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

יחס מתקדמת, בתגובה על מזון עתיר שומן ו סוכר גבוהה ב טעים עכברים

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

את פרטי הדו"ח הנוכחי פרוטוקול מועסק על מנת למדוד את השפעת תגמול של מזון עתירת שומן אצל עכברים באמצעות יחס מתקדמת אופרנטית המשימה אוויר.

Abstract

מזונות עשירים בשומן וסוכר לתרום באופן משמעותי לשיעור יתר אכילה הסלמה של השמנת יתר. צריכה של מזון טעים יכול לייצר השפעה מתגמל המחזק פעולה התוצאה עמותות ומחזק התנהגות בעתיד כלפי קבלת מזונות אלו. ראיות הגדלת כי ההשפעות מתגמל של אנרגיה מזונות צפופים תפקיד עמוק אכילת יתר לבין התפתחות של השמנת יתר יש עניין מוגבר ללמוד את הגנים, מולקולות ואת המעגלים העצביים כי לווסת זכתה ^1,2 מזון. ההשפעה של גירויים שונים מתגמלת ניתן ללמוד על ידי מדידת נכונות לעבוד כדי להשיג אותם, כמו משימות אוויר אופרנטית ^3. מודלים אופרנטית מידה זכתה המזון הנרכש תגובות התנהגותיות מרצון כי מכוונות להשגת מזון. מדד נפוץ של כוח פרס הוא הליך אופרנטית המכונה יחס מתקדמת (PR) לוח זמנים של חיזוקים. ^4,5 ב t PRלשאול, בכפוף נדרש לבצע מספר גדל והולך של תגובות אופרנטית תמורה כל ברציפות. המחקר החלוצי של Hodos (1961) הראו כי מספר התגובות שנעשו כדי לקבל את הפרס האחרון, כינה נקודת עצירה, משמש כמדד של כוח זכתה ^4. בעוד הליכי אופרנטית כי שינויים מודדים שיעור התגובה לבדו לא יכול להפריד שינויים כוח זכתה מן שינויים קיבולת וביצועים, נקודת עצירה נגזר לוח הזמנים PR הוא מדד היטב תוקף של השפעות תגמול של מזון. פעילות יחסי הציבור נעשה שימוש נרחב על מנת להעריך את ההשפעה של תרופות מתגמלת של התעללות ומזון בחולדות (למשל, ^6-8), אבל במידה פחותה יותר בעכברים ^9. שימוש מוגבר של עכברים מהונדסים גנטית ותזונה המושרה במודלים של עכברים שמנים כבר הגבירו את הדרישה לנקיטת אמצעים התנהגותיים של גמול המזון בעכברים. במאמר הנוכחי, אנחנו פירוט החומרים והנהלים המשמשים להכשיר עכברים להגיב (מנוף, בעיתונות) על עתירת שומןגבוהה סוכר כדורי המזון על לוח הזמנים של חיזוק יחסי ציבור. אנו מראים כי התגובה סף נקודת עצירה להגדיל בעקבות מניעת מזון חריף עם הממשל להקטין את היקפי של ההורמון לפטין אנורקסית, ובכך לאמת את השימוש של הפרדיגמה מזון אופרנטית זה בעכברים.

Protocol

* Quick הצעדים החשובים ביותר. 1. מובילות הדרכה ובדיקה נעשית בתאי עכבר אופרנטית מצויד בשתי אולטרה לייט, מנופים נשלף 1 הממוקמים משני צדי קיבול המזון (ראה טבלה 1). אור גירוי ממוקם מעל ידית כל יש אור בבית בחלק העליון של הכלוב. מתקן גלולה ממוקם מחוץ לתא. כל תא שוכן בתוך תא קול ניחות עם מאוורר אוורור. צ'יימברס מחוברים למחשב PC עם תוכנה IV MedPC דרך "חכם שליטה" הממשלה הממשק. הערה: כאשר אולטרה לייט מנופים אינם זמינים מומלץ האף דחיפה לשמש בתגובה אופרנטית ללימודי עכבר. עם זאת, בשתי האפשרויות אנו מציעים מבחר של אולטרה לייט מנופים כמדד אמין יותר מוטיבציה לאור העובדה האף דוחפים תגובות יכול בדואר מופעלות על ידי גישוש מרחרח. התוכניות MedPC המשמשים להפעלת משימות אופרנטית כתובים קוד סימון Medstate שבו המשתמש יכול ללמוד בעזרתו של המדריך תכנות סיפק. תכנות מספק גמישות למשתמש לשנות קודים קיימים או ליצור פרמטרים ניסויים ייחודיים. קודים מסוימים ניתן לקבל בחינם מ מד Associates "מאגר Medstate סימון" http://www.mednr.com . קודים נוספים ניתן לרכוש מד מן Associates. 2. עכבר מעגל והגבלת מזון על עכברים ההגעה הם הקבוצה שוכנו במשך לפחות 10 ימים להתאקלם כדי מחזור הפוכה 12 אור / חושך H ובתנאי עם גישה כרצונך לרמת האוכל והמים. במקרה שלנו אנו משתמשים מבוגרים C57BL / 6 עכברים שנרכשו נהר צ'רלס (סנט QC קונסטנט,). כל המניפולציות עכבר וניסויים התנהגותיים מבוצעות במהלך מחזור החושך. כל הפרוcedures של שימוש בבעלי חיים אושרו על ידי ועדת טיפול בבעלי חיים CRCHUM. עכברים הם ביחידות לאחר מכן, שכן מזון מוגבלת (70% מכלל צריכת המזון היומית שלהם) עד שהם מגיעים 90-95% חופשי האכלה משקל הגוף על מנת לאפשר רכישת המנוף, עיתונאים להגיב. עכברים נמסרו המכסה היומית שלהם של אוכל בכלוב הביתה לאחר סיום הפגישה. כאשר הגיע ההפסד 5-10% במשקל, מזון מדי יום המוקצב מותאם לייצב את משקלי הגוף התחתון עבור יתרת תקופת האימונים. פעם אחת עכברים השיגו קריטריון רכישה (ראה להלן) הם מחזירים את לוח הזמנים libitum מודעות האכלה. עכברים להחזיר את משקל הגוף איבד כ 3-4 ימים. עכברים מטופלים בחדר הבדיקה במשך 3 ימים ברציפות לפני האימון הראשון. יום לפני תחילת האימון 10-15 עתירי שומן גבוהה סוכר (HFHS) כדורי ממוקמים לכלוב בבית כדי למנוע את ההשפעה הפוטנציאלית של neophobia אוכל על performan אופרנטיתלספירה. אנו משתמשים HFHS 20 מ"ג, ללא אבק, מזון כדורי דיוק (14 מ"ג גם זמין) המכיל קק"ל 48.9% כשומן (Serv ביו, Frenchtown, NJ). 3. אופרנטית הדרכה עכברים מאומנים תחילה ללחוץ על הדוושה על יחס קבוע (FR) -1 לוח הזמנים חיזוק לפיה עיתונאים ידית אחת מעוררת את המסירה של גלולה מזון קיבול. רק המנוף הוא יועד "פעילה" (מפעילה מסירת הפרס מזון) והקצאת מנופים על ימין ועל שמאל הוא מתאזן בין עכברים. חשוב להוסיף לפחות פסק זמן 5 2 (אל) ללוח הזמנים FR1 (FR1/TO-5), שבמהלכה הידית, לחיצה נוספת לא תביא משלוח של גלולה מזון. תקופה זו מאפשרת זמן עכברים לצרוך גלולה מזון, פסקי זמן ארוכים יותר עם זאת ניתן להשתמש, אם הנסיין מרגיש שזה הכרחי במודל העכברים. כל אימון נמשך FR 1 שעה או כאשר 50 כדורי כבר נמסרו. * Quick רכישת קריטריונים: </ Strong> הקריטריונים המשמשים לקביעת רכישת מזון לשמור אופרנטית להגיב כולל: (1) מספר מינימלי של תגובות והתגמולים שנצברו פעילים, (2) מידה של אפליה בין מנופים פעילים פעיל, ו (3) בין מפגשים ביצועים ויציבות. עכברים המציגים אפליה של ≥ 03:01 על המנוף פעיל מול לא פעיל וקבלת ≥ 20 פרסים בכל הפעלה על פני שלוש ישיבות רצופות נחשבות להשיג קריטריונים רכישת 10. ראינו כי רוב (~ 75%) של C57BL6 עכברים דורשים כ 7-10 ימים של אימונים כדי להשיג קריטריון רכישה. עכברים שאינם מגיעים קריטריונים רכישה בשלב זה לעבור הכשרה נוספת, לתקופה של 5-7 ימים נוספים. אנו לא כוללים עכברים של בדיקות (~ 5% מהמקרים) כאשר אין התקדמות של יום אימונים נוסף 5. חשוב לזכור כי רכישת אופרנטית לקוי עשוי להיות תוצאה של התערבויות פרמקולוגיות גנטיים מסוימים, ועל כן עליך להיות מתועד. </ Li> לאחר שלושה מפגשים רצופים של קבלת ≥ 20 כדורי, לוח הזמנים הוא עלה ל FR5/TO-5 שניות בו 5 בתי המנוף הפעילים לעורר את אספקת המזון גלולה. הדרכה על לוח הזמנים FR5 נמשך שלושה ימים. * העכברים מאומנים אז ביחס ללוח הזמנים מתקדמת (PR) של חיזוק. יחס התגובה לוח הזמנים במהלך הבדיקה PR ניתן לחשב על פי ריצ'רדסון רוברטס (1996) 11 באמצעות הנוסחה הבאה (מעוגל למספר השלם הקרוב ביותר): = [5 E (R * 0.2)] – 5 כאשר R שווה למספר פרסים המזון שנצברו כבר פלוס 1 (כלומר, חיזוק הבא). לכן, את מספר התגובות הדרושות כדי להרוויח שכר אוכל לעקוב אחר הסדר: 1, 2, 4, 6, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 62, 77, 95 וכן הלאה. היחס הסופי הושלמה הוא נקודת עצירה. מפגש הסברה נמשך לכל היותר שעה 1. אי ללחוץ על הדוושה בכל התקופה תוצאות 10 דקות לסיום הפגישה. הביצועיםmance על לוח הזמנים של חיזוק יחסי ציבור נחשבת יציבה כאשר מספר פרסים זכה בעוד כמה שעות 1 חורג הפעלה של 10% ≤ לפחות 3 ימים רצופים. 4. יחס בדיקות אימות מתקדמת כדי לאמת את המזון נשמר אופרנטית להגיב במשימה יחסי ציבור, אפשר להעריך להגיב נקודת עצירה מניפולציות הבאים ידועים לווסת גמול מזון. מבחן קל יחסית לבצע היא מניעת מזון אשר יגביר את המוטיבציה של המדינה העכבר למזון ועל ידי כך להגדיל את נקודות עצירה. עכברים תחילה להיבדק במשימה יחסי ציבור במשך תקופה של האכלה libitum המודעה עד ביצועים יציבים, הבסיס מושגת. יום אחרי האוכל האחרון "הבסיס" יום יוסר כלוב הביתה עכברים נבדקים ואז 24 שעות לאחר תחילת הצום במשימה יחסי ציבור. חקרנו גם אם הממשל היקפי של ההורמון לפטין אנורקסית תהיה השפעה הפוכה על נקודת עצירהספי. לפטין (AF Parlow, הורמון הלאומי תוכנית פפטיד, NIDDK) פורקה ב PBS סטרילית. יחסי ציבור בדיקות בוצעה לאחר הזרקת ה-IP של PBS ביום אחד ולאחר מכן ביצוע הזרקה של לפטין ביום (5 מ"ג / ק"ג) הבאה. לפטין היה מוזרק שעה לפני המבחן יחסי ציבור. Breakpoints הושוו באמצעות מבחן t מזווג (פריזמה GraphPad). 5. נציג תוצאות כאשר בודקים את היכולת של מניעת מזון לווסת נקודת עצירה להגיב על לוח הזמנים של חיזוק יחסי ציבור, אנו מצפים להגדיל באופן משמעותי breakpoints כפי שמוצג באיור 1. בניסוי זה זמן של 24 שעות של מניעת מזון המיוצר על ~ 3.6 פי הגידול breakpoints בהשוואה לאלו שהושגו המדינה האכלה חופשית הבסיס ובכך טוען כי מניעת מזון מגביר את השפעת תגמול של מזון. במנהל, לעומת זאת, היקפי של ההורמון לפטין אנורקסית (5 מ"ג / ק"ג, IP) 1 שעה לפני testing צריך להקטין נקודת עצירה להגיב כפי שמוצג באיור 2. באיור 1. צום מגביר את ההשפעות מתגמל של מזון. מהיר 24 שעות גדל באופן משמעותי breakpoints על יחס לוח זמנים מתקדמת (PR) של חיזוק בעכברים (n = 4). ממוצע ± SEM; * p <0.05. איור 2. לפטין מפחית זכתה המזון בעכברים. הממשל לפטין היקפי (5 מ"ג / ק"ג) ירד תגובה יחסי ציבור סף נקודת עצירה בעכברים (n = 4). ממוצע ± SEM; * p <0.05.

Discussion

משימות התנייה תפעולית לספק אמצעי יעיל כדי להעריך את השינויים במאפייני מוטיבציה של מזון. הפרוצדורות המפורטים בהיתר את המאמר הנוכחי עכברים הדרכה מנוף לחץ עבור תגמולים מזון ביציבות להגיב על לוח הזמנים של חיזוק יחסי ציבור.

מדידת כמות המזון הנצרכת אינה מספקת את ההודעה כמו מאמץ מבוססי אמצעים תגובה מאז לא כל הגורמים המשפיעים על צריכת המזון לווסת את ההשפעות מתגמל של מזון. לדוגמה, ומכלה לניצול הגלוקוז על ידי מינהל 2-deoxyglucose היקפי בחולדות מגדיל את כמות המזון הנצרכת זמין בחינם, אבל לא מצליח לשנות את נקודות מעבר במשימה יחסי ציבור למזון ^12. נקודת עצירה יחסי הציבור מגיב יכול גם לשקף את השינויים באיכות הפירות והמזון. לדוגמה, נקודות מעבר מתואמים חיובית עם ריכוז סוכרוז הוכחת כי המוטיבציה עולה סוכרוז באופן הבא טעם מתוק ⁸ </sאת>. כאן אנו מראים כי מניעת מזון 24 שעות מגדילה באופן משמעותי breakpoints יחסי ציבור למזון HFHS בעכברים. לעומת זאת, מצאנו כי הממשל היקפי של ההורמון לפטין אנורקסית מקטין באופן משמעותי נקודות עצירה לאוכל HFHS בעכברים. ממצאים אלה עולים בקנה אחד עם פעולות שפורסמו בעבר על קיפוח מזון לפטין על סף שכר חולדות ^12-14.

בעת שימוש בפרוטוקול זה חשוב לזכור כי רכישת המזון נשמר אופרנטית להגיב משופרת באופן משמעותי על ידי אימון קבוע (כל 1-2 ימים) ועל ידי הגדלת מדינה מוטיבציה של העכבר על ידי יישום משטר הגבלת מזון. כמו כן, להבטיח כי עכברים להפגין יציבות יחסית להגיב על לוח הזמנים 1 חיזוק לפני שעבר לוחות זמנים יותר מורכבים (למשל, כדי FR1 FR5) היא המפתח לצמצום הביצועים משתנה במהלך הבדיקה. למרות היישום של הצעדים האלה, אין זה יוצא דופן לקבל כמה השתנותבמיוחד בין עכברים שונים. מסיבה זו, מומלץ מאוד להשתמש בתוך כל הנבדקים (צעדים חוזרים ונשנים) עיצוב כאשר ניתן להסיר על השתנות הנושא. למרות הנושא, תוך בדיקה לא ניתן לחקור שינויים גנטיים יציבים (כלומר, נוק אאוט לעומת עכברים שליטה) ניתן להשתמש בו כדי לבחון את השפעתם של סמים, פצעים או מניפולציות גנטיות (למשל, optogenetic) חריפה.

מחלות השמנה והשמנת יתר הקשורה הן בעיה הולכת וגדלה, כי הגדילה את הדחיפות לזהות מולקולות מסלולים עצביים המעורבים. צבירת ראיות מדגיש את התפקיד החשוב של המערכת החשמלית במוח שכר תשוקה לאוכל, צריכת הקלוריות מוגברת ועלייה במשקל. המשימה יחסי ציבור הוא כלי בעל ערך למדידת ההשפעה של מניפולציות הנוירוביולוגי, גנטית או תרופתי על ההשפעות מתגמל של מזון.

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

פרויקט זה נתמך על ידי תרומות של מדעי הטבע וההנדסה מועצת המחקר של קנדה (355881) וקרן קנדי עבור חדשנות.

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).