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为探究糖尿病与动机改变的联系,研究人员以链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠为模型,开展基于价值的决策行为研究。结果发现,糖尿病改变小鼠觅食行为及决策过程,这有助于揭示糖尿病与精神疾病共病的病理生理机制。
在现代生活中,糖尿病已成为一种常见的代谢性疾病,它不仅影响着患者的身体健康,还可能对其心理健康产生深远影响。大量研究表明,糖尿病患者患精神疾病,尤其是情绪障碍的风险显著增加。然而,高血糖与动机改变之间的关系却一直未得到深入探究。这种关系的不明确,使得我们在理解糖尿病对患者整体健康影响方面存在很大的缺口,也限制了针对糖尿病患者精神健康问题的干预和治疗措施的发展。因此,深入研究糖尿病与动机改变之间的联系迫在眉睫。
为了解开这一谜团,来自美国西奈山伊坎医学院(Icahn School of Medicine at Mount Sinai)的研究人员展开了一项具有重要意义的研究。他们以链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病小鼠为模型,利用一种名为 “Restaurant Row” 的自然主义神经经济觅食范式,对小鼠基于价值的决策行为进行了深入探究。研究结果发表在《Communications Biology》杂志上,为我们理解糖尿病与精神疾病共病的机制提供了新的视角。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先,通过对成年雄性 C57BL/6J 小鼠进行分组,分别给予 Hank’s 平衡盐溶液(HBSS)作为对照,以及 STZ 诱导胰岛素缺乏和高血糖,构建了糖尿病小鼠模型。然后,利用 “Restaurant Row” 任务,让小鼠在有限的时间预算内,根据奖励成本(由音调提示的延迟)和主观价值(口味)做出自主选择,通过视频追踪记录小鼠的行为轨迹。最后,运用 MATLAB 和 JMP Pro 16 软件对实验数据进行处理和统计分析,从而深入挖掘小鼠决策行为背后的机制。
研究结果主要体现在以下几个方面:
- STZ 处理诱导小鼠糖尿病模型的慢性高血糖:经 STZ 处理的小鼠,血糖水平显著升高,体重出现短暂下降后恢复增长,但与对照组相比仍有差异。通过测量糖化血红蛋白(HbA1c),确认了这些小鼠的慢性高血糖表型,为后续研究提供了可靠的模型基础。
- STZ 处理的小鼠能够掌握 Restaurant Row 任务的基本结构:在任务的第一周,所有小鼠都能快速掌握任务的方向性,但 STZ 处理的小鼠在总奖励获取数量上略低于对照组,且这一差异与 HbA1c 水平相关,表明其觅食行为可能受到高血糖状态的影响。
- STZ 处理的小鼠表现出改变的特定口味膳食消费模式:STZ 处理的小鼠对不太喜欢的口味奖励获取较少,且在进食过程中,它们会更早地优先消费最喜欢的口味,这种消费模式的改变可能与饱腹感以及基于价值的决策过程相互作用有关。
- 小鼠在逐步或逐渐增加奖励稀缺性的环境中学习觅食:研究人员通过操纵奖励成本的变化率,发现两种处理组的小鼠都能适应环境变化,但 STZ 处理的小鼠在觅食策略上表现出独特性,如在 1 - 30 秒奖励稀缺环境中,它们会优先消费最喜欢的口味,且在经历逐渐变化的环境时,获取相同口味奖励的延迟时间更长。
- STZ 处理改变了经济上不同的决策政策:STZ 处理的小鼠在决策过程中,如在选择接受或拒绝奖励、等待或放弃奖励的决策点上,与对照组相比存在显著差异。这些差异反映出糖尿病小鼠在决策过程中不同阶段的决策策略发生了改变,且这种改变与奖励的主观价值、决策算法以及环境中奖励稀缺性的显著性相关。
- STZ 处理的小鼠表现出减少的经济选择冲突:通过量化小鼠在决策过程中的行为轨迹,研究人员发现 STZ 处理的小鼠,尤其是那些之前在逐渐变化环境中测试的小鼠,在决策时的冲突明显减少,这表明糖尿病可能影响了小鼠在选择过程中对奖励价值的评估。
- STZ 处理的小鼠对时间的心理账户发生改变:在等待奖励的过程中,STZ 处理的小鼠比对照组花费更多时间才决定放弃。而且,STZ 处理的小鼠对沉没成本的敏感性取决于其先前所处环境的变化模式,在逐渐变化环境中测试的小鼠对沉没成本的敏感性消失,这一现象在恢复自由进食后更为明显,表明糖尿病会改变小鼠对时间价值的评估和心理账户。
研究结论和讨论部分指出,本研究表明糖尿病能够改变小鼠可分离的心理账户形式,这种改变是由血糖调节、能量需求、多种决策算法以及环境中奖励稀缺性的显著性之间的复杂相互作用导致的。研究还发现,糖尿病小鼠在决策行为上的改变,不仅仅是简单的葡萄糖代谢功能障碍,而是涉及大脑中多个决策系统的复杂动态失调。这一研究成果不仅为我们理解糖尿病如何影响大脑决策过程提供了重要线索,也为进一步探究糖尿病与精神疾病共病的病理生理机制奠定了基础,为开发针对糖尿病患者精神健康问题的干预措施提供了新的方向。