Consumo de Água e Solução de Sacarose em Sistemas Fechados com Sessões de Diferentes Durações utilizando ratos como sujeitos experimentais

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1 Consumo de Água e Solução de Sacarose em Sistemas Fechados com Sessões de Diferentes Durações utilizando ratos como sujeitos experimentais Laís de Godoy Nicolodi, Ana Carolina Trousdell Franceschini, Maria Helena Leite Hunziker Universidade de São Paulo/Instituto de Psicologia da USP lais.nicolodi@usp.br Resumo O presente projeto aplica conceitos trazidos da Economia para definir a duração mínima de sessões experimentais que permite aos sujeitos obterem suficientes estímulos para manutenção de sua saúde física em sistemas fechados, nas quais a única fonte para obtenção de um estimulo é durante a sessão experimental. Definiu-se como suficiente a obtenção de pelo menos 75% do volume ingerido livremente pelo sujeito em sessões de 24hs. Quatro ratos wistar fêmeas foram expostos a sessões diárias em que deveriam pressionar uma barra (CRF) para liberar água (Fase 1) ou uma solução de 10% sacarose (Fase 2). Durante a Fase 2 os sujeitos não foram privados de água. As sessões tiveram durações crescentes de 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 e 24 horas. Os resultados foram analisados à luz dos conceitos econômicos de elasticidade e preço unitario. Elasticidade consiste em uma medida da sensibilidade do consumo (volume ingerido por sessão) quando o esquema de reforçamento é modificado. Preço unitário consiste em uma comparação entre o esforço físico exigido (número de pressões a barra dos sujeitos para obter um mesmo numero de reforços - no caso, 1ml de liquido - em diferentes contingências experimentais). Os resultados sugeriram que a duração minima é de 6 horas. Observou-se que procedimentos experimentais em sistemas fechados com ratos podem não necessariamente impor privações diárias de líquidos para garantir que os sujeitos emitam respostas durante as sessões experimentais. No entanto, o tipo de reforço a ser utilizado é uma variável relevante, já que o uso de um bem elástico, como a solução de sacarose, implica que a taxa de respostas irá variar mais intensamente diante de um esquema de reforçamento que for alterado ao invés de se utilizar um bem inelástico como a água. Além disso, a variável preço unitário, estabelecida pelo uso de dois tipos de bebedouros também implicou diferenças significativas entre as duas etapas do experimento. Palavras Chaves: economia comportamental, consumo, sistema fechado, duração de sessao Abstract This project applies brought concepts from Economy to set the duration of experimental sessions that allows individuals to obtain enough stimulus for maintaining your physical health in closed systems, in which the only source for obtaining a stimulus is during the experimental session. Was defined as "sufficient" to obtain at least 75% of the volume consumed freely by the individual in 24 hours sessions. Four Wistar rats were exposed to daily sessions in which they should press a bar (CRF) for releasing water (Phase 1) and a solution of 10% sucrose (Step 2). During Phase 2 subjects were not deprived of water. The sessions were increasing lengths of 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 and 24 hours. The results were analyzed using economic concepts of elasticity and unit price. Elasticity is a measure of the sensitivity of consumption (volume ingested per session) when the reinforcement schedule is modified. Price per unit consists of a

2 comparison between the physical effort required (number of subjects bar pressure for an even number of ribs - in this case, 1 ml of liquid - in different experimental contingencies). The results suggest that the minimum duration is of 6 hours. It was observed that experimental procedures in closed systems with mice can not necessarily require daily fluid deprivation to ensure that the subject issue responses during experimental sessions. However, the type of reinforcement to be used is an important variable, since the use of an elastic band and sucrose solution implies that the response rate will vary more strongly on to the reinforcement schedule is changed from that a well that is used as the inelastic water. In addition, the variable "unit price", established by the use of two types of drinkers also been significant differences between the two stages of the experiment. Key words: behavioral economics, consumption, closed system, session length A recente interação entre estudos de Economia e de Psicologia, que consiste na Economia Comportamental, tem gerado importantes avanços às duas ciências originais. O presente projeto realiza essa interação ao basear-se em conceitos como o de sistemas fechados, elasticidade e preco unitário, trazidos da Economia, para analisar contingências em laboratórios comportamentais. No que se refere a sistemas abertos e fechados, Hursh (1980) incorporou a distinção econômica entre esses sistemas a experimentos comportamentais com sujeitos não humanos. A duração de uma sessão experimental em sistema fechado consiste em uma variável fundamental na análise de dados, uma vez que essa define o tempo útil dentro do qual o sujeito poderá obter reforços e também o tempo em que ele ficará privado de tais reforços. No que se refere ao conceito de elasticidade, trata-se de uma medida matemática chamada curva de demanda, que mede a relação entre variações nos preços dos bens e variações nas quantidades desses bens que são compradas (consumidas) pelos consumidores. Hursh (1980) propôs que esse conceito poderia ser útil para categorizar os diferentes reforços utilizados em experimentos, ao diferenciar entre reforços essenciais/inelásticos e supérfluos/elásticos. Desde a proposição dessa transposição do conceito de elasticidade para a Análise do Comportamento, estudos vêm comprovando sua utilidade ao atestarem que variações nas exigências para reforçamento produzem efeitos diferentes a depender do tipo de estímulo utilizado (Hursh & Silberberg, 2008; Kagel, Battalio 1995). O preço unitário consiste na medida da relação entre a exigência para obtenção de um reforço e sua magnitude. Transposto para laboratorios comportamentais com ratos, o preço unitário pode ser a medida entre o número de pressões a barra exigido para que o sujeito obtenha um quantidade fixa de reforços (p.ex: 10 respostas para obter 1ml de liquido). O preço unitário permite a comparação entre contingências experimentais que oferecem diferentes exigencias e diferentes magnitudes de reforçamento. A partir desses conceitos, cogita-se que uma duração diferente de sessão se faça necessária em procedimentos que submetam ratos a sistemas fechados com diferentes reforços, água (essencial) ou soluções de sacarose (supérfluo) e diferentes exigências para reforcamento, impostas pelo uso de diferentes equipamentos para liberaçao dos reforços. Objetivos A pesquisa buscou determinar qual seria primeiramente a duração mínima de sessão experimental em sistema fechado para que os ratos consumissem pelo menos 75% de seu consumo médio em sessões de 24hs de duração, garantindo assim, boas condições de saúde física em procedimentos prolongados (meses). Foram utilizados dois tipos de reforços em duas etapas experimentais. Na primeira, utilizou-se água (essencial) e na segunda, uma solução de 10% sacarose (supérfluo). Buscou-se determinar a influência que as durações das sessões exerciam sobre o tipo de reforço utilizado, se para um bem supérfluo era necessário menos tempo de duração de sessão do que para um bem essencial, por exemplo. Também verificou-se qual seria a relação dessas variáveis com o equipamento utilizado em sessão. Foram utilizados dois tipos de equipamentos: um bebedouro do tipo pescador, que impunha um preço unitário fixo de 100 RPB:1ml (com liberação fixa de 0,01ml de liquido por reforço) e um bebedouro do tipo seringa que permitia a manipulação do volume de liquido por reforçamento, e que impunha um preço unitário de 10 RPB: 1ml (liberação fixa de 0,1 ml por reforço).

3 Materiais e Métodos Foram utilizadas quatro ratos Wistar, fêmeas com 3 meses de vida e experimentalmente ingênuos no início do experimento. Foram mantidos no biotério do Instituto de Psicologia da USP sob temperatura controlada e ciclo claro-escuro de 12h (7-19h). Quanto aos equipamentos, foram utilizadas quatro caixas experimentais da marca Med Associates, compostas por um piso de barras de metal, duas paredes de acrílico transparente na frente e atrás e duas paredes de alumínio localizadas à esquerda e direita. Em três caixas, na parede direita haviam duas barras retráteis, de alumínio, medindo de 3x5cm, a 5 cm do piso e com uma distância de 10cm entre elas. Localizado de maneira equidistante entre as barras havia um orifício de 5x5cm que dava acesso a um bebedouro de água que liberada 0,01ml de líquido toda vez que um reforço era liberado. Na outra caixa experimental, não havia bebedouro entre as duas barras de respostas. Na parede oposta às barras havia um orifício quadrado (5 x 5 cm) localizado ao centro da parede e que dava acesso a um receptáculo de líquidos de 50ml. Ligado a este receptáculo havia um tubo de plástico, conectado na outra extremidade a uma seringa, que por sua vez encontrava-se instalada em um equipamento injetor de líquidos. Este equipamento permitia manipular o volume de líquidos liberado por acionamento (reforçamento). Esse bebedouro foi denominado como sendo de seringa. Com relação ao procedimento, as sessões na Fase 1 ocorreram de terças a sextas-feira, sempre no período noturno. Durante os finais de semana (sábados e domingo) os sujeitos permaneciam no biotério, com água livre Fora das sessoes os sujeitos eram privados de agua.. As barras ficavam disponíveis para serem pressionadas durante todo o tempo das sessoes experimentais, que tiveram durações variadas.. A emissão de uma RPB em qualquer uma das barras produzia a liberação do reforço, que era 0,01ml de água nos bebedouros do tipo pescador e 0,1ml de água no bebedouro de seringa. Na primeira semana, as sessões tiveram 2 horas de duração. Na semana seguinte, a duração foi elevada em uma hora e assim subsequentemente. Ao todo foram testadas as durações de 2hs a 10hs e 24hs. Na segunda fase, foram mantidos os mesmos procedimentos, exceto que o reforço liberado era 0,01ml de um a solução de 10% sacarose (bebedouros tipo pescador ) ou 0,1ml dessa solução (bebedouro de seringa). Na primeira semana, as sessões tiveram 2 horas de duração, e nas semanas subsequentes tiveram duração de 3hs, 4hs, 5hs, 6hs, 8hs, 10hs, 12hs, 14hs e 24hs. Resultados A Figura abaixo apresenta os dados de ingestão de água e da solução de sacarose de todos os sujeitos, sendo F1 F2 e F4 utilizando o bebedouro do tipo pescador cujo preço unitário era de 100 pressionadas/1 ml de reforço liberado; e o sujeito F3 utilizando o bebedouro do tipo seringa cujo preço unitário era de 10 pressionadas/1 ml de reforço liberado. Para efeito de comparação dos resultados, consta na figura a linha contínua que demarca o patamar de 75% da ingestão média em 24hs. Cabe ressaltar, também, o fato de que a manutenção de 75% do consumo da solução de sacarose não configura em um critério relevante para a manutenção da saúde física (hidratação) dos sujeitos como é o caso da água. É possível observar inicialmente que, nas condições experimentais, a ingestão média de água se manteve sempre abaixo da ingestão média de solução de sacarose. Na etapa da água, é possível notar que a duração mínima de sessão comum a todos os sujeitos na qual eles consomem o mesmo nível(ou mais) do nível pontilhado - o consumo de 75% da ingestão média em sessão de 24h é de 6 horas. Além disso, conforme houve um aumento nas durações de sessões dos sujeitos F1 F2 e F4 na etapa do consumo de água e sob utilização do bebedouro de custo unitário alto(100/1ml) não houve aumento de ingestão de água, diferentemente da ingestão do sujeito F3 que aumentou ao longo do aumento de durações de sessões e que trabalhava sob custo unitário mais baixo (10/1ml). Já na etapa em que os sujeitos estavam ingerindo solução de sacarose, eles tinham um bebedouro com água disponível e, portanto, não se encontravam privados de água. Mesmo assim, os sujeitos emitiram respostas em maior quantidade do que na etapa em que eles ingeriam água e, consequentemente, produziam volumes médios de solução de sacarose superiores aos volumes médios de água. O sujeito F1 ingeriu em média 12ml de solução de sacarose, tendo mantido média de 10ml de água na etapa anterior. O sujeito F2 ingeriu média 4,5ml de água e 9ml de solução de sacarose. O sujeito F4 ingeriu em média 12ml de água e 19ml de solução de sacarose e o sujeito F3 ingeriu em média 16ml de água e 38ml de solução de

4 sacarose. O sujeito F1 ultrapassou o patamar de 75% da média de 24hs em sessões de 3hs ou mais de duração. Esse mesmo patamar de 75% foi ultrapassado pelos demais sujeitos em durações de 4hs a 6hs.Nota-se que os sujeitos experimentais trabalhavam menos por um bem essencial (água) do que quando não estavam privados de água e trabalhavam para obterem um bem supérfluo. Com relação ao consumo da solução de sacarose, é possível observar também que ao longo do aumento das durações de sessões a ingestão de sacarose aumentou também tanto no modelo de bebedouro de custo unitário alto quando no de custo unitário baixo, em média, sempre acima do consumo médio de 75% ingeridos livremente. Figura 1: consumo médio de água (graficos da primeira coluna) e sacarose (segunda coluna) em sessões com diferentes durações (eixo x), dos quatro sujeitos da pesquisa, estando os três primeiros (F1, F2 e F4) sob preço unitário de 100 pressoes a barra/1 ml e o último (F3) sob preço unitário de 10 pressões a barra/1ml. Conclusões Ao expor os sujeitos a dois tipos de equipamentos de bebedouros foi possível verificar o efeito produzido por diferentes preços unitários para obtenção de 1ml de água. Nos sujeitos que usaram os bebedouros do tipo pescador (isto é, com preço unitário alto, de 100 RPB:1ml) não houve duração de sessão alta o suficiente na qual os sujeitos consumiram volumes iguais ou superiores a 75% do volume consumido livremente. Isso sugeriu que a variável duração de sessão, aplicada a esse caso, não foi controladora do consumo dos sujeitos. Durações mais longas não resultaram no consumo de maiores

5 volumes. Esse dado sugere não ser recomendável o uso de sessões fechadas em procedimentos que utilizem esse tipo de bebedouro, ou que por algum outro motivo imponham um custo unitário alto como no caso de 100 RPB por 1ml de água. Procedimentos prolongados sob tais condições poderão ser prejudiciais à hidratação do animal e, portanto, à sua saúde física. Por outro lado, o sujeito que usou bebedouro de seringa (preço unitário mais baixo, de 10 RPB: 1ml) pareceu consumir volume de água suficiente (75% do volume ingerido livremente) nas condicoes aqui impostas, ou seja, sob CRF com sistemas fechados que tenham sessões de duração igual ou maior do que 6 hs. Quando o tipo de reforço utilizado foi a solução de sacarose na Fase 2 (um reforço supostamente supérfluo), verificou-se que os sujeitos emitiram maiores quantidades de respostas e, portanto, obtiveram volumes maiores de líquidos do que quando trabalhavam por um reforço essencial (água). Isto é, quando estavam privados de água e trabalhavam para obter esse bem essencial, os sujeitos experimentais trabalhavam menos do que quando não estavam privados de água e trabalhavam para obterem um bem supérfluo. Essa observação pode parecer surpreendente, mas abre algumas interessantes possibilidades para a elaboração de procedimentos experimentais em sistemas fechados com ratos. Um aspecto envolve questões de ética em pesquisas com animais. Procedimentos experimentais em sistemas fechados com ratos, por exemplo para estudo do comportamento de consumir, podem não necessitar impor privações diárias de líquidos para garantir que os sujeitos emitam respostas durante as sessões experimentais. De maneira geral, os sujeitos da presente pesquisa trabalharam mais na Fase 2 do que na Fase 1, mesmo sem estarem privados de nenhum estímulo fundamental à sua sobrevivência, água ou alimentos. Por outro lado, deve-se ponderar que a opção pelo uso de um bem altamente elástico (supérfluo) como a solução de sacarose pode introduzir uma variável adicional aos experimentos que vão manipular (no sentido de elevar) o esquema reforçador vigente. Por se tratar de um bem de alta elasticidade, pequenas manipulações no esquema de reforçamento podem produzir grandes variações na taxa de resposta e no consumo observados. Referências Bibliográficas Hursh, S. (1984). Behavioral Economics. Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 42, Hursh, S. (1980). Economic Concepts for the Analysis of Behavior. Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 34 (2), Hursh, S., & Silberberg, A. (2008). Economic Demand and Essential Value. JOurnal of the Experimental Analysis of Behavior, 115 (1), Kagel, J. H., Battalio, R. C., & Green, L. (1995). Economic Choice Theory: An Experimental Analysis of Animal Behavior. New York: Cambridge University Press.