Incentive motivation and ultrasonic vocalizations in rats

After experiencing a reward, the positive affective reactions it induces can become associated with its sensory properties and related cues. However, the manner in which such affective reward representations are expressed in animals remains unclear. Juvenile and adult rats communicate through ultras...

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Main Author: Brenes Sáenz, Juan Carlos
Contributors: Schwarting, Rainer (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2015
Psychologie
Subjects:
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Table of Contents: Bei Erfahrung einer Belohnung können die durch die Belohnung induzierten affektiven Reaktionen assoziiert werden mit den sensorischen Eigenschaften der Belohnung und dazu gehörigen Hinweisreizen. Jedoch ist die Art und Weise, in der solche affektiven Belohnungsrepräsentationen bei Tieren zum Ausdruck kommen, bislang weitgehend ungeklärt. Heranwachsende und ausgewachsene Ratten kommunizieren mithilfe von Ultraschallvokalisationen (USV), die auch als situationsabhängige affektive Signale dienen. Da Ratten hochfrequente USV (d.h. 50-kHz) in sozialen und nicht-sozialen Belohnungssituationen aussenden, könnten sich 50-kHz Rufe als Indikatoren für den anreiz-motivationalen Zustand von Ratten dienen, die darauf trainiert wurden, Nahrungsbelohnungen unter bestimmten Hinweisreizen zu antizipieren. Generell zeigen die vorliegenden Ergebnisse, dass Belohnungsreize wirksam werden, um 50-kHz Rufe auszulösen. Jedoch kann unter bestimmten Bedingungen die Aussendung von 50-kHz Rufen entweder durch einen hohen motivationalen Status unterdrückt werden, oder, noch bemerkenswerter, ausgelöst werden, obwohl Nahrungsbelohnungen durch einen Sättigungszustand abgewertet wurden. Ratten erleben eventuell sowohl einen Hungerzustand als auch das Warten auf eine tägliche Mahlzeit als negativ, falls sich die dargebotene Nahrungsbelohnung als weniger befriedigend als erwartet erweist. Das Erlernen der Antizipation solch eines negativen Zustandes schien die positiven affektiven Reaktionen zu unterdrücken, die ansonsten durch den Zugang zu erwartetem Futter ausgelöst worden wären. Solch ein frustrationsähnlicher Effekt trat nur auf der USV-Ebene auf, aber nicht auf der behavioralen, wie in Veränderungen im Lernen oder der Motivation, sich der Belohnung anzunähern und diese zu konsumieren. Im Gegensatz dazu verhinderte der kontinuierliche Belohnungszugang die Unterdrückung von USV. Überraschenderweise äußerten die Ratten, trotz des Zustandes der Sättigung und fehlender Motivation die Belohnung aufzusuchen und zu konsumieren, weiterhin appetitive USV wenn Hinweisreize präsentiert wurden, die ein bislang begehrtes Futter vorhersagten. Ratten scheinen insgesamt, ähnlich wie Menschen, Belohnungen affektiv und über basale Nahrungsbedürfnisse hinaus zu repräsentieren. Allerdings ist auch bekannt, dass sich die Fähigkeit, Anreize auf Belohnungs-Hinweisreize zu attribuieren, interindividuell stark unterscheidet. Die zweite Studie befasste sich daher mit der Analyse von individuellen Unterschieden in konditionierter antizipatorischer Aktivität, die durch belohnungsassoziierte Hinweisreize ausgelöst wurde, quasi als Indiz für die ihre Prädisposition, motivationale Anreize auf eigentlich neutrale Stimuli zu attribuieren. In mehreren Experimenten zeigten diejenigen Ratten, die dazu neigten, Anreize auf Belohnungs-Hinweisreize zu attribuieren - angezeigt durch ein hohes Niveau an entweder Aufrichte- oder sign-tracking-Verhalten – auch erhöhte belohnungsinduzierte affektive Reaktionen, d.h. 50-kHz Rufe. Wenn Ratten nach einer testfreien Phase nochmals Belohnungs-Hinweisreizen ausgesetzt wurden, löste dies sogar noch mehr USV als zuvor, vor allem bei denjenigen Versuchstieren, die dazu neigten, Anreize auf Belohnungs-Hinweisreize zu attribuieren. Ultraschallrufe traten reliabel über die Zeit hinweg auf und auch trotz erfüllter physiologischer Bedürfnisse. Interessanterweise wurden USV auch dann noch ausgelöst, wenn belohnungsorientierte Verhaltensweisen und exploratorische Aktivität durch Belohnungsabwertung drastisch abgeschwächt wurden. Bei derartigen Individuen scheint es, assoziiert mit dem Anreizlernen, zu Adaptionen im dopaminergem System zu kommen, was durch eine abgeschwächte Verhaltensantwort auf den Katecholamin-Agonisten Amphetamin und den Dopaminrezeptor-Antagonisten Flupenthixol angezeigt wurde. Die Untersuchung der psychologischen und neurobiologischen Faktoren, die affektiven Zuständen, wie bei der Anreizmotivation unterliegen, ist relevant für präklinische und klinisch-orientierte Forschung. Die vorliegenden Befunde könnten translationales Potential besitzen, da individuell die exzessive Attribution von Anreizen auf Belohnungs-Hinweisreize zu zwanghaften Verhaltensstörungen, wie beispielsweise übermäßigem Essen, Spielsucht, und Drogenabhängigkeit, führen könnte. Bestimmte Aspekte dieser menschlichen Störungen könnten mit Tiermodellen, wie sie in den vorliegenden Studien implementiert wurden, weitergehend untersucht werden.