Dopamien bevorder beloning wat soek deur cue-evoked excitation in die nucleus accumbens te bevorder (2014)

Inleiding

Die dopamienprojeksie van die ventrale tegmentale area (VTA) na die NAc is 'n noodsaaklike komponent van die neurale stroombaan wat beloning soekende gedrag bevorder (Nicola, 2007). As die NAc-dopamienfunksie eksperimenteel verminder word, is diere minder geneig om moeite uit te oefen om beloning te bekom (Salamone en Correa, 2012) en reageer dikwels nie op beloningsvoorspellende aanwysers nie (Di Ciano et al., 2001; Yun et al., 2004; Nicola, 2007, 2010; Saunders en Robinson, 2012). Hierdie tekorte is te wyte aan die waardedaling van 'n spesifieke komponent van beloningstoepassing: die vertraging om aanpakgedrag te begin, word verhoog, terwyl die spoed van benadering, die vermoë om die doel te vind en die nodige operante gedrag uit te voer wat nodig is om beloning te verdien en die vermoë om verteer beloning is nie beïnvloed nie (Nicola, 2010). Dopamien moet benadering bevorder deur die aktiwiteit van NAc neurone te beïnvloed, maar die aard van hierdie invloed bly onduidelik. Groot verhoudings van NAc-neurone word opgewonde of geïnhibeer deur beloning-voorspellende aanwysers (Nicola et al., 2004a; Roitman et al., 2005; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty et al., 2013), en die opwindings begin voor die aanvang van cued benaderingsgedrag en voorspel die latensie om voortbeweging te begin (McGinty et al., 2013). Daarom het hierdie aktiwiteit die eienskappe wat vereis word van 'n dopamien-afhanklike sein wat cued-benadering bevorder, maar of dit dit doen, is onbekend.

Neurone in twee strukture wat glutamatergiese afferente na die NAc, die BLA en dorsale mediale PFC stuur (Brog et al., 1993), is opgewonde oor beloning-voorspellende leidrade (Schoenbaum et al., 1998; Ambroggi et al., 2008), en omkeerbare inaktivering van enige van hierdie strukture (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa et al., 2008) of van die VTA (Yun et al., 2004) verminder die omvang van cue-opgewekte excitasies in die NAc. Hierdie waarnemings dui daarop dat NAc-opwek-opwekkings aangedryf word deur glutamatergiese insette, maar sonder NAc-dopamien is selfs hierdie sterk opwindende insette onvoldoende om aanleidings-opgewekte vuurtoenames te dryf. Hierdie gevolgtrekking is egter flou. Baie NAc-neurone word deur leidrade geïnhibeer (Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011) en dit is onbekend of opwekkings of inhibisies belangriker is vir die aktivering van benaderingsgedrag. Daarbenewens kan VTA-inaktivering diskriminatiewe stimulus (DS)-ontlokte opwekkings verminder deur verskeie dopamien-onafhanklike meganismes: verminderde cue-kodering in die BLA en PFC, wat projeksies van die VTA ontvang (Swanson, 1982); verminderde afvuur van GABAergiese VTA-neurone wat na die NAc (Van Bockstaele en Pickel, 1995); of verminderde vrystelling van glutamaat vanaf dopaminerge neurone (Stuber et al., 2010). Ten slotte, omdat VTA-inaktivering nie net NAc DS-ontlokte vuur verminder nie, maar ook DS-ontlokte benaderingsgedrag (Yun et al., 2004), DS-opwekking kan sekondêr wees tot eerder as 'n noodsaaklike voorwaarde vir doelgerigte beweging.

Om die rol van NAc-dopamien direk te toets in aanwysings-ontlokte vuur, het ons 'n nuwe sonde ontwerp vir gebruik in gedragende knaagdiere: 'n sirkelvormige elektrode-skikking wat 'n sentrale inspuitkanule omring, wat dit moontlik maak vir gelyktydige opname van eenheidsvuuraktiwiteit en infusie van dopamienreseptorantagoniste in die ekstrasellulêre ruimte rondom die aangetekende neurone (du Hoffmann et al., 2011). Hierdie reëling stel ons in staat om skakels te vestig tussen dopamienreseptoraktivering, NAc-neuronafvuur en beloningsoekende gedrag: as blokkade van NAc-dopamienreseptore beide seine wat opgeroep word en die aanvang van benadering inhibeer, sal dit sterk bewys lewer dat die neuronale reaksie afhang van endogene dopamien en dat hierdie sein nodig is vir benaderingsgedrag.

Materiaal en metodes

Diere.

Vyftien manlike Long-Evan-rotte (275-300 g met aankoms) is van Charlesrivier verkry en een-een gehuisves. Een week na hul aankoms is rotte daagliks vir 'n paar minute vir 3 dae gehanteer om hulle aan die eksperimenteerder te laat gewoond. Na gewenning is die rotte op 'n beperkte dieet van 13 g rotvoedsel per dag geplaas. Ad libitum kos is vir 7 dae na die operasie voorsien, waarna diere weer op die beperkte dieet geplaas is. Diereprosedures was in ooreenstemming met die National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals en is goedgekeur deur die Institusionele Dieresorg- en Gebruikskomitee van Albert Einstein College of Medicine.

Operante kamers.

Alle gedragseksperimente en gedragsopleiding het in pasgemaakte pleksiglaskamers (40 cm vierkant, 60 cm hoog) plaasgevind. Dit was binne metaalkaste geleë wat as Faraday-hokke gedien het; kabinette was uitgevoer met akoestiese skuim en wit geraas is voortdurend deur 'n toegewyde luidspreker gespeel om die hoorbaarheid van eksterne geraas binne die kamer te minimaliseer. Operantkamers was toegerus met 'n beloningshouer aan een muur met intrekbare hefbome aan weerskante daarvan. 'n Fotostraal oor die voorkant van die houer is gebruik om houer se in- en uittreetye te meet. Die temporele resolusie van die gedragsbeheerstelsel (Med Associates) was 1 ms.

DS taak.

Diere is opgelei in die DS-taak volgens prosedures soortgelyk aan dié wat voorheen gebruik is (Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; Nicola, 2010; McGinty et al., 2013). Twee leidrade is een op 'n slag aangebied, óf 'n beloning-voorspellende DS óf 'n neutrale stimulus (NS). Die ouditiewe leidrade het bestaan ​​uit 'n sirenetoon (wat in frekwensie van 4 tot 8 kHz oor 400 ms gedraai het) en 'n intermitterende toon (6 kHz-toon aan vir 40 ms, af vir 50 ms); toewysing van 'n spesifieke toon aan die DS of NS is ewekansig oor rotte verdeel. Tussenproefintervalle (ITI's) is ewekansig gekies uit 'n afgeknotte eksponensiële verspreiding met 'n gemiddelde van 30 s en maksimum van 150 s. Die NS is altyd vir 10 s aangebied; hefboomdrukke tydens die NS is aangeteken, maar het geen geprogrammeerde gevolg gehad nie. "Aktiewe" en "onaktiewe" hefbome is ewekansig aan linker- en regterhefbome vir elke rot aan die begin van opleiding toegewys en het nie daarna gewissel nie. 'n Hefboomreaksie op die aktiewe hefboom tydens die DS het die leidraad beëindig, en die eerste daaropvolgende houerinskrywing het lewering van 10% sukrosebeloning in 'n put in die houer veroorsaak. DS-aanbiedings waartydens die dier nie gereageer het nie, is na 10 s beëindig. Reaksies tydens die ITI (tussen aanduiding-aanbiedings) en reaksies op die onaktiewe hefboom is aangeteken, maar het nie gelei tot beloningslewering nie. Diere is opgelei in die DS-taak totdat hulle gereageer het op >80% van DS'e en <20% NS'e in 2 uur opleidingsessies.

Gekanuleerde mikro-elektrode-skikkings.

Na aanvanklike opleiding is rotte ingeplant met gekanuleerde mikroskikkings wat bestaan ​​het uit agt wolfram mikrodraadelektrodes wat 'n sentrale mikro-inspuitingsgidskanule omring. Hierdie is gebou en gemonteer in pasgemaakte mikroaandrywers soos voorheen beskryf (du Hoffmann et al., 2011). 'n Volledige kloksgewyse draai van die dryfskroef het die elektrodes en kanule as 'n eenheid ventraal 300 μm beweeg (sonder rotasie van die probes), wat ons in staat gestel het om van verskeie unieke populasies van neurone in dieselfde dier op te teken.

Om die gekanuleerde skikkings in te plant, is rotte voorberei vir chirurgie en in 'n stereotaksiese instrument geplaas soos voorheen beskryf (du Hoffmann et al., 2011; McGinty et al., 2013). Narkose is geïnduseer en onderhou met isofluraan (0.5-3%). Diere het antibiotika (Baytril) ontvang onmiddellik voor die operasie en 24 uur na die operasie. Gekanuleerde skikkings is bilateraal in die dorsale NAc-kern ingeplant (1.4 mm anterior en 1.5 mm lateraal vanaf bregma, en 6.5 mm ventraal vanaf die skedel). Elektrodes en mikro-aandrywers is aan die skedel vasgemaak met beenskroewe en tandheelkundige akriel, en draadobturators is in die gidskanules geplaas sodat die ente van die obturators gelyk was met die ente van die gidskanules. Na die operasie is die kopvel met Neo-Predef behandel om infeksie te voorkom en die diere is 1 week van herstel toegelaat voordat hulle met eksperimente voortgaan. Vir postchirurgiese analgesie is diere 10 mg/kg van die niesteroïdale anti-inflammatoriese middel ketoprofen gegee.

Dwelms.

SCH23390 en raclopride is by Sigma gekoop. Op toetsdae is dwelms vars voorberei deur dit in 0.9% steriele sout op te los. Middels is toegedien teen dosisse van 1.1 μg SCH233390 in 0.55 μl soutoplossing per kant en 6.4 μg raclopried in 0.8 μl soutoplossing per kant. SCH233390 en raclopried is onderskeidelik oor 12 en 17.5 min toegedien. In loodseksperimente het ons gevind dat bilaterale infusies van raclopried wat 12 minute duur, beduidende maar verbygaande effekte op DS-reaksieverhouding gehad het. Dus, om die effek te verleng, het ons die duur van raclopried-infusie sodanig verhoog dat die tydelike profiel van die farmakologiese effekte daarvan soortgelyk was aan dié van SCH23390. Slegs een bilaterale of eensydige inspuiting is per opnamesessie (een sessie per dag) gemaak. Alle diere het ten minste 'n enkele bilaterale inspuiting van een antagonis, en een (of verskeie) eensydige antagonis inspuitings ontvang. Tydens sommige eensydige antagonis-eksperimente het ons gelyktydig sout toegedien as 'n voertuigbeheer kontralateraal tot die hemisfeer wat antagonis ontvang het.

Mikro-inspuiting en opname prosedure.

Die apparaat vir gelyktydige mikro-inspuiting en opname is voorheen beskryf (du Hoffmann et al., 2011). Die opnamekabel wat vanaf die kopverhoog gelei het, het in 'n 24-kanaal elektriese kommutator met 'n sentrale boorgat (Moog) geëindig wat die seine na die elektrofisiologiese opnamestelsel deurgegee het. Twee spuite is in 'n enkele spuitpomp wat buite die kamer geleë is gemonteer; vloeistoflyne van die spuite het gelei tot 'n dubbelkanaal vloeistofswivel (Instech Laboratories) wat bo die kommutator gemonteer is. Vloeistoflyne het vanaf die swaai deur die kommutator se boorgat gedaal, langs die opnamekabel geloop en by twee 33 meter mikro-inspuiters geëindig.

Voor die opnamesessie is die mikro-inspuiters met geneesmiddeloplossing gevul en dan in die dier se gidskanules geplaas. Die mikroinjectorpunte het 0.5 mm verby die gidskanules gestrek sodat die punt van die mikroinjector onder die elektrodepunte en ~670 μm vanaf die middel van elke elektrode was. Voor hervul met geneesmiddel is die vloeistoflyne en mikro-inspuiters gevul met minerale olie, en die vlak van die olie-waterige koppelvlak is gemerk om te fasiliteer post hoc bevestiging dat die middel ingespuit is. Laastens is die kopstadium aan die dier gekoppel en die vloeistoflyne is stewig aan die opnamekabel vasgemaak om die mikro-inspuiters in plek te hou vir die duur van die eksperiment. Diere wat op hierdie manier voorberei is, is toegelaat om die DS-taak uit te voer vir 'n basislynperiode van ten minste 45 min, waartydens neurale aktiwiteit aangeteken is; dan is die spuitpomp op afstand aangeskakel om die dwelms in die brein te infuseer. Inspuiting het nie nodig gehad om die dier te hanteer of die kamerdeur oop te maak nie, en die gedragsessie het ononderbroke voortgegaan deur die basislyn-, infusie- en postinfusieperiodes.

Neurale spanningseine is aangeteken met 'n kopverhoogversterker (eenheidsversterking), 10,000 379 keer versterk en gedigitaliseer met behulp van kommersiële hardeware en sagteware (Plexon). Ons het aangeteken van 38 neurone in 15 opname-/inspuitsessies in 38 rotte. Van die 7 sessies is 31 weggegooi weens swak gedrag tydens die voorinspuiting basislynperiode of omdat geen neurone betroubaar geïsoleer kon word nie. Ons neurale analise het dus gefokus op 322 opname-/inspuitsessies waarin ons van 12 goed geïsoleerde neurone in 150 rotte aangeteken het. Na elke opname/inspuitingsessie is die mikroaandrywing wat die elektrodeskikkings dra ~XNUMX μm (een halwe draai van die mikroaandrywingskroef) gevorder om die elektrodes ventraal te beweeg om van 'n nuwe populasie neurone op te neem. As min (of geen) neurone waargeneem is, is die skikking elke tweede dag gevorder totdat neurone opgespoor is.

Analise.

Data is verdeel in voorinspuiting, na-inspuiting en hersteltydperke, wat onderskeidelik gedefinieer is as die 45 min voor infusie van die antagoniste, die 40 min wat begin met die einde van die inspuiting en die laaste 33 min (2000 s) van elke sessie (wat in totaal 2–3 uur geduur het). Die na-inspuitingsperiode stem ooreen met die tyd waartydens die middels hul grootste gedragseffekte het wanneer dit bilateraal ingespuit word (Fig 1C).

 

Figuur 1.

Effekte van dopamienreseptorantagoniste op DS-aangeduide benaderingsgedrag. A, Skematiese van die DS-taak. B, Mediaan (kol) en middelkwartiele (vertikale lyne) van DS (oranje) en NS (blou) reaksieverhoudings in die voorinspuitingsperiode vir alle gedragsessies ...

Isolasie van enkeleenhede is vanlyn uitgevoer met Offline Sorter (Plexon) deur gebruik te maak van hoofkomponent-analise. Slegs eenhede met goed gedefinieerde golfvorms (>100 μV) wat duidelik van geraasvlakke (<20–50 μV) onderskei is, is by daaropvolgende ontledings ingesluit. Tussenpunt-intervalverdelings en kruiskorrelogramme is gebruik om te verseker dat enkele eenhede goed van mekaar en van agtergrondgeraas geïsoleer is (Neural Explorer-sagteware; Nex-Tech). Tydstempels van geverifieerde spykers is met pasgemaakte roetines in die R-sagteware-omgewing ontleed. Peristimulus tyd histogramme wat rondom die DS en NS gekonstrueer is, in 50 ms tydhouers, is gebruik om cue-evoked excitations te kwantifiseer en op te spoor in Syfers 2A, , 3,3, , 4,4, , 55A, , 66A, , 77A, , 88A, en and1010A-C. Om te bepaal of 'n neuron 'n beduidende DS-ontlokte opwekking vertoon het, is die Poisson-waarskynlikheidsverspreidingsfunksie vir die 10 s-basislynperiode voor elke aanduiding bereken. 'n Neuron is as DS-opgewek beskou as dit gemiddelde stygtellings bo die boonste 99%-vertrouensinterval van die verspreiding van basislyn-vuurtempo's in een of meer 50 ms-bakke tussen 50 en 200 ms na aanvang van die aanduiding getoon het. Vir neurone met beduidende DS-ontlokte opwekkings in die voorinspuiting basislynperiode, is die gemiddelde vuurtempo in 50 ms-bakke tyd gesluit op DS en NS-aanvang verkry vir elke periode in elke sessie, en die gemiddelde en mediaan (Vye. 2C-E, , 55A, , 66A, , 77A, , 88A, , 1010B,C) vuurtempo's oor neurone is vergelyk. Omdat neurone met statisties waarneembare NS-opwekking byna altyd ook opgewonde is deur die DS [nie getoon nie, maar voorheen gerapporteer (Ambroggi et al., 2011)], ons het NS-reaksies vir alle neurone met 'n beduidende DS-reaksie ontleed. Tensy anders aangedui, is alle statistiese vergelykings wat binne-neuron Wilcoxon-rangsomtoetse gebruik word.

 

Figuur 2.

DS-ontlokte opwinding voorspel daaropvolgende beloning-soekende gedrag en kodeer nabyheid aan die hefboom. A, Gemiddelde voorinspuiting peri-gebeurtenis tyd histogramme in lyn met die aanvang van die DS (oranje spoor) of NS (blou spoor) vir 145 neurone met beduidende opwindende ...

 

Figuur 3.

Voorbeeldneurone toon dat D1- en D2-antagoniste DS-ontlokte opwekking verminder. Rasters en ooreenstemmende histogramme toon die afvuur van vier verskillende DS-opgewekte neurone wat in lyn is met DS-aanvang. Data is van die laaste 40 proewe onmiddellik voor die begin ...

 

Figuur 4.

Die effekte van bilaterale dopamien-antagonis-inspuiting op cue-evoced excitation voorspel die gedragseffekte op 'n proef-vir-proef-basis. A, C, Proef-vir-proef analise van neuronale kodering van die rot se latensie om die hefboom te bereik vir dieselfde neurone wat gewys word ...

 

Figuur 5.

D1-reseptoraktivering is nodig vir DS-ontlokte opwekking. A, Peri-gebeurtenis tyd histogramme in lyn met DS aanvang vir neurone met beduidende DS-ontlokte opwekking in die voorinspuitingsperiode. Spore en wolke dui die gemiddelde ±SEM-vuurtempo aan ...

 

Figuur 6.

D2-reseptoraktivering is nodig vir DS-ontlokte opwekking. A, Peri-gebeurtenis tyd histogramme in lyn met DS aanvang vir neurone met beduidende DS-ontlokte opwekking in die tydperk voor raclopried inspuiting. DS-ontlokte opwekkings is verminder deur bilaterale ...

 

Figuur 7.

D1-reseptoraktivering is nie nodig vir NS-ontlokte opwekking nie. A, Peri-gebeurtenis tyd histogramme in lyn met NS aanvang vir neurone met beduidende DS-ontlokte opwekking in die voorinspuitingsperiode. Hierdie populasies oorvleuel heeltemal, dus dieselfde neurone ...

 

Figuur 8.

D2-reseptoraktivering is nodig vir NS-ontlokte opwekking. A, Peri-gebeurtenis tyd histogramme in lyn met NS aanvang vir neurone met beduidende DS-ontlokte opwekking in die voorinspuitingsperiode. NS-opwekking is verminder in die bilaterale en ipsilaterale toestande ...

 

Figuur 10.

Soutinfusie beïnvloed nie DS- of NS-ontlokte opwekking nie en nie D1- of D2-reseptoraktivering word benodig vir die handhawing van basislynvuurtempo's nie. A, Enkele DS-opgewonde neuron aangeteken tydens soutinfusie. Konvensies is identies aan dié ...

vir Figuur 4, het ons vasgestel of die effekte van bilaterale antagonis-inspuiting op die latensie om die hefboom te bereik gekorreleer is met die effekte van die antagoniste op die grootte van DS-ontlokte opwekking op 'n proef-vir-proef basis. Eerstens het ons die gemiddelde vuurtempo van 100 tot 400 ms na DS-aanvang in elke proef bereken vir alle aangetekende neurone wat beduidende DS-opwekking getoon het voor bilaterale infusie van die antagoniste. Vervolgens het ons vir elke neuron die Spearman se rangkorrelasiekoëffisiënt bereken deur die proef-vir-proef grootte van DS-ontlokte opwekking en die latensie van die rot om die hefboom te bereik op ooreenstemmende proewe te vergelyk. Hierdie korrelasies is in histogramme in Figuur 4B,D. Alle DS proewe is by hierdie analise ingesluit; as die dier nie die hefboom gedruk het nie, is 'n latensie van 10 s (die maksimum lengte van leidraadaanbieding) aan daardie proef toegeken. Ons het hierdie korrelasiekoëffisiënte vir die voorinspuitingsperiode soos hierbo gedefinieer, bereken; ons het die na-inspuitingstydperk met 1000 s verleng om 'n breër steekproef van latensies te verkry op proewe waarin die diere na bilaterale infusie gereageer het. Om die betekenis van die individuele korrelasies te bepaal, het ons 'n twee-stert asimptotiese gebruik t-benadering omdat 'n presiese p waarde kan nie bereken word wanneer bande in die rangdata teenwoordig is nie. Toe het ons gepaarde Wilcoxon-toetse gebruik om die mediane van die verspreidings van korrelasiekoëffisiënte voor en na antagonis-infusie te vergelyk.

Omdat NAc-neurone lae basislyn-vuurtempo's het met onderste grense van die vertrouensinterval wat dikwels nul strek, is inhibisies baie moeiliker om op te spoor en te kwantifiseer as opwekkings. Dus, benewens die prosedure wat hierbo beskryf is, wat gebruik is om opwekking op te spoor, het ons ook ontvangerbedryfskenmerk-analise (ROC) gebruik, 'n meer sensitiewe metode, om die waarskynlikheid te kwantifiseer dat die vuurtempo in opeenvolgende 50 ms-tydbakke na aanvang van tekens was anders as die vuurtempo in die 10 s-voorloper-basislyn. Hierdie ontleding is afsonderlik uitgevoer vir voor- en na-inspuitingsperiodes. Vir elke bak het ons die oppervlakte onder die ROC-kromme (AUC) bereken; AUC-waardes van 0.5 dui op geen verskil van voorafvuur nie, terwyl waardes nader aan 0 of 1 'n groter waarskynlikheid aandui dat die neuron onderskeidelik geïnhibeer of opgewonde is. Om die postcue neurale aktiwiteit oor die hele populasie van aangetekende neurone op 'n onbevooroordeelde wyse uit te beeld, is vuurtempo's en AUC-waardes vir 50 ms-bakke bereken; om die data glad te maak, is die bakkies met 10 ms gevorder vir opeenvolgende AUC-berekeninge. Die gladgemaakte AUC-waardes is dan as hittekaarte met 10 ms resolusie (met elke waarde wat die AUC in die volgende 50 ms verteenwoordig) in Syfers 5B, , 66B, , 77B, , 88B, en and1010D,E.

Vervolgens het ons gekwantifiseer of AUC-waardes, bereken in nie-oorvleuelende bakke van 50 ms, 'n beduidende verskil in afvuur weerspieël. Vir elke houer het ons eers 10,000 0.05 stewels vasgemaakte AUC-waardes gegenereer uit ewekansige skommelinge van die precue basislyn-vuurtempo en vuurtempo in die ooreenstemmende postcue bin. Ons het toe die tweestertwaarskynlikheid bepaal dat die werklike AUC-waarde uit die verspreiding van stewel-waardes getrek is; as die waarskynlikheid <XNUMX was, het ons beskou dat die afvuur in die bak beduidend verskil van die basislyn. Laastens het ons die aantal neurone met vuurtempo's in elke bak getel wat aansienlik groter as of minder as die voorvereiste basislynvuur was, en het hierdie waardes as breuke van die totale bevolking (Vye. 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 99B,D, , 1010F,G).

 

Figuur 9.

Neurale aktiwiteit wat in lyn is om houerinskrywing te beloon word nie beïnvloed deur ipsilaterale of kontralaterale D1- of D2-antagonis-inspuiting nie. A, C, ROC AUC-waardes word bereken en vertoon soos beskryf in Figuur 5B, behalwe dat tydbakke langer (200 ms) en in lyn is ...

Om die verhoudings van neurone wat opgewonde of geïnhibeer is in die voor- en na-inspuitingsperiodes te vergelyk, het ons 'n dataverminderingsbenadering gebruik. Eerstens het ons die fraksie van 50 ms-bakke tussen 0 en 1 s na aanvang van die aanduiding bereken waarin elke neuron beduidende opwekking of inhibisie getoon het. Vervolgens het ons hierdie fraksies in die voor- en na-inspuitingsperiodes vergelyk met 'n gepaarde Wilcoxon-toets. Neurone wat nie beduidende modulasie in enige bak in beide voor- en na-inspuitingsperiodes getoon het nie, is uitgesluit van hierdie analise en is nie ingesluit in die plotte wat die mediaanfraksie van beduidende bakkies toon nie (kolletjie- en snordiagramme aan die regterkant van elke deel in Vye. 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 1010F,G). Hierdie prosedure het die invloed van die groot populasie van neurone uitgeskakel met geen verskil in aktiwiteit tussen die post-DS-venster en pre-DS-basislyn nie; hierdie populasie is van min belang, maar dit dra 'n groot aantal nulwaardes by wat die mediaan aantal beduidende bakke na 0 verdraai en beide afnames en toenames in die fraksie beduidende bakke na infusie verberg.

Soortgelyke ontledings is uitgevoer vir verbruik-verwante afvuur wat plaasgevind het nadat dit in die beloningshouer binnegegaan het. Diere was geneig om vir >5 s in die houer te bly; daarom, om hierdie relatief lang tydintervalle vas te vang, wys ons die resultate deur gebruik te maak van 200 ms-bakke (Fig 9). Die tydvenster vir die vergelyking van proporsies van neurone wat opgewonde was in die voorinspuiting en na-inspuitingsperiodes was van 0 tot 1.5 s, terwyl dit van 0 tot 5 s vir inhibisies was; 'n korter ontledingsvenster is gebruik vir opwekkings omdat hulle geneig was om meer verbygaande te wees. ROC-ontledings is uitgevoer op die Albert Einstein College of Medicine High Performance Computing Cluster met behulp van die pROC-pakket vir R.

Om "basislyn"-vuurtempo's wat buite taakgebeure voorkom, te vergelyk, het ons die gemiddelde vuurtempo in 10 s-bakke voor elke DS-voorinspuiting en na-inspuiting van die antagoniste vergelyk. Hierdie prosedure is funksioneel gelykstaande aan ewekansige steekproefneming van basislyn-vuurtempo's omdat DS'e te eniger tyd tydens 'n gedragsessie met byna 'n gelyke waarskynlikheid aangebied word. Neurone is geklassifiseer as beduidende DS-ontlokte opwekking (voor geneesmiddelinfusie) of nie, en dan is die basislyn-vuurtempo's in die voor- en na-inspuitingsperiodes binne hierdie groepe vergelyk met 'n gepaarde Wilcoxon-toets (Fig 10H,I). Ons het ook 'n lineêre passing vir DS-opgewonde neurone uitgevoer en die helling van hierdie lyn vergelyk met die eenheidslyn (helling van 1).

As veelvuldige vergelykings uitgevoer is op substelle data wat van dieselfde onderwerp afkomstig is (Vye. 2C-E, , 55A,C, , 66A,C, , 77A,C, , 88A,C, , 99B,D, , 1010B,C,F,G), p waardes is Bonferroni gekorrigeer; dws die p waarde is vermenigvuldig met die aantal vergelykings wat gemaak is. Reggestel p waardes is as beduidend beskou as p < 0.05. Alle regstellings is gemaak met 'n faktor van 3 behalwe vir Figuur 2C-E, waarin die faktor 2 was.

Video dop.

In 'n subset van eksperimente is die rot se posisie gemeet met 'n oorhoofse kamera (30 rame/s) en gerekenariseerde opsporingstelsel (Cineplex; Plexon). Die stelsel het die x en y posisies van twee verskillend gekleurde LED's wat aan die opnamekopverhoog geheg is. Soos voorheen beskryf (McGinty et al., 2013), het ons 'n sentroïed bereken wat die middelpunt tussen LED-posisies vir elke videoraam beskryf. Ontbrekende datapunte tot 10 opeenvolgende rame is ingevul met lineêre interpolasie; in die seldsame gevalle waarin >10 rame ontbreek, is die data weggegooi. Vir elke videoraam het ons die SD van afstande tussen die sentroïed se posisie in daardie raam en in 'n tydvenster ±200 ms bereken. Hierdie SD-metings vorm die lokomotoriese indeks (LI) vir daardie raam van die video. Log-getransformeerde LI's is bimodaal versprei, met 'n onderste piek wat tydperke van min of geen beweging verteenwoordig en 'n boonste piek wat voortbeweging verteenwoordig (Drai et al., 2000). Ons pas dan twee Gaussiese funksies by die verspreiding van LI's, en bepaal die bewegingsdrempel as die punt waar hierdie funksies die minste oorvleuel.

Bewegings is gedefinieer as ten minste agt opeenvolgende rame met LI's bo die lokomotoriese drempel. Om die tyd van beweging aanvang te bepaal, het ons die analise beperk tot DS proewe waarin die dier steeds by cue aanvang was en dan die latensie bereken tussen cue aanvang en die eerste raam waarin die LI die bewegingsdrempel oorskry (Vye. 1D-F, , 22B,D). As geen waarneembare beweging tydens 'n proef gemeet is nie, is die latensie op daardie proef gedefinieer as >10 s (die lengte van leidraadaanbieding, Fig 1D). Soortgelyke resultate is verkry toe sulke proewe uit die analise weggelaat is (data nie getoon nie). Die DS-aangeduide bewegingslatensieverspreidings is dan oor rotte saamgevoeg en die mediane is vergelyk met 'n Wilcoxon-toets. Om latensie te kwantifiseer tot maksimum spoed en gemiddelde spoed van DS-aangedrewe hefboomgerigte bewegings, het ons alle proewe gebruik wat geëindig het met 'n hefboomdruk, selfs al het die rot beweeg met DS aanvang (Fig 1E,F).

Histologie.

Diere is diep verdoof met Euthasol en intrakardiaal geperfuseer met soutoplossing en 4% formalien. Gelykstroom (15 μA) is vir ~30 s deur elk van die elektrodes in die skikkings gevoer om letsels te genereer. Breintjies is verwyder en in formalien gestoor totdat dit verwerk is. Voordat dit met 'n kriostaat gesny is, is breine kriobeskerm deur onderdompeling in 30% sukrose vir 'n paar dae. Seksies (50 μm) is gekleur vir Nissl-stof om kanule- en elektrodespore en letsels te visualiseer (Fig 11).

 

Figuur 11.

Histologiese rekonstruksie van antagoniste inspuitplekke. Figuur beeld twee koronale afdelings van rotbrein uit wat die meerderheid van die anterior-posterior omvang van die NAc insluit (0.8 mm-2.8 mm anterior van bregma). Swart kolletjies verteenwoordig ...

Results

Ons het rotte met twee ouditiewe stimuli met veranderlike intervalle van gemiddeld 30 s aangebied: 'n beloning-voorspellende DS en 'n NS (Fig 1A; Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty et al., 2013). 'n Hefboomdruk tydens die DS het die leidraad beëindig, en 'n druppel sukrose is afgelewer by ingang in die beloningshouer; indien diere nie binne 10 s gereageer het nie, is die leidraad beëindig sonder beloningslewering en die tussentoets-interval het begin. Reaksies tydens hierdie interval en tydens die NS het geen geprogrammeerde gevolg gehad nie. NS'e was altyd 10 s. Opgeleide diere, wat op die meeste DS'e gereageer het, maar min NS'e (Fig 1B), is ingeplant met gekanuleerde skikkings wat op die NAc-kern gerig is. Tydens eksperimente het diere eers die taak uitgevoer vir 'n 45 minute voorinspuitingsperiode waartydens NAc neurale aktiwiteit aangeteken is. Vervolgens is die D1-reseptorantagonis SCH23390 of die D2/3-antagonis raclopried bilateraal of eensydig in die NAc toegedien; diere het in die kamer gebly met taakgebeurlikhede in effek regdeur die infusie en vir ten minste 75 minute daarna.

In ooreenstemming met vorige studies (Yun et al., 2004; Nicola, 2010), het bilaterale infusies van enige antagonis in die NAc-kern die proporsie DS'e waarop die dier gereageer het aansienlik verminder (Fig 1C, donkergrys spore) en het die latensie verhoog om voortbeweging te begin soos gemeet deur videonasporing in 'n subset van sessies (Fig 1D, grys stippelspore). Daarteenoor het eensydige infusies van dieselfde dosisse geen effek op DS-reaksieverhouding gehad nie (Fig 1C, liggrys spore), latensie om beweging te begin na DS aanvang (Fig 1D, gestreepte ligoranje spore), en latensie om die hefboom of bewegingspoed te bereik tydens hefboombenadering (Fig 1E,F). Hierdie gedragsdata toon dat NAc-dopamien in 'n enkele hemisfeer voldoende is om gedrag te handhaaf, alhoewel blokkade van D1- of D2/3-reseptore in beide hemisfere die reaksie ernstig benadeel. Hierdie dissosiasie bied 'n kritieke eksperimentele voordeel, aangesien dit ons in staat stel om die uitwerking van dopamienantagoniste op neurale aktiwiteit te toets wanneer gedrag benadeel is (bilaterale inspuiting) en wanneer dit nie is nie (eensydige inspuiting), en sodoende die potensiële verwarring uitsluit dat enige waargenome veranderinge in neurale aktiwiteit na antagonis infusie is sekondêr tot veranderinge in gedrag.

Ons het aangeteken van 322 NAc-neurone in 31 opname-/inspuitsessies in 12 rotte. Ongeveer 45% van die aangetekende neurone was aansienlik opgewonde deur DS-aanbieding. Hierdie opwekkings het eienskappe vertoon soortgelyk aan dié wat voorheen gerapporteer is (Yun et al., 2004; Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011; McGinty et al., 2013; Morrison en Nicola, 2014): hulle was groter as dié wat deur NS'e opgeroep is (Fig 2A); hulle het met 'n kort latensie begin na aanvang van aanduiding (~120 ms) en het plaasgevind voor die aanvang van hefboomgerigte beweging (Fig 2B); en hul grootte was gekorreleer met die waarskynlikheid van 'n gedragsreaksie, bewegingsinisiasie-latensie en nabyheid aan die hefboom (McGinty et al., 2013; Fig 2C-E).

Bilaterale infusie van óf die D1 óf D2/D3 antagonis het 'n skerp vermindering in die omvang van DS-ontlokte opwekking veroorsaak. Soos getoon in twee voorbeeld neurone (Fig 3A,C), was hierdie effek die meeste uitgesproke in die minute onmiddellik na die infusie, wat ooreenstem met die maksimum vermindering in leidraad-ontlokte benaderingsgedrag wat deur die inspuitings veroorsaak word (Fig 3A,C, blou rasters en histogramme). Toe die gedragseffek herstel het, het die vuurreaksie ook herstel (Fig 3A,C, swart rasters en histogramme). Hierdie patroon van resultate was konsekwent oor cue-opgewonde neurone (Vye. 5A, , 66A, Bilaterale histogramme en snor plotte). Ter ondersteuning van die hipotese dat hierdie opwekkings die krag van hefboombenaderingsbeweging bepaal, het die omvang van die leidraad-ontlokte opwekking gedurende die voorinspuitingsperiode die dier se latensie voorspel om die hefboom te bereik (Fig 4A,C, links). Na bilaterale D1- of D2-antagonis-inspuiting is hierdie latensies merkbaar na hoër waardes verskuif, dikwels so hoog dat daar geen reaksie was binne die 10 s-aanwysingsaanbieding nie (Fig 4A,C, linker- en regtervertragingsverspreidings). Opvallend genoeg, alhoewel aanwys-ontlokte afvuur deur die antagoniste verminder is, het dit voortgegaan om die krag van die gedragsreaksie gedurende die post-inspuiting en herstelperiodes te voorspel (Fig 4A,C, regs raster plotte). Hierdie waarneming dui aan dat die gedrags- en neurale effekte van die geneesmiddel op 'n proef-vir-proef-basis gekorreleer is: hoe groter die vermindering in vuur veroorsaak deur 'n dopamienantagonis, hoe groter is die latensie om die hefboom te bereik en hoe kleiner is die waarskynlikheid dat die dier het hoegenaamd die hefboom bereik.

Om die konsekwentheid van hierdie proef-vir-proef-korrelasie te bepaal, het ons vir elke cue-opgewonde neuron die Spearman-rangkorrelasie tussen die grootte van die opwekking en die latensie bereken om die hefboom te druk. Ons het 'n latensie van 10 s toegeken aan proewe waarin daar geen reaksie was nie; latency in hierdie proewe was dus gelykop op die hoogste rang. (Soortgelyke resultate is verkry as proewe sonder 'n DS-aangeduide hefboomreaksie uit die analise weggelaat is; data nie getoon nie.) Toe ons die korrelasiekoëffisiënte in die voor-inspuitingstydperk vergelyk het met dié in die gekombineerde na-inspuiting/herstelperiode, het ons gevind dat byna alle van die koëffisiënte was negatief in beide periodes. Boonop het die antagoniste óf geen beduidende effek op die mediaankoëffisiënt gehad nie óf die verspreiding na selfs meer negatiewe waardes verskuif (Fig 4B,D). Daarom voorspel die populasie van cue-opgewekte neurone nie net die gedragsreaksie-latensie betroubaar nie, maar die toename in reaksie-latensie wat deur 'n antagonis op 'n gegewe proef veroorsaak word, word sterk voorspel deur die antagonis se effekte op cue-ontlokte opwekking op daardie proef. Hierdie resultate verskaf sterk bewyse vir 'n oorsaaklike rol vir endogene dopamien in die stel van die krag van die beloning-soekende reaksie op die leidraad: dopamien verhoog die leidraad-opgewekte opwekking van NAc-neurone, wat op sy beurt 'n kort-latency benadering tot die hefboom veroorsaak.

'n Alternatiewe interpretasie van hierdie resultate is dat verminderde leidraad-opgewekte opwekking 'n gevolg is van verminderde gedragsreaksie - miskien omdat die opwekking bloot die gedragsreaksie volg (of antisipeer), maar nie oorsaaklik daartoe is nie. As dit die geval was, moet die toepassing van die antagoniste op so 'n manier dat hulle nie gedrag beïnvloed nie, nie lei tot verminderde cue-evoked excitation nie. Maar, soos gedemonstreer in twee voorbeeld neurone (Fig 3B,D), eensydige inspuiting van óf D1 óf D2/D3 antagonis het die omvang van cue-ontlokte opwekking merkbaar verminder, selfs al het eensydige inspuitings nie gedragsprestasie verander nie. Soortgelyke resultate is verkry wanneer gemiddeld oor cue-evocated excitations aangeteken is in die ingespuite NAc (Vye. 5A, , 66A, Ipsilaterale histogramme); boonop toon die gemiddelde data dat opwekkings wat opgewek is in neurone wat in die NAc kontralateraal tot die inspuiting aangeteken is, nie geraak is nie (Vye. 5A, , 66A, Kontralaterale histogramme). Om die moontlikheid uit te sluit dat die vermindering in cue-ontlokte opwekking ipsilateraal tot die inspuitings te wyte was aan klein verskille in gedragsreaksiewaarskynlikheid, het ons die analise herhaal nadat alle proewe uitgesluit is waarin die dier geen hefboompersreaksie gemaak het nie; soortgelyke resultate is verkry (data nie getoon nie; p < 0.05 vir beide D1- en D2-antagoniste, Wilcoxon). Hierdie resultate dui aan dat die antagonis-geïnduseerde vermindering in cue-evoced excitation waarskynlik nie 'n gevolg is van verswakte gedragsprestasie nie.

Alhoewel die tydelike eienskappe van cue-opgewekte opwekking oor neurone redelik soortgelyk was, was inhibisies na cue-aanvang meer divers, wat tipies later aanvang en minder stereotipe tydverloop vertoon as opwekkings (Vye. 5B, , 66B). Ontledings van inhibisies (en tot 'n mate opwekkings) wat op 'n enkele tydvenster fokus, kan dus 'n beduidende gedeelte van die sein mis. Verder kan standaard statistiese opsporingsmetodes nie konsekwent afnames van baie lae basale vuurtempo's identifiseer nie, insluitend dié van baie NAc-neurone. Om hierdie kwessies te omseil, het ons 'n meer inklusiewe benadering gevolg waarin ons, vir 50 ms postcue time bins in elke aangetekende neuron, gekwantifiseer het, die ROC AUC verteenwoordig die verskil tussen vuur in die bin en die precue basislyn. Hittekaarte van AUC-waardes in tydhouers in lyn met DS-aanvang (Vye. 5B, , 66B) demonstreer dat vermindering in DS-ontlokte opwekking na bilaterale en ipsilaterale (maar nie kontralaterale) inspuitings van D1 en D2 antagoniste uitgespreek is in byna elke cue-opgewekte neuron en plaasgevind het oor die hele tydsverloop van die opwekking. In teenstelling hiermee is inhibisies na DS aanvang nie verminder nie. Om hierdie effekte te kwantifiseer, het ons vasgestel of elke AUC-waarde 'n beduidende verskil vanaf die basislyn aandui deur 'n bootstrapped p-waarde te bereken wat die waarskynlikheid verteenwoordig dat die AUC gemonster is uit die verspreiding van AUC's gegenereer uit ewekansige geskommelde basislyn en postcue bin-vuurtempo's (sien Materiale en Metodes). Soos getoon deur plotte van die proporsie neurone wat beduidende (p < 0.05) opwekking of inhibisie in elke bak wat in lyn is met DS aanvang (Vye. 5C, , 66C, links plotte in elke kolom), is die fraksie van opwekkings, maar nie inhibisies nie, verminder deur bilaterale en ipsilaterale inspuitings van die antagoniste. Hierdie interpretasie is statisties bevestig deur die proporsies van betekenisvol opgewonde en geïnhibeerde houers oor die hele 1 s na-DS-venster te vergelyk (Vye. 5C, , 66C, kolletjies). Dus, opwekkings na DS aanvang is verminder deur D1 en D2 antagonis inspuiting, maar inhibisies was nie.

Inderdaad, die aantal neurone wat beduidende inhibisie toon, is verhoog na sommige tipes inspuiting (Vye. 5B,C, , 66B,C). Dit is onwaarskynlik dat hierdie opkomende inhibisies bygedra het tot die gedragseffekte van bilaterale antagonis-infusies omdat hulle nie konsekwent was nie (bv. hulle het plaasgevind na bilaterale en kontralaterale, maar nie ipsilaterale D1-antagonis-inspuiting nie en na ipsilaterale, maar nie bilaterale D2-antagonis-inspuiting nie) en daarom hulle verduidelik nie die gedragseffekte van die antagoniste nie. Verder was hierdie laat inhibisies die mees prominente ~600 ms na die aanvang van DS, 'n tyd waarop, in die beheertoestand, ~50% van doelgerigte benaderingsgedrag reeds geïnisieer is (Fig 2B). Gevolglik is dit onwaarskynlik dat opkomende inhibisies bygedra het tot die antagonis-geïnduseerde toename in benadering-inisiasievertraging of vermindering in reaksiewaarskynlikheid. Interessant genoeg het die oorgrote meerderheid van opkomende inhibisies in DS-opgewekte neurone voorgekom, gewoonlik teen die einde van die opwekking (bilaterale D1-antagonis: 14/17 neurone, 82%; ipsilaterale D2-antagonis: 11/16 neurone, 69%; Vye. 5B,C, , 66B,C), in ooreenstemming met die moontlikheid dat hulle ontmasker is deur die antagonis-geïnduseerde vermindering van die opwindende reaksie en ondersteun die hipotese dat die afvuur van DS-opgewonde neurone oorsaaklik is vir die aanvang van benaderingsgedrag.

NS-aanbiedings, wat selde hefboomdruk-reaksies ontlok het (Fig 1B), het klein maar konsekwente opwekking opgewek in dieselfde neurone wat deur die DS opgewek is (Fig 2A). Verbasend genoeg is NS-ontlokte opwekkings nie deur die D1-antagonis verminder nie, ook nie in grootte nie (Fig 7A) of in aantal opgewonde neurone (Fig 7B,C). In teenstelling hiermee het D2-antagonis-inspuiting beide die omvang en aantal NS-ontlokte opwekkings verminder (Fig 8). NS-ontlokte inhibisies is nie deur enige antagoniste verminder nie (Vye. 7B,C, , 88B,C). Daarom, onder hierdie toestande, is D1-reseptoraktivering nodig vir NAc-neurone om groot-omvang-opwekkings te produseer in reaksie op opvallende beloning-voorspellende stimuli, terwyl D2-reseptoraktivering nodig is vir reaksies op beide beloning-voorspellende en neutrale stimuli.

Ons het die moontlikheid oorweeg dat verminderde beloning-soekende gedrag na bilaterale infusies kon wees as gevolg van onderbreking van 'n neurale proses wat verband hou met versterking of aan hedoniese verwerking van beloning. Sulke prosesse kan die subpopulasies van NAc-neurone behels wat geïnhibeer of opgewonde word tydens die verbruik van sukrose (Nicola et al., 2004b; Roitman et al., 2005; Taha en Fields, 2005). Omdat diere voortgegaan het om beloning te verdien na eensydige antagonis-infusie, was ons in staat om vas te stel of neuronale aktiwiteit wat verband hou met beloningsverbruik afhanklik was van dopamienreseptoraktivering. Ons het vuur ondersoek gedurende die 5 s na die dier se toetrede tot die beloningshouer, die tydperk waartydens beloningsverbruik tipies plaasvind (Nicola, 2010). Deur gebruik te maak van ROC-analise, het ons die afvuur in 200 ms-bakke binne hierdie venster vergelyk met die 10 s-voorkomsbasislyn; hittekaarte van die gevolglike AUC-waardes toon min effek van antagonis-inspuiting, hetsy ipsilateraal of kontralateraal tot die inspuiting (Fig 9A,C). Die proporsies van opgewonde en geïnhibeerde neurone is nie deur die antagoniste beïnvloed nie (Fig 9B,D), wat sterk daarop dui dat verbruiksverwante opwinding en inhibisies nie van dopamien afhang nie. Soortgelyke resultate is verkry toe ons dieselfde analise uitgevoer het met 50 ms-bakke (data nie gewys nie).

Om die moontlikheid uit te sluit dat die waargenome resultate te wyte was aan een of ander faktor anders as die antagonis (bv. fisiese versteuring wat veroorsaak word deur die inspuiting of een of ander komponent van die dwelmvoertuig) het ons soutoplossing in sommige eksperimente ingespuit. Soos getoon deur 'n voorbeeld neuron (Fig 10A) en deur die gemiddelde opwekking oor cue-opgewekte neurone (Fig 10B), DS-ontlokte opwekkings is nie verander deur sout-inspuiting nie; NS-ontlokte opwekkings is ook nie geraak nie (Fig 10C). Boonop het soutinspuiting nie die proporsies van neurone beïnvloed wat beduidende opwekking en inhibisie toon na DS of NS aanvang nie (Fig 10D-G).

Laastens het ons gevra of dopamienreseptoraktivering permissief kan wees vir aangewysde benaderingsgedrag deur by te dra tot die basislynvuurtempo van NAc-neurone. In stryd met hierdie hipotese was daar geen beduidende effek van óf die D1- óf D2-antagonis op die basislyn-vuurtempo's van óf DS-opgewonde óf ander NAc-neurone nie (Fig 10H,I).

Bespreking

Hierdie bevindinge dui op 'n meganisme waardeur NAc-dopamien beloning-soekende gedrag bevorder wat deur omgewingstimuli ontlok word: dopamienreseptoraktivering fasiliteer opwinding wat opgewek is, wat op sy beurt kort-latency-inisiasie van benadering tot beloningsverwante voorwerpe bevorder. Hierdie gevolgtrekking word sterk ondersteun deur die waarneming dat bilaterale dopamien-antagonis-inspuiting beide die latensie verhoog het om beweging te begin (Fig 1D) en verminder die omvang van cue-opgewekte excitasies (Vye. 33â € <-6). Verminderde leidraad-ontlokte opwekking kan nie 'n gevolg van verswakte gedrag gewees het nie, want eensydige inspuitings het nie DS-gedrewe gedrag verander nie (Fig 1C-F), maar tog sterk verminderde DS-ontlokte opwekking in die ingespuite weefsel (Vye. 3B,D, , 5,5, ,6).6). Hierdie opwekkings was 'n oorheersende neurale reaksie in die NAc (wat in 45% van die aangetekende neurone voorgekom het), en hulle het albei die aanvang van beweging voorafgegaan (Fig 2B) en voorspelde bewegingsinisiasie-latensie met groter afvuur op proewe met korter latensie (Fig 2D) (McGinty et al., 2013; Morrison en Nicola, 2014). Daarom is cue-opgewekte opwinding beide dopamienafhanklik en nodig vir kragtige beloning soek.

Ons resultate demonstreer dat opwinding wat opgewek is, en geen ander vorm van neurale aktiwiteit in die NAc nie, waarskynlik 'n kritieke sein in die neurale kring is wat die latensie van doelgerigte bewegings bepaal. Hierdie gevolgtrekking volg uit die waarneming dat die antagoniste cue-evoced excitation verminder het sonder om cue-opgewekte inhibisies, beloningsverbruik-geassosieerde afvuur of basislynvuurtempo's te verminder. Verder was die proewe waarin bilaterale inspuitings van die antagoniste die doeltreffendste was om die opwekking te verminder, dié waarin hulle die grootste gedragsgestremdheid veroorsaak het (Fig 4), wat sterk argumenteer teen die moontlikheid dat 'n ander onopgemerkte verandering in neuronale kodering verantwoordelik was vir die gedragseffekte. Daarom koppel ons data dopamienreseptoraktivering in die NAc, die omvang van opwinding wat opgewek is, en die dier se latensie om beloningsoek te begin stewig.

Vorige werk het getoon dat VTA-inaktivering wat NAc-aanwysings-ontlokte opwekkings en inhibisies verminder het, ook diere verhinder het om aangespoorde benaderingsgedrag te toon (Yun et al., 2004). Daardie studie het egter nie die moontlikheid uitgeskakel dat hierdie veranderinge 'n indirekte stroombaaneffek was nie. Hier demonstreer ons dat dopamienreseptore plaaslik tot die aangetekende neurone nodig is vir opwinding wat opgewek is, wat die moontlikheid uitskakel dat die antagoniste-effekte te wyte is aan 'n werking van dopamien stroomop van die NAc. Daarteenoor, alhoewel cue-evoced inhibitions verminder is deur VTA-inaktivering (Yun et al., 2004), is hulle nie verminder deur plaaslike dopamien-antagonis-inspuiting nie, en daarom is dit onwaarskynlik dat hierdie inhibisies die gevolg is van 'n direkte werking van dopamien binne die NAc.

Die effekte van die D1- en D2-antagoniste op beide DS-ontlokte benaderingsgedrag en DS-ontlokte vuurwerk was merkwaardig soortgelyk. Hierdie waarnemings stem ooreen met 'n lang reeks NAc-mikro-inspuiting-eksperimente waarin D1- en D2-antagoniste byna ononderskeibare gedragseffekte opgelewer het teen dosisse soortgelyk aan ons s'n (Hiroi en White, 1991; Ozer et al., 1997; Koch et al., 2000; Eiler et al., 2006; Pezze et al., 2007; Lex en Hauber, 2008; Liao, 2008; Nicola, 2010; Shin et al., 2010; Haghparast et al., 2012). Hierdie resultate, tesame met die kontras tussen die antagoniskonsentrasie in die inspuiting wat nodig is om effekte (mm) waar te neem en die affiniteit van die middels vir hul teikens (nm), bevraagteken of die geneesmiddeleffekte spesifiek is. Alhoewel die effektiewe konsentrasie by die reseptor waarskynlik aansienlik laer sal wees as die ingespuite konsentrasie as gevolg van diffusie, metabolisme en oksidasie van die middels, is die gekombineerde doeltreffendheid en tydsverloop van hierdie prosesse onbekend. Daarom is een formele moontlikheid dat beide die gedrags- en elektrofisiologiese effekte van SCH23390 en raclopried die gevolg is van beide middels wat een of meer reseptore bind wat glad nie deur dopamien gebind word nie. Verskeie faktore argumenteer teen hierdie moontlikheid. Gedrag opgewekte benadering word nie net deur SCH23390 en raclopried geblokkeer nie, maar ook deur die inspuiting van die breëspektrum dopamienreseptorantagonis flupentixol in die NAc (Di Ciano et al., 2001; Saunders en Robinson, 2012), deur inaktivering van die VTA (Yun et al., 2004) en deur letsel van die NAc met 6-hidroksiedopamien (Parkinson et al., 2002), wat katekolaminergiese vesels selektief doodmaak. Daarbenewens verhoog NAc-inspuiting van 'n dopamien heropname blokker, 'n D1 of D2 reseptor agonis, of die dopamien vrystellende amfetamien die waarskynlikheid van cued benadering (Wyvell en Berridge, 2000; Nicola et al., 2005; du Hoffmann en Nicola, 2013). Laastens word optogenetiese selfstimulasie van VTA dopamienneurone ('n gedrag wat ongetwyfeld deur dopamienneuronaktivering gehandhaaf word) verswak deur inspuiting van SCH23390 of raclopried in die NAc teen dosisse soortgelyk aan dié wat hier gebruik word (Steinberg et al., 2014). Dit is moeilik om 'n eenvoudige meganisme te bedink wat elk van hierdie resultate kan verantwoord sonder om te beweer dat SCH23390 en raclopride blokkeer benadering deur die effekte van endogene dopamien te blokkeer.

'n Alternatiewe moontlikheid is dat die antagoniste nie net hul teikenreseptore bind nie, maar ook nie-teiken dopamienreseptore. By konsentrasies van 10 μm of laer bind raclopried nie D1-agtige reseptore nie (Hall et al., 1986); hoër konsentrasies is nie getoets nie. Daarom kan raclopried spesifiek wees vir D2/D3-reseptore selfs by die mm-inspuitkonsentrasies wat deur ons en ander gebruik word, veral nadat diffusie, metabolisme en oksidasie in ag geneem is. Skattings van die SCH23390 bindingskonstante aan D2-agtige reseptore wissel tussen 1 en 5 μm (Bourne, 2001; Mottola et al., 2002); alhoewel hierdie waardes daarop dui dat SCH23390 D2/D3-reseptore by die ingespuite konsentrasies bind, is die funksionele doeltreffendheid van SCH23390 in die blokkering van aktivering van D2-agtige reseptore deur dopamien onbekend. Ons waarneming dat raclopried NS-ontlokte opwekking verminder het, terwyl SCH23390 nie die idee ondersteun het dat die middels op verskillende reseptore optree nie, maar nie hul spesifisiteit definitief demonstreer nie. Nietemin, selfs al het een of albei middels beide reseptortipes geblokkeer om DS-ontlokte opwekking te verminder, sal dit heeltemal ooreenstem met ons gevolgtrekking dat aktivering van ten minste een vorm van dopamienreseptor nodig is vir DS-opgewekte opwekking. Dus, alhoewel die vraag oor geneesmiddelspesifisiteit onbeantwoord bly, verswak hierdie vraag slegs marginaal ons hoofgevolgtrekking dat dopamien cued benadering fasiliteer deur cue-evoced excitation te verhoog.

As die middels in werklikheid spesifiek opgetree het, dui ons bevindinge dat D1- en D2/D3-antagoniste elk cue-opgewekte vuur in die meerderheid cue-opgewekte neurone verminder dat aktivering van hierdie reseptore sinergisties lei tot opwekking in dieselfde neurone. Terwyl D1 en D2 reseptore gevind word in grootliks gesegregeerde populasies van neurone in die NAc (Albin et al., 1989; Gerfen et al., 1990), aansienlike proporsies van NAc-kern- en dopneurone wat D1-reseptore uitdruk, bevat ook mRNA vir D3-reseptore (Le Moine en Bloch, 1996), wat geblokkeer word deur D2-antagoniste, insluitend raclopried. Ko-uitdrukking van D1- en D3-reseptore bied 'n potensiële meganisme waardeur dopamien opwekking in NAc-neurone kan bevorder deur 'n sinergistiese effek wat deur óf D1- óf D2/3-antagoniste geblokkeer sal word (Schwartz et al., 1998). Alternatiewelik (of bykomend), kan die interaksie tussen D1 en D2 (en/of D3) reseptore op die plaaslike stroombaanvlak voorkom (Gaan en Grace, 2005; Gerfen en Surmeier, 2011). Dopamien werk byvoorbeeld by D1-reseptore om GABA-vrystelling op NAc-neurone te verminder (Nicola en Malenka, 1997; Hjelmstad, 2004), 'n effek wat opwinding kan bevorder in samewerking met aktivering van D2/D3-reseptore op stekelige neurone (Hopf et al., 2003). Hierdie meganismes stel veral voor dat dopamien nie NAc-neurone direk opwek nie, maar eerder hul prikkelbaarheid verhoog in reaksie op glutamatergiese insette; dus, hulle kan verduidelik waarom cue-opgewekte excitasies nie net deur dopamien-antagoniste geblokkeer word nie, maar ook deur inaktivering van die basolaterale amygdala en prefrontale korteks (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa et al., 2008), wat albei glutamatergiese projeksies na die NAc stuur (Brog et al., 1993).

Die ooreenkomste en verskille tussen SCH23390 en raclopried-effekte kan die gevolg wees van twee kontrasterende neurale meganismes, wat fasiese en toniese dopamien insluit. Omdat beide D1- en D2/D3-antagoniste DS-opgewekte opwekking verminder het, maar die kleiner NS-opgewekte opwekking wat in dieselfde neurone voorkom, is slegs deur die D2/D3-antagonis verminder (Vye. 8, ,9),9), blyk dit dat dopamien kodering van stimuluswaarde bevorder via aktivering van D1-reseptore, maar fasiliteer die afvuurreaksies op alle leidrade (of dit nou met 'n waardevolle uitkoms geassosieer word of nie) via D2/D3-reseptore. Dit kan wees as gevolg van die groter fasiese dopamien-oorgange wat in die NAc ontlok word deur beloning-voorspellende as neutrale leidrade (Phillips et al., 2003; Roitman et al., 2004). Omdat D2/3-reseptore 'n hoër affiniteit vir dopamien as D1-reseptore het, kan klein NS-opgewekte dopamien-oorgange voldoende wees om slegs D2/3-reseptore te aktiveer, terwyl beloning-voorspellende DS'e die dopamienkonsentrasie kan verhoog tot vlakke hoog genoeg om D1-reseptore te aktiveer (Grace, 1991).

Alternatiewelik kan die omvang van cue-opgewekte opwekking gereguleer word deur tonikum, eerder as fasiese dopamien. Toniese dopamienvlakke kan die geleentheidskoste van onaksie weerspieël (Niv et al., 2007), waardeur die krag van operante prestasie bepaal word. Dus, as voldoende hoë toniese dopamienvlakke bereik word, kan genoeg dopamienreseptore geaktiveer word om opwinding wat opgewek is te fasiliteer en die latensie van beloningsoekende benadering te verminder. 'n Soortgelyke meganisme kan ook onderliggend wees aan die bekende bydrae van NAc-dopamien tot die uitvoering van onbewerkte operante take wat 'n hoë vlak van inspanning vereis (Salamone en Correa, 2012), waarin dopamien-ontwrigting vertragings verhoog om die operandum te nader (Nicola, 2010). Implisiete eksterne leidrade (bv. sig van die hefboom) of interne leidrade (bv. voortspruitend uit tydsberekening of honger) kan benadering deur opwindende NAc-neurone in 'n groter mate veroorsaak wanneer geleentheidskoste en dopamienvlakke hoog is.

Ter opsomming, ongeag die spesifieke farmakologiese meganisme, demonstreer ons resultate dat NAc dopamien beloningsgerigte gedrag bevorder deur die opwekking van NAc-neurone tot opvallende omgewingsprikkels te verhoog. Die omvang van hierdie opwinding stel die latensie van die vak in om 'n aanpakreaksie te begin. Via hierdie meganisme reguleer dopamien beide die sterkte en waarskynlikheid van cued beloon-soek.

voetnote

Verwysings