaylaştırmak için vücut ağırlıkları. Edilir Fareler oturumun sona ermesinden sonra evde kafes içinde gıda günlük kota verilmiştir. % 5-10 kilo kaybı ulaştıktan sonra, tahsis edilen günlük besin eğitim süresinin geri kalanı için düşük vücut ağırlıkları stabilize etmek için ayarlanır. Sonra fareler (aşağıya bakınız) onlar bir ad libitum yemleme programı geri konur satın kriterleri ulaşmış. Fareler hakkında 3-4 gün içinde kaybolur vücut ağırlığı yeniden. Fareler ilk antrenman öncesinde 3 gün boyunca test odasında ele alınır. 10-15 (HFHS) yüksek yağlı ve yüksek şeker topakları edimsel performan gıda neophobia potansiyel etkisini önlemek için ev kafesin içine yerleştirilir eğitim başlamadan önce günce. Biz 20 mg HFHS, tozsuz, hassas gıda pelet (ayrıca 14 mg kullanılabilir) yağ olarak% 48.9 Kcal içeren (Bio Serv, Frenchtown, NJ) kullanın. 3. Edimsel Eğitim Fareler başlangıçta sabit bir oranı (FR), tek bir kolu basın yuvasına bir gıda pelet teslim elicits sayede -1 takviye programa kola basın için eğitilmiştir. Sadece bir kolu "aktif" (gıda ödül teslim tetikleme) ve sağ ve sol kolları tahsisi fareler arasındaki gevşetilebilir olarak belirlenmiştir. Bu, FR1 programı (FR1/TO-5) en az bir 5 saniyelik zaman aşımı süresi (TO) eklemek için önemli olan sırasında ek kolu-basarak bir gıda pelet teslim yol açmaz. Bu İÇİN dönemi deneyci onların fare modeli için gerekli görürse, gıda pelet tüketmeye fareler için zaman, ancak daha uzun zaman Muhalifler kullanılabilir sağlar. Her FR antrenmandan 1 saat veya 50 pelet teslim edilmiştir sürer. * Toplama Kriterleri: </ Strong> yanıt gıda muhafaza edimsel iktisap belirlemek için kullanılan ölçütleri içermektedir: (1) aktif cevapları ve ödülleri en az sayıda kazandı; (2) aktif ve aktif olmayan kolları arasında ayrım ölçüsü, ve (3) arasında-oturumu performans dengesi. Aktif ve inaktif kolu için ≥ 3:1 ayrımcılık sergileyen ve üst üste üç seans üzerinden oturum başına ≥ 20 ödülleri elde Fareler satın kriterleri 10 ulaşmak için kabul edilir. Biz C57BL6 farelerin çoğunluğu (~% 75) eğitim hakkında 7-10 gün satın kriterlerine ulaşmak için gerekli olduğunu gözlemledim. Bu zamana kadar satın alma kriterleri ulaşamayan Fareler ek bir 5-7 gün daha ileri eğitime tabi tutulurlar. Ekstra 5. eğitimi gündüz hiçbir ilerleme olduğunda Biz test (olguların ~% 5) fareleri dahil değildir. Bu bozulmuş edimsel edinimi bazı farmakolojik ve genetik müdahalelerin bir sonucu olabilir ve bu nedenle belgelendirilmesi gerekir akılda tutmak önemlidir. </ Li> ≥ 20 pelet elde izleyen üç seans sonra, program 5 aktif kolu presler gıda pelet teslim tetiklemek hangi FR5/TO-5 saniye artar. FR5 programında eğitim üç gün sürer. * Farelerin daha sonra takviye ilerici oranı (PR) programında eğitilmiştir. PR test sırasında yanıt oranı çizelgesi aşağıdaki formül (en yakın tam sayıya yuvarlanır) kullanarak Richardson ve Roberts (1996) 11'e göre hesaplanır: = [5 e (R * 0.2)] – 5 R gıda zaten kazanılan ödülleri artı 1 sayısı (yani, sonraki güçlendiricidir) eşit olduğu. Böylece, bir gıda mükâfat sırayla aşağıdaki kazanmak için gerekli yanıtların sayısı: 1, 2, 4, 6, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 62, 77, 95 ve benzerleri. Tamamlanan son oranın kesim noktasıdır. Bir PR oturumu 1 saat en fazla sürer. Oturumun sona ermesi herhangi bir 10 dakikalık sürenin sonuçları kolu basın başarısızlık. Perforödülleri sayısı en az 3 gün üst üste ≤% 10 1 saatlik oturumda sapma kazanılan zaman donatı PR zamanlamaya mance sağlam sayılır. 4. Aşamalı Oranı Test ve Doğrulama Doğrulamak için PR görev yanıt edimsel gıda muhafaza, bir gıda ödül modüle bilinen kesme yanıt şu manipülasyonlar değerlendirebilir. Yürütmek için nispeten kolay bir test gıda için fare motivasyon durumu artırmak ve böylece kesme artacak gıda yoksunluğu olduğunu. Istikrarlı, temel performans elde edilinceye kadar Fareler ilk ad libitum besleme bir dönemde PR görev test edilmelidir. Son "temel" günlük gıda ertesi günü evde kafes kaldırılır ve fareler daha sonra 24 saat hızlı başladıktan sonra PR görev test edilmektedir. Ayrıca leptinin anorektik hormonunun periferik uygulanması kesme noktası üzerinde ters bir etkiye sahip olup olmadığı araştırıldıeşikleri. (AF Parlow, National Hormone ve Peptid Program, NIDDK) leptin steril PBS içinde eritildi. PR testi bir gün PBS bir IP enjeksiyonu takiben ve sonra leptin (5 mg / kg), ertesi gün enjeksiyonu takiben gerçekleştirildi. Leptin PR testinden önce bir saat enjekte edildi. Breakpoints eşleştirilmiş t-testi (GraphPad Prism) kullanılarak karşılaştırıldı. 5.. Temsilcisi Sonuçlar Donatı bir PR programı yanıt kesme modüle gıda yoksunluğu yeteneğini test ederken, biz Şekil 1'de gösterildiği gibi önemli kırılma noktalarını artırmak için bekliyoruz. Bu deneyde yiyecek yoksunluğu bir 24 saatlik dönemde, böylece gıda yoksunluğu gıda ödüllendirici etkisini artırır düşündüren serbest besleme bazal durumda elde edilenlere göre kesme bir ~ 3.6 kat artış sağladılar. T anorectic hormonunun aksine, periferik uygulanması leptin (5 mg / kg, ip) bir saat önceTestler, Şekil 2'de gösterildiği gibi yanıt kesme azaltılması gerekir. Şekil 1. Açlık gıda faydalı etkileri arttırır. Bir 24 saat hızlı anlamlı farelerde takviye ilerleyici bir oranı (PR) programı (n = 4) kesme noktaları artmıştır. Ortalama ± SEM; * p <.05. Şekil 2. Leptin farelerde gıda ödül azalır. Periferal leptin idaresi (5 mg / kg) farelere (n = 4) PR kesme tepkisi eşik azalmıştır. Ortalama ± SEM; * p <0.05.

Discussion

Edimsel Koşullanma görevleri gıda motivasyonel özelliklerinde değişiklikleri değerlendirmek için etkili bir araç sağlar. Gıda senin için kolu basına yazıda izni eğitim farelerde ve istikrarlı bir şekilde ayrıntılı deneysel prosedürleri donatı bir PR zamanlamaya tepki.

Tüketilen gıdanın miktarı ölçülerek gıda alımını etkileyen tüm faktörler gıda ödüllendirici etkisini modüle değil beri çaba tabanlı tepki önlemleri aynı okuma sağlamaz. Örneğin, sıçanlarda periferik 2-deoksiglukoz yönetimi tarafından kullanılabilecek glukoz tüketen tüketilen serbestçe mevcut gıda miktarını artırır ama gıda için ¹² PR görev mola noktaları değiştirmek için başarısız olur. Yanıt PR kesme ayrıca gıda ödülleri kalitesini değişiklikleri yansıtabilir. Örneğin, mola noktaları olumlu tatlı tadı ⁸ aşağıdaki şekilde sakaroz artışı için motivasyon gösteren sukroz konsantrasyonu ile ilişkilidir </s> kadar. İşte biz bu 24 saat gıda yoksunluğu önemli ölçüde farelerde HFHS gıda için PR kesme artırır göstermektedir. Bunun aksine olarak, leptin anorectic hormonunun periferik uygulanması önemli ölçüde farelerde HFHS yiyecek için noktalarını azaldığı bulunmuştur. Bu bulgular sıçanlarda ^12-14 gıda yoksunluğu ve ödül eşikleri üzerinde leptin daha önce bildirilen eylemleri ile uyumludur.

Bu protokol kullanılarak zaman akılda tutulması gereken önemli olduğunu edinimi gıda muhafaza yanıt edimsel önemli ölçüde düzenli eğitim (her 1-2 gün) ve bir yiyecek kısıtlaması rejimi uygulayarak fare motivasyonel devlet artırarak geliştirilmiştir. Ayrıca, farelerde daha karmaşık programları (örneğin, FR1 için FR5) için test sırasında değişken performans aza indirmek için önemli olan geçmeden önce takviye zamanında yanıt nispeten istikrarlı sergilerler sağlamak. Bu adımların uygulanması rağmen bazı değişkenliği elde etmek anormal değildirÖzellikle farklı fareler arasında. Bu nedenle, son derece tabi değişkenliği üzerinden kaldırmak mümkün olduğunda bir süre içinde-konular (tekrarlanan ölçümler) tasarım kullanılması önerilir. Içinde-konu testi stabil genetik modifikasyon (örn., nakavt karşı kontrol fareleri) araştırmak için mümkün olmasa da bu ilaçlar, lezyon veya akut (örneğin, optogenetic) genetik manipülasyon etkisini incelemek için kullanılabilir.

Şişmanlık ve obezite ile ilişkili hastalıklar dahil molekülleri ve nöral yolları tanımlamak için aciliyet arttı büyüyen bir sorun vardır. Biriken deliller, gıda özlem beynin ödül devrelerini önemli rolü vurgulamaktadır kalori alımı ve kilo artışı. PR görev gıda ödüllendirici etkileri, nörobiyolojik genetik veya farmakolojik manipülasyonlar etkisini ölçmek için değerli bir araçtır.

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu proje, Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Kanada Konseyi (355.881) ve Yenilik Kanada Vakfı hibe ile desteklenmiştir.

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

Fulton, S. Appetite and reward. Front. Neuroendocrinol. 31, 85-103 (2010).
Zheng, H., Lenard, N. R., Shin, A. C., Berthoud, H. R. Appetite control and energy balance regulation in the modern world: reward-driven brain overrides repletion signals. International journal of Obesity. 33, S8-S13 (2009).
Skinner, B. F. . The Behavior of Organisms: An Experimental Analysis. , (1938).
Hodos, W. Progressive ratio as a measure of reward strength. Science. 134, 943-944 (1961).
Hodos, W., Kalman, G. Effects of increment size and reinforcer volume on progressive ratio performance. J. Exp. Anal. Behav. 6, 387-392 (1963).
Stafford, D., LeSage, M. G., Glowa, J. R. Progressive-ratio schedules of drug delivery in the analysis of drug self-administration: a review. Psychopharmacology. , 139-169 (1998).
Glass, M. J., O’Hare, E., Cleary, J. P., Billington, C. J., Levine, A. S. The effect of naloxone on food-motivated behavior in the obese Zucker rat. Psychopharmacology (Berl). 141, 378-384 (1999).
Brennan, K., Roberts, D. C., Anisman, H., Merali, Z. Individual differences in sucrose consumption in the rat: motivational and neurochemical correlates of hedonia. Psychopharmacology (Berl). 157, 269-276 (2001).
Vaughan, C., Moore, M., Haskell-Luevano, C., Rowland, N. E. Food motivated behavior of melanocortin-4 receptor knockout mice under a progressive ratio schedule. Peptides. 27, 2829-2835 (2006).
Haluk, D. M., Wickman, K. Evaluation of study design variables and their impact on food-maintained operant responding in mice. Behav. Brain Res. 207, 394-401 (2010).
Richardson, N. R., Roberts, D. C. Progressive ratio schedules in drug self-administration studies in rats: a method to evaluate reinforcing efficacy. J. Neurosci. Methods. 66, 1-11 (1996).
Jewett, D. C., Cleary, J., Levine, A. S., Schaal, D. W., Thompson, T. Effects of neuropeptide Y, insulin, 2-deoxyglucose, and food deprivation on food-motivated behavior. Psychopharmacology (Berl). 120, 267-271 (1995).
Fulton, S., Woodside, B., Shizgal, P. Modulation of brain reward circuitry by leptin. Science. 287, 125-128 (2000).
Figlewicz, D. P., Bennett, J. L., Naleid, A. M., Davis, C., Grimm, J. W. Intraventricular insulin and leptin decrease sucrose self-administration in rats. Physiol. Behav. 89, 611-616 (2006).

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

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).