Name: 累进比率响应小鼠可口的高脂肪和高糖食品 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-05-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 16 s
Description: 了解如何使用累进比率操作条件反射任务评估小鼠对高脂肪高糖食物的奖赏效应。该方法通过食物限制和杠杆按压训练，帮助研究者测量食物动机并探索肥胖治疗策略。

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本项目得到了加拿大自然科学与工程研究理事会（355881）和加拿大创新基金会资助。

*最重要的步骤。
1. 仪器与软件
<ol>
	<li>训练和测试在配备有两个超轻可伸缩杠杆的小鼠操作箱中进行1，杠杆位于食物接收口两侧（参见Table 1）。每个杠杆上方设有刺激灯，笼子顶部设有背景灯。颗粒饲料分配器位于箱体外部。每个操作箱均置于带通风风扇的隔音箱内。通过“Smart Control”接口箱，操作箱与装有MedPC IV软件的PC计算机相连。</li>
</ol>
注意： 当无法获得超轻触杆时，建议在小鼠研究中采用鼻触作为操作性反应。然而，当两种选择均可使用时，我们建议选用超轻触杆作为更可靠的动机测量指标，因为鼻触反应可能由探索性嗅闻所引发。
<ol start="2">
	<li>用于运行操作性任务的 MedPC 程序采用 Medstate 状态符号代码编写，用户可在随附的编程手册帮助下学习该代码。编程为用户提供了灵活性，可修改现有代码或生成独特的实验参数。某些代码可从 Med Associates 的“Medstate Notation Repository”免费获取：<a href="http://www.mednr.com" target="_blank">http://www.mednr.com</a>。其他代码可直接向 Med Associates 购买。</li>
</ol>
2. 小鼠适应性饲养与食物限制
<ol>
	<li>小鼠到达后需同笼饲养至少10天，以适应12小时颠倒的明暗循环，并提供 随意摄取 可自由获取标准饲料和水。本实验所用为购自查尔斯河实验室（Charles River，加拿大魁北克省圣康斯坦市）的成年C57BL/6小鼠。所有小鼠操作及行为学实验均在黑暗周期内进行。涉及动物使用的全部实验程序均经CRCHUM动物护理委员会批准。</li>
	<li>小鼠随后被单独饲养并进行食物限制（每日食物摄入量的70%），直至其体重降至自由进食体重的90–95%，以促进杠杆按压反应的学习。每天实验结束后，小鼠在饲养笼中获得当日配给的食物。当小鼠体重下降5–10%后，每日食物供给量将进行调整，以使较低的体重在后续训练期间保持稳定。一旦小鼠达到习得标准（见下文），则重新恢复 随意摄取 喂食时间表。小鼠在约3-4天内恢复失去的体重。</li>
	<li>在首次训练开始前的连续3天，将小鼠置于测试房间内进行适应性操作。训练开始前一天，向小鼠的饲养笼中放入10至15粒高脂高糖（HFHS）食物颗粒，以避免食物新奇恐惧对操作表现产生潜在影响。我们使用20 mg无粉尘精密食物颗粒（也可使用14 mg规格），其中脂肪提供48.9%的千卡能量（Bio Serv，Frenchtown，NJ）。</li>
</ol>
3. 操作性训练
<ol>
	<li>小鼠最初在固定比率（FR）-1 强化程序下进行训练，即单次按压杠杆即可触发一个食物颗粒被送入食盒。仅有一个杠杆被指定为“活动”杠杆（可触发食物奖励的递送），左右杠杆的分配在小鼠之间进行交叉平衡。重要的是，在 FR1 程序中至少加入 5 秒的超时（TO）期（记为 FR1/TO-5），在此期间额外的按压杠杆行为不会导致食物颗粒的递送。该超时期允许小鼠有时间消耗已递送的食物颗粒，但如果实验人员认为有必要，也可使用更长的超时期。每次 FR 训练会话持续 1 小时，或以递送 50 个食物颗粒为结束条件。</li>
	<li>*习得标准：用于判断小鼠是否习得食物维持的操作式反应的标准包括：（1）活动杠杆按压的最小次数及获得的奖励数量；（2）对活动杠杆与非活动杠杆的行为区分能力；以及（3）连续会话间表现的稳定性。若小鼠在连续三个会话中，对活动杠杆与非活动杠杆的按压比例达到或超过 3:1，并且每个会话获得 ≥ 20 次奖励，则认为其达到了习得标准10。我们观察到，大多数（约 75%）C57BL6 小鼠需要约 7–10 天的训练才能达到习得标准。未能在此时间内达标的小鼠将接受额外 5–7 天的训练。若在额外训练第 5 天仍无进展，则将该小鼠排除于测试之外（约占 5% 的情况）。需要注意的是，某些药理学或遗传学干预可能导致操作式行为习得受损，此类情况应予以记录。</li>
	<li>在连续三个会话中均获得 ≥ 20 个食物颗粒后，程序升级为 FR5/TO-5 秒，即需连续 5 次按压活动杠杆才能触发一次食物颗粒递送。FR5 程序的训练持续三天。</li>
	<li>*随后，小鼠进入强化的递增比率（PR）程序训练。PR 测试期间的反应比率可依据 Richardson 和 Roberts（1996）11 提出的公式计算（结果四舍五入至最接近的整数）： 
	= [5e (R*0.2)] - 5 
	其中 R 等于已获得的食物奖励次数加 1（即下一次强化物）。因此，获得每次食物奖励所需按压次数依次为：1、2、4、6、9、12、15、20、25、32、40、50、62、77、95，依此类推。最终完成的比率即为断点（breakpoint）。</li>
	<li>PR 会话最长持续 1 小时。若在任意连续 10 分钟内未发生杠杆按压，则会话终止。当小鼠在 1 小时会话中连续至少 3 天获得的奖励数量波动不超过 ±10% 时，认为其在 PR 强化程序上的表现已趋于稳定。</li>
</ol>
4. 递增比率测试与验证
<ol>
	<li>为了验证PR任务中由食物维持的操作式反应，可以通过已知能够调节食物奖赏的干预措施来评估断点反应。一个相对容易实施的测试是食物剥夺，这会增强小鼠对食物的动机状态，从而提高断点值。小鼠首先需要在自由进食状态下进行PR任务测试，随后在食物剥夺期间再次测试 随意摄取 持续喂养直至达到稳定的基础水平表现。在最后一次“基础水平”日的次日，从鼠笼中移除食物，并在禁食开始24小时后对小鼠进行PR任务测试。</li>
	<li>我们还研究了外周给予厌食激素瘦素是否会对停顿点阈值产生相反的影响。瘦素（A.F. Parlow，国家激素与肽计划，NIDDK）溶解于无菌PBS中。在某一天进行腹腔注射PBS后的PR测试，次日则在注射瘦素（5 mg/kg）后进行PR测试。瘦素在PR测试前1小时注射。使用配对t检验（GraphPad Prism）比较停顿点。</li>
</ol>
5. 代表性结果
在测试食物剥夺对PR强化程序中断点反应的调节能力时，我们预期会显著提高中断点，如图1所示。本实验中，与自由进食基线状态相比，24小时食物剥夺使中断点提高了约3.6倍，表明食物剥夺增强了食物的奖赏效应。相反，测试前1小时外周给予厌食激素瘦素（leptin，5 mg/kg，IP）应会降低中断点反应，如图2所示。
<img alt="比较基础状态与24小时禁食后断点数据的柱状图；已进行统计学分析。" src="/files/ftp_upload/3754/3754fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图1"> 
图1. 禁食增强食物的奖赏效应。在小鼠中，24小时禁食显著提高了在递增比率（PR）强化程序中的断点值（n=4）。数据表示为均值±标准误；*p&lt;.05。
<img alt="比较载体和瘦素的断点水平的柱状图，显示统计学显著性。" src="/files/ftp_upload/3754/3754fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 2"> 
图 2. 瘦素降低小鼠的食物奖赏。外周给予瘦素（5 mg/kg）降低了小鼠的PR断点反应阈值（n=4）。均值±标准误；*p&lt;0.05。

<ol><li>Fulton, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Appetite+and+reward%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Neuroendocrinol%22%5BJournal%5D)">Appetite and reward.</a> Front. Neuroendocrinol. 31, 85-103 (2010).</li>
<li>Zheng, H., Lenard, N. R., Shin, A. C., Berthoud, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Appetite+control+and+energy+balance+regulation+in+the+modern+world%3A+reward-driven+brain+overrides+repletion+signals%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+Obesity%22%5BJournal%5D)">Appetite control and energy balance regulation in the modern world: reward-driven brain overrides repletion signals.</a> International journal of Obesity. 33, Suppl 2. S8-S13 (2009).</li>
<li>Skinner, B. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSkinner%2C+BF+%22The+Behavior+of+Organisms%3A+An+Experimental+Analysis%22">The Behavior of Organisms: An Experimental Analysis</a>. , Appelton-Century. (1938).</li>
<li>Hodos, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progressive+ratio+as+a+measure+of+reward+strength%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Progressive ratio as a measure of reward strength.</a> Science. 134, 943-944 (1961).</li>
<li>Hodos, W., Kalman, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+increment+size+and+reinforcer+volume+on+progressive+ratio+performance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Anal.+Behav%22%5BJournal%5D)">Effects of increment size and reinforcer volume on progressive ratio performance.</a> J. Exp. Anal. Behav. 6, 387-392 (1963).</li>
<li>Stafford, D., LeSage, M. G., Glowa, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progressive-ratio+schedules+of+drug+delivery+in+the+analysis+of+drug+self-administration%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Progressive-ratio schedules of drug delivery in the analysis of drug self-administration: a review.</a> Psychopharmacology. , 139-169 (1998).</li>
<li>Glass, M. J., O'Hare, E., Cleary, J. P., Billington, C. J., Levine, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+naloxone+on+food-motivated+behavior+in+the+obese+Zucker+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">The effect of naloxone on food-motivated behavior in the obese Zucker rat.</a> Psychopharmacology (Berl). 141, 378-384 (1999).</li>
<li>Brennan, K., Roberts, D. C., Anisman, H., Merali, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Individual+differences+in+sucrose+consumption+in+the+rat%3A+motivational+and+neurochemical+correlates+of+hedonia%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Individual differences in sucrose consumption in the rat: motivational and neurochemical correlates of hedonia.</a> Psychopharmacology (Berl). 157, 269-276 (2001).</li>
<li>Vaughan, C., Moore, M., Haskell-Luevano, C., Rowland, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Food+motivated+behavior+of+melanocortin-4+receptor+knockout+mice+under+a+progressive+ratio+schedule%5BTitle%5D)+AND+%22Peptides%22%5BJournal%5D)">Food motivated behavior of melanocortin-4 receptor knockout mice under a progressive ratio schedule.</a> Peptides. 27, 2829-2835 (2006).</li>
<li>Haluk, D. M., Wickman, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+study+design+variables+and+their+impact+on+food-maintained+operant+responding+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Evaluation of study design variables and their impact on food-maintained operant responding in mice.</a> Behav. Brain Res. 207, 394-401 (2010).</li>
<li>Richardson, N. R., Roberts, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progressive+ratio+schedules+in+drug+self-administration+studies+in+rats%3A+a+method+to+evaluate+reinforcing+efficacy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Progressive ratio schedules in drug self-administration studies in rats: a method to evaluate reinforcing efficacy.</a> J. Neurosci. Methods. 66, 1-11 (1996).</li>
<li>Jewett, D. C., Cleary, J., Levine, A. S., Schaal, D. W., Thompson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+neuropeptide+Y%2C+insulin%2C+2-deoxyglucose%2C+and+food+deprivation+on+food-motivated+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Effects of neuropeptide Y, insulin, 2-deoxyglucose, and food deprivation on food-motivated behavior.</a> Psychopharmacology (Berl). 120, 267-271 (1995).</li>
<li>Fulton, S., Woodside, B., Shizgal, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+brain+reward+circuitry+by+leptin%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Modulation of brain reward circuitry by leptin.</a> Science. 287, 125-128 (2000).</li>
<li>Figlewicz, D. P., Bennett, J. L., Naleid, A. M., Davis, C., Grimm, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intraventricular+insulin+and+leptin+decrease+sucrose+self-administration+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Behav%22%5BJournal%5D)">Intraventricular insulin and leptin decrease sucrose self-administration in rats.</a> Physiol. Behav. 89, 611-616 (2006).</li>
</ol>

本视频文章的制作和免费访问由 Med Associates, Inc. 赞助。

操作性条件反射任务为评估食物动机属性的变化提供了有效手段。本文详述的实验步骤可训练小鼠通过按压杠杆获取食物奖励，并在渐进比率（PR）强化程序下稳定地作出反应。
测量食物摄入量并不能提供与基于努力的反应指标相同的读数，因为并非所有影响食物摄入的因素都会调节食物的奖赏效应。例如，在大鼠中外周给予2-脱氧葡萄糖以耗竭可利用的葡萄糖，会增加自由获取食物的摄入量，但不会改变以渐进比率（PR）任务获取食物的断裂点12。PR断裂点反应还可反映食物奖赏质量的变化。例如，断裂点与蔗糖浓度呈正相关，表明对蔗糖的动机随甜味强度的增加而增强8。本文中，我们证明了24小时禁食显著提高了小鼠对高脂高糖（HFHS）食物的PR断裂点。相反，我们发现外周给予厌食激素瘦素（leptin）可显著降低小鼠对HFHS食物的断裂点。这些结果与先前报道的禁食和瘦素在大鼠奖赏阈值中的作用一致12-14。
使用本实验方案时，需注意食物维持型操作式反应的习得过程会因规律训练（每1-2天一次）以及通过实施食物限制方案提高小鼠的动机状态而显著增强。此外，在转入更复杂的强化程序（例如从FR1过渡到FR5）之前，确保小鼠在一种强化程序下表现出相对稳定的反应，是减少测试期间表现波动的关键。尽管采取了上述措施，个体间仍可能出现一定程度的变异性，尤其在不同小鼠之间。因此，建议尽可能采用被试内设计（重复测量），以消除个体间的差异。虽然在研究稳定的遗传修饰（例如基因敲除小鼠与对照小鼠的比较）时无法使用被试内设计，但该设计可用于考察药物、损毁或急性遗传操作（例如光遗传学操作）的影响。
肥胖及相关疾病日益严重，迫切需要明确参与其中的分子和神经通路。越来越多的证据表明，大脑奖赏回路在食物渴求、热量摄入增加及体重增长中发挥重要作用。PR任务是评估神经生物学、遗传学或药物干预对食物奖赏效应影响的有效工具。

<table><tbody><tr><td>小鼠操作式条件反射箱</td><td><a href="http://www.med-associates.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Med Associates, Inc.</a></td><td>ENV-009A</td><td>Med Associates Inc.&lt;br/&gt;邮政信箱 319 &lt;br/&gt; 佛蒙特州圣奥尔本斯，05478 &lt;br/&gt; 美国 &lt;br/&gt; 电话：(802) 527-2343</td></tr><tr><td>8通道/16通道智能控制连接面板</td><td><a href="http://www.med-associates.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Med Associates, Inc.</a></td><td>SG-716B</td><td></td></tr><tr><td>超轻型可伸缩小鼠杠杆</td><td><a href="http://www.med-associates.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Med Associates, Inc.</a></td><td>ENV-312</td><td></td></tr><tr><td>颗粒分液器</td><td><a href="http://www.med-associates.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Med Associates, Inc.</a></td><td>ENV-203</td><td></td></tr><tr><td>室内照明灯</td><td><a href="http://www.med-associates.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Med Associates, Inc.</a></td><td>ENV-215</td><td></td></tr><tr><td>刺激光</td><td><a href="http://www.med-associates.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Med Associates, Inc.</a></td><td>ENV-221</td><td></td></tr><tr><td>无尘精密 20 mg 高脂饮食 &amp;amp; 高糖颗粒</td><td>Bio-Serv</td><td>F-06649</td><td>Bio-Serv &lt;br/&gt; 八街一号，一单元 &lt;br/&gt;美国新泽西州弗伦奇敦 08825 &lt;br/&gt; 电话：(800)-996-9908</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;表1.&lt;/strong&gt; 特定仪器与材料</td></tr></tbody></table>

小鼠对适口性高脂高糖食物的递增比率反应行为

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

富含脂肪和糖的食物显著促进过度进食，并导致肥胖率不断上升。摄入可口的食物会产生奖赏效应，从而强化行为与结果之间的关联，并加强未来获取此类食物的行为。越来越多的证据表明，高能量密度食物的奖赏效应在过度进食及肥胖发生过程中发挥着重要作用，这使得人们对调控食物奖赏的基因、分子和神经环路的研究兴趣日益增加1,2。不同刺激的奖赏效应可通过测量个体为获得该刺激而愿意付出的努力来评估，例如在操作性条件反射任务中进行研究3。食物奖赏的操作性模型用于测量为获取食物而习得的、自主产生的行为反应。衡量奖赏强度的一种常用方法是称为递增比率（progressive ratio, PR）强化程序的操作性范式4,5。在PR任务中，动物为获得每一次后续奖励所需完成的操作反应次数逐渐增加。Hodos（1961年）的开创性研究表明，为获得最后一次奖励所做出的反应次数（称为“断裂点” breakpoint）可作为奖赏强度的指标4。尽管仅通过测量反应速率变化的操作性程序无法区分奖赏强度变化与行为执行能力改变之间的差异，但由PR程序得出的断裂点是评估食物奖赏效应的一个经过充分验证的指标。PR任务已被广泛用于评估成瘾药物和食物对大鼠的奖赏作用（例如6-8），但在小鼠中的应用相对较少9。随着基因工程小鼠和饮食诱导肥胖小鼠模型的广泛应用，对小鼠食物奖赏行为测量方法的需求日益增加。本文详细介绍了训练小鼠在PR强化程序下通过按压杠杆以获取高脂高糖食物颗粒所使用的材料与操作步骤。我们发现，急性禁食后断裂点反应阈值升高，而外周给予厌食激素瘦素（leptin）则使断裂点降低，从而验证了该食物操作性范式在小鼠中的适用性。

本报告详细描述了利用递增比率操作式条件反射任务来测量高脂食物在小鼠中奖赏效应的实验方案。

富含脂肪和糖分的食物显著促进过度进食，并导致肥胖率不断上升。可口食物的摄入可能……

以下实验的目的是通过采用递增比率强化程序，训练并测试小鼠在食物激励任务中的表现。首先将小鼠的食物摄入量限制为自由进食量的60%至70%，使其体重稳定减少5%至10%。为了促进小鼠习得食物激励的压杆行为，随后采用自动成型程序，在固定比率1的条件下训练小鼠通过压杆获取高脂肪、高糖的食物奖励。随后，这些小鼠被训练在更复杂的强化程序下通过反应获取食物，包括固定比率五（fixed ratio five），最后在渐进比率任务（progressive ratio task）上进行训练，该任务可对食物的奖赏效应提供可靠的测量指标。接下来，在小鼠于渐进比率程序上达到稳定表现后，对其进行12至24小时的食物剥夺，或腹腔注射网状（retic）试剂，以验证其在渐进比率强化程序下的食物动机行为是否发生改变。本实验的结果表明，食物剥夺会增强小鼠的食物动机行为，而注射网状激素瘦素（leptin）则会降低小鼠对高脂高糖食物奖赏的食物动机行为。上位条件任务为评估不同刺激和行为的奖赏效应及动机效应提供了有效手段。递增比率任务是一种经过充分验证的强化程序，已被广泛用于评估滥用药物以及食物等自然奖赏的奖赏效应。尽管该方法更常用于大鼠研究，但随着基因工程小鼠模型的不断增多，递增比率操作任务在小鼠中的应用正变得日益重要。特别是在肥胖研究中使用小鼠模型，以及认识到可口高热量食物的奖赏效应在过度进食和肥胖发生中具有显著作用，进一步凸显了在小鼠中测量食物奖赏的必要性。本文介绍并讨论了用于训练和测试小鼠在渐进比率强化程序下按压杠杆以获取可口的高脂高糖食物的方法。在开始之前，该方案确保所有涉及动物使用的操作均已获得机构动物照护与使用委员会的批准。如有需要，建议在明暗周期的暗期进行测试。将小鼠适应反向光暗循环 7 到 10 天。在此期间，小鼠可自由摄取标准饲料和水。经过 10 天的适应期后，将小鼠单只饲养，并通过提供自由摄食量的 60% 至 70% 进行食物限制，直至其体重达到自由进食状态下体重的 90% 至 95%。这有助于获取离体按压数据，并每天称量小鼠体重。当体重减轻达到5%至10%时，调整每日食物供给量，以维持较低的体重直至训练期结束。在首次训练开始前3天，将小鼠连同其饲养笼一起转运至测试室，然后依次将每只小鼠从笼中取出，每次单独抓握2至3分钟。抓握操作结束后，将小鼠放回原饲养笼中。在训练开始前的连续3天内，使小鼠适应测试室环境及抓握操作。为防止食物的新奇性对操作性行为产生潜在影响，将10至15粒高脂高糖颗粒放入动物的饲养笼中。实验中使用20毫克无粉尘的高脂高糖精密饲料颗粒，其中含有49%的killer cow作为脂肪来源。每只小鼠的操作性条件行为箱均置于带有通风风扇的隔音箱内。小鼠操作箱配备有两个超轻可伸缩杠杆，分别位于食物接收口的两侧。每个杠杆上方设有刺激灯，笼子顶部设有一个箱内照明灯。食丸分配器位于箱体外部。这些实验舱通过智能控制接口柜连接至装有 Med PC IV 软件的 PC 计算机。将小鼠放入操作式实验舱中。初始训练范式采用固定比率强化程序，即按压一次杠杆即可触发一粒食丸送入食丸接收口。仅有一个杠杆被设定为有效杠杆，可触发食物奖励的递送。左右杠杆的有效性在小鼠之间进行交叉平衡。训练过程还需采用逐步塑造法，即将压碎的食物颗粒放置在杠杆上，以增强小鼠按压杠杆的行为。在初始训练期间，按压活动杠杆会触发食物奖励的递送，且杠杆按压与食物递送之间无任何延迟。一旦小鼠学会按压杠杆达五次，即开始进入5秒的超时阶段，在此期间额外的按压行为不会导致食丸的递送。超时阶段允许小鼠消耗已递送的食丸。如有必要，可在按压活动压杆后的超时期间使用更长的超时时间。每次固定比率均会再次导致释放一粒食物，间隔五秒。超时训练会持续一小时，或在已递送50粒食物后结束。歌剧训练持续七到十天，直至小鼠获得食物维持的歌剧行为，并且在主动杠杆与非主动杠杆之间的辨别率达到或超过三比一，且每节训练获得的奖励次数达到或超过20次。连续三个训练节均达到上述标准者，视为已满足习得标准。在七到十天内未达到习得标准的小鼠，需继续接受额外五至七天的训练。若小鼠在第五天训练期间仍无进展，则排除在测试之外。需要注意的是，操作式条件反射的习得障碍可能是某些药理学和遗传学干预的结果，因此应予以记录。当连续三个训练阶段均获得等于或超过20粒食丸后，程序将升级为固定比率五（FR5）T oh五秒（T oh5 s）方案，即五次主动触碰压杆行为将触发一次食丸递送。在FR五T oh五秒强化程序上的训练持续约三到五天，直至反应趋于稳定。随后，动物进入进展比率（progressive ratio）强化程序的训练。在PR测试期间，反应比率可根据Richardson和Roberts的方法计算，其中R等于已获得的食物奖励次数加一。因此，获得食物奖励所需完成的反应次数依次为：1、2、4、6、9、12、15、20、25、32、40、50、62、77、95，依此类推。最终完成的比例即为断点。PR 实验会持续最长一小时，若在任意连续 10 分钟内未按压杠杆，则实验终止。导致会话终止。在PR强化程序中，当一小时内获得的奖励数量在连续至少三天内波动不超过20%时，认为行为表现已达到稳定状态，以此验证PR任务中由食物维持的操作式反应。随后评估已知可调节食物奖赏的干预措施对断点反应的影响。一项相对容易实施的测试是食物剥夺，该处理可增强小鼠对食物的动机状态，从而提高断点值。小鼠首先在自由进食期间进行PR任务测试，直至达到稳定的基线表现，即在最后一次基线测试日的次日。随后从小鼠饲养笼中移除食物，并在禁食开始后12至24小时进行PR任务测试；或者，为了研究对断点阈值的相反影响，可测试外周给予抗激素。瘦素（leptin）的PR测试在某一天进行腹腔注射PBS，次日再注射5毫克/千克剂量的瘦素后进行。如图所示，亮肽素在PR测试前一小时注射。禁食会增强食物的奖赏效应，24小时禁食显著提高了小鼠在渐进比率强化程序中的断点。亮肽素可降低小鼠的食物奖赏，因为外周给予亮肽素会降低断点反应阈值。在实施该操作时，需注意：通过规律训练以及采用食物限制方案提高小鼠的动机状态，可显著增强食物获取所维持的操作式反应。此外，在转向更复杂的强化程序之前，确保小鼠在一种强化程序下表现出相对稳定的行为反应，是最大限度减少测试期间表现波动的关键。肥胖及相关疾病问题日益严重，迫切需要明确参与其中的分子和神经通路。递增比率程序是评估神经生物学、遗传或药物干预对食物奖赏效应影响的重要工具。

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Research

科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

累进比率响应小鼠可口的高脂肪和高糖食品

在本实验方案中，我们描述了一种利用感觉刺激作为强化物的小鼠操作性学习方法。该方法无需预先训练或食物限制，可在不使用药物或食物等药理学或天然强化物的情况下研究动机行为。...

小鼠的操作性感觉寻求行为

本研究评估了一种用于检测可口溶液对实验大鼠强化效应的新方法：口腔内自我给药。为此，在连续比率和递增比率强化程序下，测量了大鼠对不同浓度甜溶液进行口腔内输注的操作式反应（即 按压杠杆）行为。...

一种评估实验大鼠味觉物质强化特性的新方法：操作性经口内自我给药

膳食脂肪含量会影响哺乳动物的能量摄入和体脂组成。通过一系列选择实验观察大鼠对高脂肪食物的偏好，可以检测遗传差异和药物干预对其高脂肪食物偏好的影响。...

脂肪偏好：一种大鼠进食行为的新模型

本研究成功将人类视频荧光吞咽检查（VFSS）方法改进并应用于小鼠疾病模型，旨在促进吞咽困难的转化研究。...

将人类视频荧光吞咽研究方法改良用于检测和表征小鼠疾病模型中的吞咽障碍

本研究的目的是通过建立一种可靠的免疫组织化学技术，利用细胞c-fos激活来检测大鼠首次摄入脂肪和糖后多巴胺通路及其终末位点的同步变化，从而鉴定与奖赏相关的分布式脑网络。...

大鼠初次摄入糖和脂肪后从中脑边缘和中脑皮层多巴胺奖赏区域同时检测c-Fos激活

本文介绍了一种研究小鼠食物偏好社会传递的实验方案。重点阐述了该方法的优势及其可能的应用，例如用于检测阿尔茨海默病（AD）小鼠模型的早期变化。最后，结合关键细节对实验结果的解读进行了讨论。...

食物偏好社会传递行为的评估

评估训练对运动技能影响的方法是一种有用的工具。然而，大多数行为学评估方法可能劳动强度大和/或成本较高。本文介绍了一种用于评估小鼠抓握（伸手抓取）技能的机器人方法。...

使用自动训练器评估小鼠的熟练抓握能力

本方案描述了使用一种适口性极高的西式自助饮食来建立啮齿类动物暴食和肥胖模型的方法。本文详细介绍了食物的选择、制备和测量步骤，并解释了有助于产生稳定且可重复表型的方法学因素。...

适口性西方风格自助饮食作为建立啮齿类动物饮食诱导肥胖模型的可靠方法

本文介绍了一种研究大鼠抑郁样行为和快感缺失行为的实验方案。该方案结合了两种成熟的动物行为学方法——蔗糖偏好实验和新环境诱导的进食抑制实验，并利用自动化食物和液体摄入监测系统，通过替代性参数间接评估啮齿类动物的行为表现。...

使用自动化食物摄入监测系统进行大鼠蔗糖偏好与新奇性诱导进食减少测试

限制进食时间已被视为一种有前景的干预手段，可用于缓解饮食诱导的代谢性疾病。本文详细介绍了在本实验室构建并使用的一种高效系统，用于测量和调控小鼠的节律性进食行为。...

利用定制化喂养系统调控小鼠节律性摄食行为

通过间歇性给予小鼠M&amp;M's（一种由脂肪和糖组成的高适口性食物）建立了暴食模型。与持续获得或未获得该食物的小鼠相比，间歇性获得这种高脂高糖食物的小鼠表现出类似应激的行为、摄取更多热量，并且更偏好该食物而非标准饲料。...

小鼠间歇性暴食摄入模型

了解如何使用累进比率操作条件反射任务评估小鼠对高脂肪高糖食物的奖赏效应。该方法通过食物限制和杠杆按压训练，帮助研究者测量食物动机并探索肥胖治疗策略。

小鼠对适口性高脂高糖食物的递增比率反应行为

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