Method Article
המחקר הנוכחי מעריך הליך חדשני להערכת השפעות חיזוק של פתרונות טעימים בחולדות מעבדה: ניהול עצמי intraoral. לשם כך, בתגובה אופרנטית (כלומר ידית לחיצה) לחליטות intraoral של פתרונות מתוקים בריכוזים שונים נמדדה על לוחות זמנים של יחסים מתמשכים והדרגתיים של חיזוק.
מאמר זה מתאר שיטה חדשה ללימוד הבסיס ביו ההתנהגותי של התמכרות לאוכל. שיטה זו משלבת את המרכיב כירורגית של תגובתיות טעם בהיבטים התנהגותיים של ממשל עצמי אופרנטית של תרופות. תחת הרדמה כללית קצרה מאוד, חולדות מושתלות עם צינורית intraoral (IO) המאפשרת אספקה של פתרונות בדיקה ישירות בחלל הפה. אז בעלי חיים נבדקים בתאי אופרנטית ממשל עצמי לפיה הם יכולים ללחוץ על ידית כדי לקבל חליטות IO של פתרונות בדיקה. יש ממשל עצמי IO מספר יתרונות על פני הפרוצדורות שכרוכות בשתיית תמיסה מזרבובית או אופרנטית להגיב לכדוריות או פתרונות נמסרו בקיבול מוצק. כאן, אנו מראים כי ממשל עצמי IO יכול להיות מועסק על מנת ללמוד מנהל עצמי של סירופ התירס העתיר פרוקטוז (HFCS). חולדות נבדקו ראשונה לממשל עצמי על פי לוח זמנים יחס מתקדם (PR), אשר מעריך את הסכום המקסימאלי של אופהתנהגות erant שיהיה נפלטת לריכוזים שונים של HFCS (כלומר 8%, 25%, ו50%). בעקבות בדיקה זו, חולדות למילוי עצמי ריכוזים אלה בלוח זמנים מתמשך של חיזוק (כלומר עירוי אחת לכל מנוף לחץ) ל10 ימים רצופים (מושב 1 / יום, כל 3 שעות שנמשכו), ולאחר מכן הם היו להערכה מחדש בלוח הזמנים של יחסי הציבור . בלוח הזמנים של חיזוק הרציף, חולדות לקחו פחות חליטות של ריכוזים גבוהים יותר, אם כי הריכוז הנמוך ביותר של HFCS (8%) שמר על ממשל עצמי משתנה יותר. יתר על כן, בדיקות יחסי הציבור גילו כי 8% ערך חיזוק נמוך מ25% ו50%. תוצאות אלו מצביעות על כך שממשל עצמי IO יכול להיות מועסק על מנת ללמוד רכישה ותחזוקה של להגיב לפתרונות מתוקים. הרגישות של התגובה אופרנטית להבדלים בריכוז ואת לוח זמנים של חיזוקים עושה IO מנהל עצמי הליך אידיאלי לחקור נוירוביולוגיה של הצריכה מרצון of ממתקים.
המחקר של הבסיס הנוירוביולוגי וההתנהגותי של התמכרות למזון מסתמך על התצפיות ש, בדומה לתרופות של התעללות, צריכת יתר של מזונות טעימים מקדמת תלות התנהגותית 1-4 וגורם לשינויים במעגלי גמול במוח בבני האדם 5-6 ומעבדה בעלי החיים 7-8. אבל, בעוד ישנם כמה פרוטוקולים ונהלים לחקר התכונות ממכרות של סמים של התעללות בחולדות מעבדה, התאמת שיטות אלה על מנת להעריך התנהגויות "ממכרות" הנגרמות על ידי מזון מציב אתגרים ייחודיים. מטרת המחקר הנוכחי הייתה ליישם עקרונות של (IV) ממשל עצמי אופרנטית תוך ורידי בסמים כדי החקירה של ממשל עצמי אופרנטית של פתרונות מתוקים מועברים על ידי עירוי intraoral (IO). המתוק המועסקים היה סירופ תירס העתיר פרוקטוז (HFCS), כי, אם כי שנוי במחלוקת, יש ראיות כי HFCS עשוי להיות קשור למגיפה המודרנית של השמנת יתר 9-12.
באופן מסורתי, חליטות IO מועברות ללמוד את טעם הערב של tastants בניסויי תגובתיות טעם 13. בקצרה, צינורית IO היא מושתלת בניתוח לתוך הלחי של חולדות וחליטות IO של פתרונות שונים מועברים באופן פסיבי 14. המטרה היא ללמוד את תגובות orofacial של בעלי החיים לtastants. עם זאת, קנולה לIO יש גם מושתל באופן כרוני בחיך של חולדות כדי לקבוע אם הם היו לומדים ללחוץ על מנוף לפתרונות להשרות עצמי ישירות לתוך חלל הפה שלהם, ולכן הטווח IO הזרקה עצמית 15-17. במחקר הנוכחי, אנו מתארים הליך אשר מנצל ניתוח קטן וזה מאפשר בדיקת מנהל עצמי אופרנטית לטווח ארוך. יש הליך זה יש מספר יתרונות משמעותיים על פני הליכים מסורתיים שכוללים שתיית פתרון מזרבובית (א), או אופרנטית להגיב לכדורים מוצקים (ב), או אופרנטית להגיב לטיפין של נוזל מועברות בקיבול(ג).
בהשוואה ל( א), מנהל עצמי IO כרוך תגובה אופרנטית (כלומר לחיצה על מנוף) ולכן זה אפשרי לשנות את לוח הזמנים המסדירים את מערכת היחסים בין דרישות תגובה ואספקה של חליטות IO. לדוגמא, על ידי העסקת יחס מתקדם לוח זמנים (PR), לפיה תשובות הנדרשות לחליטות רצופות להגדיל באופן אקספוננציאלי בתוך מושב 18, אפשר להעריך כמה בעלי חיים "רוצה" העירוי הבא 19. היבט חשוב זה של התנהגות "מחפשת" לא ניתן להעריך מתי חיות לשתות פתרון מזרבובית, אלא אם כן מנגנון מיוחד השולט באספקת נוזלים ועוקב אחר תגובות מועסק 20. יתר על כן, ממשל עצמי IO מספק מתכוון להשוות התנהגויות מונעות על ידי גירויי חיזוק שונים. כלומר, זה אפשרי להשוות אופרנטית להגיב מתוחזק ע"י ממתקים וחיזוקים אחרים כגון תרופות של התעללות במה שנקרא "לימודי חילוף."
בהשוואה ל( ב), מנהל עצמי IO מאפשר בדיקה של כל ריכוז וכל נפח של כל תוסף מזון מסיס במים. זה קריטי כדי ללמוד את התנהגות המונעת על ידי ממתקים כגון HFCS כי, למיטב ידיעתנו, אין כדורים זמינים מסחרי מוצקים של פרוקטוז, או שילובי פרוקטוז גלוקוז ביחסים שונים, שיהיה מתאים לתאי אופרנטית. כמו כן, את החשיבות של שליטה ומניפולצית יחסי ריכוז / נפח היא חובה בניסויים שבם הצריכה יכולה להיות מווסתת על ידי שני את הערך הקלורי של פתרון (שמוביל לשובע תזונתי ספציפית) ועל ידי כמה מפתרון שיכול להיות נצרך בתוך ניתנו פרק זמן (כלומר מלאות) 21. ממשל עצמי IO גם מקצר את העיכוב בין התגובה אופרנטית והמסירה של החיזוק הראשוני, גורם שממלא תפקיד חשוב ברכישה וmainteננסי של התנהגות 16,22-23 אופרנטית.
לבסוף, בהשוואה ל( ג), מנהל עצמי IO מאפשר המשלוח של חליטות IO פסיביות של כמויות מבוקרות של פתרון המבחן, וזה הופך אותו ניתן למדוד את תגובות orofacial של "טעם" (תגובה נהנתנית אובייקטיבית כגון בליטות לשון 24 -25) והאם התגובות הללו להשתנות במהלך ממשל עצמי IO. יתר על כן, היכולת לנהל חליטות IO פסיביות יש יישומים משמעותיים למחקר של הישנות לאוכל שוחרת. כלומר, במחקרים של מנהל עצמי בסמים IV, לאחר תקופות של הכחדה, מספרים ראשוניים בסמים (כלומר ממשל של מנה קטנה של התרופה 26) יכול "להחזיר" להגיב 27-28. לכן, היכולת לספק חליטות IO ללא כל פעולה מצידו של בעל החיים יכולה לשמש גם כדי ללמוד "אוכל" דרוך השבה, כמו גם כינון צלב פוטנציאלי בין מזון ותרופות של התעללות.
IO מנהל עצמי של פתרונות מתוקים הוא גם עדיף על IV ומנהל עצמי תוך קיבה. למעשה, למרות IV חליטות של פרוקטוז בשני בני אדם וחיות מעבדה לייצר השלכות פיסיולוגיות דומות לאלו שנצפו בעקבות הצריכה אוראלית 29-31, זה מודל גרוע של כמה ממתקים הם בדרך כלל נצרכו (כלומר דרך הפה). יתר על כן, התעורר אצלם אותות היוצר על ידי לעיסה להעניק מידע חשוב על טעם הערב של אוכל, וכאשר בשלב זה של תהליך העיכול מושמט, הפיתוח של התנהגויות הסתגלותי כגון אכילת יתר מצטמצם 32-33.
1. טיפול בבעלי חיים ושיכון
כל הניסויים אושרו על ידי ועדת הטיפול בבעלי חיים מאוניברסיטת Guelph, ומתבצעים בהתאם להמלצות של המועצה הקנדית על טיפול בבעלי חיים. המחקר הנוכחי כולל 22 זכר בוגר חולדות ספראג-Dawley (צ'ארלס ריבר, QC) במשקל 200-225 גרם בתחילת הניסוי.
2. כירורגיה Cannulation intraoral: חומרים ונהלים
Intraoral הניתוח (IO) וחומרים המתוארים בLimebeer et al. 14
שיכוך כאבים והרדמה
פרוצדורות כירורגיות
תן חולדות 3-5 ימים כדי להתאושש מניתוח לפני תחילת הניסוי.
3. נהלי ממשל עצמי IO
מנגנון
לממשל עצמי, תאי התניה אופרנטית פרספקס משמשים, וכל תא מוקף בתיבת דיקט הפחתת צליל גדולה יותר. כל תא התניה אופרנטית יש אור בבית (28 V) ושתי ידיות נשלפים (פעילה ולא פעילים) ממוקם בצדדים מנוגדים של החדר, 8 ס"מ מעל הרצפה. המנוף הפעיל מחובר לפסקים ממוקמים משאבת עירויide תא בידוד הקול ואור לבן (W 28) ממוקם 3 ס"מ מעליו לשמש אור גירוי יחד עם המשלוח של חליטות IO. המנוף פעיל משמש לשליטה לתחילת מחקר, התנהגות אופרנטית nonreinforced; לחיצת ידית זו אין תוצאה, אבל כל בתי נרשמים.
מזון
מניעת מזון
על מנת להקל את רכישתIO ממשל עצמי, אך לקדם את הצמיחה נורמלית, הם רכבו על אופני חולדות בתקופות של מחסור באוכל וגישה כרצונך מודעה לאוכל עכברים רגיל.
הליך ניהול עצמי הכללי IO
אופרנטית להגיב לחליטות IO של HFCS מוערך על יחסי ציבור ולוחות זמנים מתמשכים של חיזוק. חולדות נבדקו במנהל עצמי IO עד הצריכה היא יציבה כפי שהוגדר על ידי: 1) הבדל משמעותי בתגובה בין פעיל וinactive מנופים לפחות 2 מפגשים רצופים, ו 2) וריאציה פחות מ 20% במספרם של חליטות הרוויחו בכל הפעלה ל2 מפגשים רצופים. כל פגישה מתחילה בשעה 6 למחזור הכהה ונמשכת 3 שעות. שלב הרכישה מורכב מ10 מפגשי מנהל עצמי ברציפות IO על לוח זמנים מתמשכים של חיזוק, וחולדות מקבלות יחסי ציבור מבחן 24 שעות בודדות לפני תחילת הרכישה (אני מבחן יחסי ציבור) ו24 שעות לאחר פגישת הרכישה הסופית (מבחן יחסי ציבור השני). לבדיקות יחסי ציבור, נקודת העצירה (BP) מוגדרת כעירוי האחרון התקבל לפני הפסקת להגיב על המנוף הפעיל במשך שעה לפחות 1 18.
נתוני מנהל עצמי מנותחים באמצעות ניתוח מדידות חוזר שני גורמים שונים (ANOVA). השוואות מרובות בשיטת הסטודנט-ניומן-Keuls (α = 0.05) הועסקו לחקור כל אינטראקציות משמעותיות או תופעות עיקריות.
רכישה של ממשל עצמי IO
איור 3 מייצג אופרנטית להגיב על המנופים הפעילים ולא הפעילים בממשל עצמי של 8%, 25%, או 50% HFCS ל10 מפגשים רצופים. חולדות לרכוש IO מנהל עצמי של HFCS בתוך שלוש הפגישות הראשונות ולשמור על מנוף פעיל יציב להגיב (כמתואר לעיל) לשארית רכישה. הבדלי ריכוז תלוי בתגובות מנוף פעילים ניכרים גם: לעומת 25%, בתגובה היא נמוכה באופן משמעותי בחולדות% 50 ניהול עצמי HFCS. הריכוז הנמוך ביותר שנבדק (8%) שומר על רמה בינונית של אופרנטית להגיב מאופיינת בשונות גבוהות יותר בצריכה פרטיות.
בדיקות יחס הפרוגרסיבית
תגובות פעילים מנוף וBP על בדיקות יחסי הציבור מיוצגות באיורים 4 ו -5 בהתאמה. במבחן אני, יש צנוע להגיב לכל הריכוזים של HFCS. עם זאת, הבדלים בין קבוצות מופיעים על המבחן השני עם ריכוזים גבוהים יותר להוליד יותר להגיב וBPS גבוה יותר.
איור 1. צינורית IO שלמה עם סוף אוגן, דיסק רשת (משמאל) עם הדיסקים גמישים ורשת נוספים הנדרשים כדי לאבטח את הצינורית מושתלת פעם (מימין).
איור 2. בורג ניילון לפני השינויים (משמאל). בורג ניילון (מימין) לאחר הסרת הראש והתוספת של חריץ 2 מ"מ לאורכו של החוט.
"Src =" es/ftp_upload/50956/50956fig3highres.jpg / files/ftp_upload/50956/50956fig3.jpg "/>
מספר איור 3. ממוצע (SEM) של תגובות מנוף פעילות ולא פעילים שנעשו על ידי חולדות להגיב על לוח זמנים מתמשכים של חיזוק ל8% (n = 6), 25% (n = 8) או 50% (n = 8) גבוה פרוקטוז סירופ תירס. הכוכבית יחידה וכפולה מייצגת הבדלים בין קבוצות משמעותיות בתגובות מנוף פעילים בין חולדות% ניהול עצמי 25 ו50%, ו25% ו -8%, בהתאמה (p <0.05).
מספר איור 4 ממוצע (SEM) של תגובות מנוף פעילים על ידי חולדות להגיב על לוח הזמנים של יחסי ציבור עבור 8%, 25%, או 50% HFCS חולדות נבדקו פעמיים על לוח הזמנים של יחסי הציבור;.. לפני (אני מבחן יחסי ציבור) והבא ( יחסי ציבור המבחן השני) להגיב לאותו שיתוףncentration של HFCS ל10 ימים של ממשל עצמי IO על לוח זמנים מתמשכים של חיזוק. הכוכבית בודדת מציינת הבדל משמעותי בתגובות מנוף פעילים בין יחסי ציבור מבחן אני ויחסי ציבור המבחן השני. הכוכבית הכפולה מצביעה על הבדלים בין קבוצות משמעותיות בתגובות מנוף פעילים בהשוואה לקבוצה של 8% (p <0.05).
נקודת עצירה איור 5. ממוצע (SEM) מושגת על ידי חולדות להגיב ביחסי ציבור עבור 8%, 25%, או 50% HFCS. הכוכבית בודדת מציינת הבדל משמעותי בתגובות מנוף פעילים בין יחסי ציבור מבחן אני ויחסי ציבור המבחן השני. הכוכבית הכפולה מצביעה על הבדלים בין קבוצות משמעותיות בתגובות מנוף פעילים בהשוואה לקבוצה של 8% (p <0.05).
המחקר הנוכחי מדגים גישה חדשנית להערכת מאפייני חיזוק של פתרונות מתוקים על ידי שילוב של השיטות מועסקות באופן מסורתי כדי ללמוד את התנהגות המונעת על ידי תרופות של התעללות (מנהל עצמי אופרנטית תוך ורידי) ולהעריך את טעם הערב של tastants (תגובתיות טעם באמצעות חליטות intraoral). לשם כך, בהרדמה מושרה isoflurane קצר מאוד, חולדות מושתלות עם צינורית IO המאפשרת אספקת פתרונות בדיקה ישירות לתוך הפה שלהם. בעקבות התאוששות מניתוח, בעלי החיים נבדקים בתאי אופרנטית ממשל עצמי לפיה הם יכולים ללחוץ על ידית כדי לקבל חליטות IO של פתרונות בדיקה.
באמצעות הליך הממשל עצמי IO הקמנו כי: 1) חולדות לרכוש ולתחזק IO מנהל עצמי של ריכוזים שונים של HFCS; 2) חולדות להתאים את התנהגות הממשל העצמי שלהם בהתאם לריכוזים שונים של HFCS: 3) concentratio גבוה יותר NS של HFCS לעורר גבוה יותר להגיב בלוח זמנים של יחסי ציבור של ממשל עצמי.
תוצאות אלו עולה בבירור כי IO התנהגות ממשל עצמי מוסדרת על ידי ההשלכות שלאחר ingestional של HFCS. למעשה, על פי לוח זמנים מתמשכים של חיזוק, חולדות לקחת פחות חליטות כאשר הריכוז גבוה יותר (השווה 25% ו50% באיור 3). יתר על כן, ריכוז נמוך של HFCS (8%) שומר על ממשל עצמי משתנה על פי לוח זמנים רציפים, ובדיקת יחסי הציבור מצביעה על כך שיש לו 8% ערך חיזוק נמוך יותר ביחס ל25% ו50%. דפוסי התנהגות אלה משקפים באופן הדוק אלה שנצפו כאשר חולדות עצמית לנהל מינונים שונים של תרופות של התעללות 34-36. זהו המחקר הראשון להדגים ממשל עצמי intraoral אופרנטית של סירופ התירס העתיר פרוקטוז בחולדות מעבדה, וכדי לוודא שהתנהגות מנהל עצמי נשלטת על ידי ההשלכות תזונתיות של סוכר המסוים הזה.
ove_content "> כאשר העסקת מנהל עצמי IO, חשוב לקחת בחשבון נושא פרוצדורלי. כאשר החיה מושם לתוך התא אופרנטית וצינורית IO שלה מחוברת לצינורות Tygon, יש את האפשרות של ניתוק במהלך הפגישה . כדי למנוע ולתקן בעיה זו, הוא חיוני לעתים קרובות כדי לראות את בעלי החיים לדליפות (כלומר לבדוק להצטברות נוזלים שניכרה בכובע הראש). בנוסף, כ 50-70 מ"מ של יציאות צינורית IO מ אחורי של בעלי החיים, וכתוצאה מכך, ניתן ללעוס את צינורית IO כאשר החולדות נמצאות בכלוב בבית שלהם. כדי לתקן בעיה זו, מחבר יכול להיות בנוי ממחט 20 G כדי להחליף את החלק החסר של צינורית IO. במקרים קיצוניים, ניתן להחליף את כל הצינורית על ידי חזרה על הניתוח.הליך הניהול עצמי IO מציע רומן וגישה חדשנית כדי לענות על שאלות חשובות לגבי neurobioloבסיס gical וההתנהגותי של התמכרות לאוכל. ראשית, ברור כי גורם תורם לעודף המשקל וההשמנה היא צריכת יתר של מזונות המעודנים עם תוספות כגון ממתיקים כדי לשפר את טעם הערב 1-4. ישנן מספר ממתיקים שאינם בשימוש נפוץ במזונות, שונה במבנה, ולכן ערך הקלורי ולטעום 37. תפקידם של הבדלים אלה בקידום הצריכה מוגזמת יכול להיחקר באופן שיטתי באמצעות ממשל עצמי IO. שנית, זמינות של מזון ממכר לא יכולה להיות הקובע הבלעדי של מנהל עצמי מוגזם, כמו במקרה של תרופות של התעללות, הבדלים / נקודות תורפה אדם חייבת גם לשחק תפקיד 38-39. ממשל עצמי IO, בגלל הרכיב ההתנהגותי הפעיל ומדידה שלה, יכול לזהות פנוטיפים פגיעים ומכאן לאפשר חקירה של הבדלים גנטיים ואפיגנטיים הבסיסיים. שלישית, ממשל עצמי IO יכול להישמר לתקופות זמן ארוכות, ומכאן הלואגף החקירה של וקושרת הנוירוביולוגי של הצריכה מרצון של מזון ממכר והשמנת יתר נגרם דיאטה. הרביעית, ניתן לבצע מחקרי מנהל עצמי IV ו IO במקביל לזהות גורמים הנוירוביולוגי משותפים כי הם מעורבים בוויסות של הצריכה ולהרע למבקשי גמול כפייתיים. לבסוף, שוב בגלל מרכיב התנהגות הפעיל ומדידה שלה, ממשל עצמי IO יכול להיות מועסק על מנת לבדוק גישות תרופתי חדשות לצמצום הצריכה מופרזת של מזון טעים מאוד.
המחברים שיש מה לחשוף.
מחקרים אלה נתמכו על ידי מענקים ממועצת מדעי הטבע והנדסת מחקר של קנדה (NSERC) לפלורידה ומלגות לתארים מתקדמים קנדיים (CGSD) מNSERC לAM.L.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
Meloxicam | Boehringer Ingelheim Canada Ltd. | From the Ontario Veterinary College pharmacy | |
Procaine Penicillin G | Pen Aqueous, Wyeth Animal Health | From the Ontario Veterinary College pharmacy | |
Lidocaine HCl 2% | From the Ontario Veterinary College pharmacy | ||
Marcaine 0.5 % | From the Ontario Veterinary College pharmacy | ||
Lubricating eye ointment | Product can be bought at any pharmacy | ||
2% Lidocaine Viscous Oral (Topical Anesthetic) | Pharmascience Inc. | CDMV # 14705 | 100 ml bottle |
Isoflurane USP | Pharmaceutical Partners of Canada | CDMV # 108737 | 250 ml bottle |
Bacti-Stat | Merck Sante Animale | CDMV # 6449 | 3.785 L bottle |
Isopropyl alcohol (70%) | Perdu Pharma | Fisher # MPX18404 | 4 L bottle |
Betadine 10% | McKesson Canada | CDMV # 104826 | 500 ml bottle |
Super Germiphene | Ceva Animal Health | CDMV # 103629 | 454 ml bottle |
Chlorhexidene (Novadent) | Zoetis | CDMV # 8908 | 236 ml bottle |
High Fructose Corn Syrup | Natures Flavours | HFCS-55 | 1 gal bottle |
Materials | |||
PE90 tubing | Becton Dickinson and Company | VWR # CA-63019-080A | 100 ft/coil |
PE160 tubing | Becton Dickinson and Company | VWR # CA-63018-747 | 100 ft/coil |
Polypropylene Mesh | Small Parts Inc. | CMP-0297-D | |
Soldering iron | Product can be bought at any hardware store | ||
#64 Elastic bands | Staples Office supplies | Item # 13556 | Product can be bought at any office supply store |
15 G Thin-walled 3.5 in needles | VWR # CABD1108 | 12 needles/pack | |
Electric razor (1/2 in wide blade) | Product can be bought at any pet supply store | ||
Precision Glide Needles 20 G needles (1½ in) | Becton Dickinson and Company | Fisher # 14-826D | |
Precision Glide Needles 16 G needles (1½ in) | Becton Dickinson and Company | Fisher # 14-826-5D | |
Operant conditioning chambers | Med Associates Inc. | ENV-008-CTC | |
Sound attenuating chamber | Med Associates Inc. | ENV-018M | |
MED PC IV software | Med Associates Inc. | SOF-735 | |
Syringe Pumps | Razel Scientific Instruments | ||
Disposable plastic swivel assembly | Med Associates Inc. | PHM-115I | |
Tygone Microbore tubing | Saint Gobain Performance Plastics | Fisher # 1417015B | 500 ft/coil |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved