Badanie neurobiologicznych i behawioralnych podstaw uzależnienia od jedzenia opiera się na obserwacjach, że, podobnie jak w przypadku narkotyków, nadmierne spożycie smacznych pokarmów sprzyja uzależnieniu behawioralnemu1-4 i wywołuje zmiany w obwodach nagrody w mózgu zarówno u ludzi5-6, jak i u zwierząt laboratoryjnych7-8. Jednak, chociaż istnieje kilka protokołów i procedur do badania uzależniających właściwości narkotyków stosowanych u szczurów laboratoryjnych, dostosowanie tych metod do oceny "uzależniających" zachowań wywołanych przez jedzenie stanowi wyjątkowe wyzwanie. Celem niniejszego badania było zastosowanie zasad instrumentalnego dożylnego (IV) podawania leków do badania instrumentalnego samodzielnego podawania słodkich roztworów dostarczanych w infuzji wewnątrzustnej (IO). Użytym słodyczem był syrop kukurydziany o wysokiej zawartości fruktozy (HFCS), ponieważ, choć kontrowersyjny, istnieją dowody na to, że HFCS może być powiązany ze współczesną epidemią otyłości9-12.
Tradycyjnie, napary IO są dostarczane w celu zbadania smakowitości smakowitych w eksperymentach z reaktywnością smaku13. Krótko mówiąc, kaniula IO jest chirurgicznie wszczepiana w policzek szczurów, a wlewy IO różnych roztworów są dostarczane pasywnie14. Celem jest zbadanie reakcji ustno-twarzowych zwierząt na degustacje. Jednak kaniule IO były również przewlekle wszczepiane do podniebienia szczurów w celu ustalenia, czy nauczą się naciskać dźwignię do samodzielnego podawania roztworów bezpośrednio do jamy ustnej; stąd termin IO samowstrzyknięcie15-17. W obecnym badaniu opisujemy procedurę, która wykorzystuje drobną operację i która umożliwia długoterminowe testowanie samodzielnego podawania instrumentów. Procedura ta ma kilka istotnych zalet w porównaniu z tradycyjnymi procedurami, które polegają na piciu roztworu z dziobka (a) lub reakcji instrumentalnej na stałe granulki (b) lub reakcji operacyjnej na krople płynu dostarczonego do pojemnika (c).
W porównaniu do (a), samodzielne podawanie IO obejmuje reakcję instrumentalną (tj. naciśnięcie dźwigni) i dlatego możliwe jest modyfikowanie harmonogramu regulującego związek między wymaganiami dotyczącymi odpowiedzi a dostarczaniem infuzji IO. Na przykład, stosując harmonogram progresywnego współczynnika (PR), w którym odpowiedzi wymagane do kolejnych infuzji rosną wykładniczo w ciągu sesji18, można ocenić, jak bardzo zwierzę "chce" następnego wlewu19. Ten ważny aspekt zachowania "poszukiwawczego" nie może być oceniony, gdy zwierzęta piją roztwór z dziobka, chybaże zastosuje się specjalne urządzenie, które kontroluje dostarczanie płynów i monitoruje reakcje. Co więcej, samodzielne zarządzanie IO zapewnia środek do porównywania zachowań motywowanych różnymi bodźcami wzmacniającymi. Oznacza to, że możliwe jest porównanie reakcji instrumentalnej podtrzymywanej przez słodycze i inne środki wzmacniające, takie jak narkotyki nadużywane, w tak zwanych "badaniach substytucyjnych".
W porównaniu do (b), samodzielne podawanie IO pozwala na testowanie dowolnego stężenia i objętości dowolnego rozpuszczalnego w wodzie dodatku do żywności. Ma to kluczowe znaczenie dla badania zachowań motywowanych słodyczami, takimi jak HFCS, ponieważ, zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, nie ma dostępnych na rynku stałych granulek fruktozy lub kombinacji fruktozy i glukozy w różnych proporcjach, które byłyby odpowiednie dla komór operacyjnych. Również znaczenie kontrolowania i manipulowania stosunkami stężenia/objętości jest obowiązkowe w eksperymentach, w których spożycie może być modulowane zarówno przez wartość kaloryczną roztworu (prowadzącą do sytości specyficznej dla składnika odżywczego), jak i przez to, ile tego roztworu można spożyć w danym okresie czasu (tj. sytości)21. Samodzielne zarządzanie IO skraca również opóźnienie między reakcją instrumentalną a dostarczeniem głównego wzmacniacza, czynnika, który odgrywa ważną rolę w nabywaniu i utrzymywaniu zachowania instrumentalnego16,22-23.
Ostatecznie, w porównaniu do (c), samodzielne podawanie IO pozwala na dostarczanie pasywnych infuzji IO kontrolowanych ilości roztworu testowego, co umożliwia zmierzenie reakcji ustno-twarzowych "lubienia" (obiektywna reakcja hedoniczna, taka jak wystające strony języka24-25) i czy te reakcje zmieniają się podczas samodzielnego podawania IO. Co więcej, możliwość podawania pasywnych wlewów IO ma istotne zastosowania w badaniu nawrotów do poszukiwania pożywienia. Oznacza to, że w badaniach nad samodzielnym podawaniem leków dożylnie, po okresach wygaszania, prime-dawki leku (tj. podanie małej dawki leku26) mogą "przywrócić" odpowiedź27-28. W związku z tym, zdolność do dostarczania infuzji IO bez żadnego działania ze strony zwierzęcia może być wykorzystana do badania przywrócenia "pokarmu", a także potencjalnego przywrócenia krzyżowego między pokarmem a narkotykami nadużywania.
IO samodzielne podawanie słodkich roztworów jest również lepsze niż samodzielne podawanie dożylne i dożołądkowe. W rzeczywistości, chociaż dożylne wlewy fruktozy zarówno u ludzi, jak i zwierząt laboratoryjnych wywołują konsekwencje fizjologiczne podobne do tych obserwowanych po spożyciu doustnym29-31, jest to kiepski model tego, jak słodycze są normalnie spożywane (tj. doustnie). Co więcej, sygnały smakowe wytwarzane przez przeżuwanie dostarczają ważnych informacji o smakowitości pokarmu, a gdy ten etap procesu trawienia zostanie pominięty, rozwój zachowań nieprzystosowawczych, takich jak przejadanie się, jest zmniejszony32-33.