Dopamien is noodsaaklik vir Cue Dependent Fear Conditioning (2009)

Jonathan P. Fadok, 1,2 Tavis MK Dickerson, 2 en Richard D. Palmiter2 *
J Neurosci. Skrywer manuskrip; beskikbaar in PMC 2010 Maart 9.
Gepubliseer in finale geredigeerde vorm as:
J Neurosci. 2009 September 9; 29 (36): 11089-11097.
doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1616-09.2009.

1 Graduate Program in Neurobiology and Behavior, Universiteit van Washington, Seattle, WA 98195
2 Departement Biochemie en Howard Hughes Mediese Instituut, Universiteit van Washington, Seattle, WA, 98195
* Korrespondensie moet gerig word aan: Richard D. Palmiter, HHMI en Departement Biochemie, Box 357370, Universiteit van Washington, Seattle, WA 98195. e-pos: [e-pos beskerm]
Die uitgewer se finale geredigeerde weergawe van hierdie artikel is gratis beskikbaar by J Neurosci
Sien ander artikels in PMC wat die gepubliseerde artikel aangehaal.

Abstract

Dopamien (DA) is betrokke by baie gedrag, insluitend motoriese funksie, kognisie en beloningverwerking; Die DA se rol in vreesverwerking is egter ewewig. Om die rol van DA in vreesverwante leer te ondersoek, is dopamien-defekte (DD) -muise getoets in 'n vreesversterkte aanvanklike paradigma. DA-sintese kan in DD-muise herstel word deur die toediening van 3, 4-dihydroksy-L-fenylalanien (L-Dopa), en sodoende die assessering van vreesverwerking in 'n DA-uitgeputte of herhaalde toestand toe te laat. Vreesversterkte aanvanklike afwesigheid was in DD-muise afwesig, maar kan deur L-Dopa-toediening herstel word onmiddellik na vreesversorging. Selektiewe virale-gemedieerde herstel van DA-sintese binne die ventrale tegmentale area ten volle herstel vrees leer in DD-muise en herstel van DA sintese na DA neurone wat na die basolaterale amygdala herstel korttermyn geheue, maar nie langtermyn geheue of skok sensitiwiteit. Ons demonstreer ook dat die DA D1-reseptor (D1R) en D2-agtige reseptore nodig is vir cue-afhanklike vreesleer.
Hierdie bevindinge dui aan dat DA wat op verskeie reseptor subtipes binne verskeie teiken streke handel, die stabilisering van vreesgeheue fasiliteer.

Sleutelwoorde: Dopamien, vrees, vreesversterkte skrik, amygdala, dopamien D1 reseptor, dopamien D2 reseptor

Inleiding

Die neuromodulator DA is belangrik vir beloningsverwante leer en dwelm-soekende gedrag (Schultz, 2002, Wise, 2004) en ophopende bewyse dui daarop dat DA ook belangrik kan wees vir vreesverwante leer (Lamont en Kokkinidis, 1998; Guarraci et al ., 1999; Greba en Kokkinidis, 2000; Guarraci et al., 2000; Greba et al., 2001; Pezze en Feldon, 2004; die Oliveira et al., 2006). DA neurone van die ventrale middelbreinprojek tot limbiese breinareas wat belangrik is vir die vrees om te leer, en DA-vlakke in hierdie breinareas styg tydens afwykende gebeure (Abercrombie et al., 1989; Kalivas en Duffy, 1995; Doherty en Gratton, 1997; Inglis en Moghaddam , 1999). Daarbenewens verhoog sommige middelbrein-DA-neurone hul vuurkoerse tot aversive stimuli en voorspellende aanwysings (Guarraci en Kapp, 1999, Horvitz, 2000, Joshua et al., 2008). Verder is daar getoon dat DA langtermyn potensiering, 'n sleutel neurale korrelaat van geheue, fasiliteer in areas wat krities is vir vreesleer, soos die hippokampus en amygdala (Bissiere et al., 2003; Lemon and Manahan-Vaughan, 2006; Swant en Wagner, 2006).

Ten spyte van die vordering wat gemaak is om DA neuronfisiologie te vrees, bly die presiese rol van DA en sy verwante reseptore in vreesverwante leer onopgelos. Inspuiting van D1R-agtige antagoniste stelselmatig, of in die amygdala, is getoon om verkryging of uitdrukking van vreesverwante leer te sluit; Ander het egter getoon dat hierdie middels geen effek het nie (Guarraci et al., 1999; Greba and Kokkinidis, 2000; die Oliveira et al., 2006). Daarbenewens is D1R-agoniste getoon om óf verbeterde of geen effek op vreesbehandeling te hê nie (Guarraci et al., 1999; Greba et al., 2000; Inoue et al., 2000; de Oliveira et al., 2006). Analoge teenstrydighede is gevind in studies wat gebruik maak van agoniste of antagoniste vir D2R-agtige reseptore (Guarraci et al., 2000; Greba et al., 2001; Ponnusamy et al., 2005; de Oliveira et al., 2006). Hierdie verskille kan wees as gevolg van gedragsmetodologie, dosisafhanklike effekte van ingespuitte middels of verskille in die keuse van farmakologiese middels. Byvoorbeeld, DA-reseptorantagoniste wissel baie in hul selektiwiteit, terwyl sommige studies meer selektief antagoniserende D2-reseptore kan aanneem, kan ander D2-, D3- en D4-reseptore meer algemeen antagoniseer (Missale et al., 1998).

Om die rol van DA in vreesverwante leer te verduidelik, het ons muise gebruik wat nie DA (DD muise) gehad het nie, sowel as muise wat nie die D1R- of DA D2-reseptore (D2R) ontbreek het nie, en hulle getoets in 'n vreesversterkte aanvanklike paradigma. Vreesversterkte aanvalle is 'n Pavlovian-vrees-kondisioneringsparadigma waarin 'n neutrale stimulus oplewer in die akoestiese aanvalrespons, volgende parings met 'n voetskok (Koch, 1999). Vreesversterkte skrik is 'n ideale paradigma vir hierdie studies omdat dit nie afhanklik is van 'n beoordeling van vries gedrag nie, wat moeilik is om te meet in hipoaktiewe DD-muise (Zhou en Palmiter, 1995). Omdat DD-muise in 'n DA-uitgeputte of DA-volwasse toestand bestudeer kan word, bied hulle 'n ideale geleentheid om die rol van DA in leer en geheueformasie te bestudeer. Verder, met behulp van virusgemedieerde lewering van Cre rekombinase, kan DA sein selektief herstel word na spesifieke teikenstreke deur reaktivering van 'n Th-allel van DD-muise (Hnasko et al., 2006). Selektiewe herstel van DA tot spesifieke teikengebiede maak voorsiening vir die assessering van breingebiede wat deur DA-signalering gereguleer word tydens vreesbehandeling.

Materiaal en metodes

Diere en behandelings
DD-muise is gegenereer soos beskryf (Hnasko et al., 2006). Kortliks, DD (Thfs / Fs; DbhTh / +) muise dra twee niefunksionele tyrosienhidroksilase (Th) allele, wat geïnactiveer is deur die invoeging van 'n neomisienweerstand (NeoR) geen wat deur lox P-plekke flanker in die eerste intron van die Th-geen . Hierdie muise dra ook een ongeskonde dopamien β-hidroksilase (Dbh) allel, en een Dbh-allel met 'n geteikende inplanting van die Th-geen. Beheerdiere dra ten minste een ongeskonde Th-allel en een ongeskonde Dbh-allel. Vlakke van nie-dopaminerge katekolamiene is normaal in DD-diere en vlakke van alle katekolamiene is normaal in beheerde diere (Zhou en Palmiter, 1995, Szczypka et al., 1999). Muise is gehandhaaf op 'n gemengde C57BL / 6 X 129 / Sv genetiese agtergrond. Weens ernstige hipofagie is DD-muise daagliks (ip) met L-Dopa teen 50 mg / kg ingespuit teen 'n volume van 33 μl / g (Zhou en Palmiter, 1995), wat begin by ongeveer postnatale dag 10. Hierdie inspuitings herstel DA funksie vir 8 tot 10 hr (Szczypka et al., 1999). D1R knockout (KO) en D2R KO muise is beskryf (Drago et al., 1994; Kelly et al., 1997). Beide stamme is gehandhaaf op 'n C57BL / 6 agtergrond. As gevolg van groeivertraging in D1R KO-muise, is hulle op vier weke gespeen, en dan gevoed gevoeg chow om groei te bevorder. Alle diere is genotipeer deur PCR analise. Manlike en vroulike muise is onderworpe aan gedragstoetsing tussen die ouderdomme van 2-5 maande. Alle muise is onder 'n 12: 12 (ligte donker) siklus gehuisves in 'n temperatuur beheerde omgewing met kos (5LJ5; PMI Feeds, St. Louis, MO) en water beskikbaar ad libitum. Alle gedragseksperimente is gedurende die ligsiklus uitgevoer. Alle muise is behandel in ooreenstemming met riglyne wat deur die Nasionale Instituut van Gesondheid en die Institusionele Diereversorgings- en -gebruikskomitee van die Universiteit van Washington ingestel is

Om te bepaal of ander D2-reseptore belangrik is vir vreesleer, is D2R KO-muise die D2-antagonist etiklopied (Sigma, St. Louis, MO) by 0.5 mg / kg (ip) toegedien. Etiklopied is opgelos in 0.9% sout en is teen 'n finale volume 10 μl / g gegee. D2R wilde tipe (WT) muise is met die voertuig ingespuit.

Apparaat
Sound-Attenuating Startle Rooms (SR-Lab, San Diego Instruments, San Diego, CA) is gebruik om prepulse inhibisie, opstootreaksies en vreesversterkte aanvalle te meet. Vir aanvalle is 65 1-msec-lesings geneem, begin by die begin van die pols. Om die antwoord op voetskok te meet, is 500 1-msec-lesings geneem, begin met skok begin. Die piek amplitude van die reaksie is gebruik om prepulse inhibisie, opstootrespons, vreesversterkte aanvalle en skokreaktiwiteit te bereken. Wit geluidsgeluid is vervaardig deur 'n hoëfrekwensie spreker in die kamer se plafon. Agtergrondklank is op 'n konstante 65 dB-vlak gehandhaaf. Klankvlakke is gemeet in decibels (A-skaal) met behulp van 'n klankvlakleser (RadioShack, Fort Worth, TX). 'N Kalibreringseenheid is gebruik om die integriteit van die opstootresponslesings (San Diego Instruments, San Diego, CA) te verseker. 'N 8-Watt-lig is op die agtermuur van die brandstof boks gemonteer vir gebruik as 'n cue.

Begin reaksie kurwes
Na 'n 5-min-opwarmingsperiode is diere met 'n reeks van sewe proewe aangebied met stygende klankvlakke: van 80 tot 120 dB, met 'n ITI van 30 sek. Hierdie reeks is 10 keer aangebied vir 'n totaal van 70-proewe. In alle proewe, behalwe nulproewe waarin daar geen geluid was nie, was die klankpuls 40 msec.

Voorpulsinhibisie
Diere het 'n 10-min-aanwarmingsperiode gegee, waarna vakke met 5 40-msec, 120-dB, puls-alleenproewe aangebied word. Muise is dan aangebied met 50-toetse van óf 'n aanvalspuls-alleenproef, een van drie prepulse-toetse (5, 10, en 15-dB bokant agtergrond), of 'n nulproef waarin geen akoestiese stimulus was nie. Die interproefinterval (ITI) het gemiddeld 15 sec (reeks 5-25 sec). 'N Skrikwekkende verhoor het bestaan ​​uit 'n 40-msec, 120-dB-puls van wit geraas. Prepulse-proewe het bestaan ​​uit 'n 20-msec-duurvoorbereiding van 70, 75, of 80-dB intensiteit, wat 40-msec 120-dB-puls voorafgegaan het deur 100 msec. Prepulse inhibisie is bereken vir elke prepulsvlak deur gebruik te maak van die volgende formule:% inhibisie = [(gemiddelde aanvanklike reaksie op prepulse verhoor / gemiddelde aanvanklike reaksie op pols-alleen proefneming) × 100]. DD-muise is getoets in 'n DA-uitgeputte toestand, 18-24 uur na L-Dopa inspuiting.

Vreesversterkte aanvalle (7-dag paradigma)
Op dag 1 (basislyn), na 'n 5-min-opwarmingsperiode, is muise 'n pseudo-willekeurige bestel reeks 20-proewe gegee, eweredig verdeel tussen cue en no-cue toestande. Vir no-cue proewe is diere aangebied met 'n 40-msec, 105-dB akoestiese puls. Vir proefproewe is die diere aangebied met 'n 10-sekligter, wat saam met 'n 40-msec, 105-dB-pols gesluit is. Die ITI gemiddeld 120 sek (reeks 60 tot 180 sek).

Opleiding het plaasgevind op dae 2, 4 en 6. Na aanleiding van 'n 10-min-opwarmingsperiode, is muise 10-aanbiedings van die cue-lig gegee, wat saam met 'n 0.2-mA, 0.5-sec-voetskok gesluit is. Die ITI gemiddeld 120 sek (reeks 60 tot 180 sek). Die toetssessies het plaasgevind op dae 3, 5 en 7 en was identies aan die basislyn sessie wat hierbo beskryf is. DD-muise was in DA-uitgeputte toestand, 18 tot 24 uur na hul laaste L-Dopa inspuiting, tydens baseline, opleiding en toetssessies. L-Dopa is na oefensessies ingespuit, soos aangedui in figuurlegendes. Die volgende formule is gebruik om vreesversterkte aanvalle te bereken:% potentiation = [(gemiddelde van antwoorde op toetsproewe / gemiddelde antwoorde op nee-proefproewe-1) × 100].

Vreesversterkte aanvalle (3-dag paradigma)
Dae 1 en 3 (basislyn en toets) van hierdie paradigma was identies aan dié wat beskryf is vir die 7-dag vreesversterkte opstartparadigma. Op dag 2 (opleiding) het muise 30-koppelings van die 10-sekonde-lig ontvang met 'n 0.2-mA, 0.5-sec-voetskok. Die ITI beteken was 120 sek (reeks 60 tot 180 sek). DD-muise was DA-uitgeput tydens basislyn, opleiding en toetsing.

Korttermyngeheue
Basislyn en toetssessies was identies aan dié wat beskryf is vir die 7-dag-paradigma. Op dag 2, na 'n 5-min-aanwarmingsperiode, is muise 30-koppelings gegee van 'n 10-sekonde-lig, wat saam met 'n 0.5-sek, 0.2-mA-voetskok gesluit is. Die ITI het gemiddeld 120 sek (reeks 60 tot 180). Na aanleiding van die opleiding is die muise voor hul toetse in hul huiskooie vir 10 min geplaas. Korttermyngeheue is beoordeel deur gebruik te maak van dieselfde formule wat gebruik word vir vreesversterkte skrik.

Skokgevoeligheid
Reaksies op die no-cue toestand tydens die korttermyn geheue basislyn en toets sessies was gemiddeld vir elke dier en die volgende formule is gebruik om skok sensitiwiteit te bereken:% sensitiwiteit = [(gemiddelde aanvanklike reaksie tydens toetsing / gemiddelde begin reaksie op basislyn- 1) × 100].

Cre rekombinase-gemedieerde herstel van Th geen funksie
Isofluraan (1.5-5%) verdovende muise is in 'n stereotaksiese instrument geplaas (David Kopf Instruments, Tujunga, CA). Vir die herstel van Th-geenfunksie in die ventrale tegmentale area is rekombinante AAV1-Cre-GFP-virus (getiteld by 1.2 × 1012 partikels / ml) in die ventrale middellyn ingespuit (koördinate in mm: 3.5 posterior tot Bregma, 0.5 laterale tot middellyn , 4.5 ventraal na Bregma; 0.5 μl / halfrond). Vir spesifieke herstel van BLA DA, is die recombinant CAV2-Cre-virus (getiteld by 2.1 × 1012 deeltjies / ml) bilateraal ingespuit (koördinate in mm: 1.5 posterior tot Bregma, 3.25 laterale tot middellyn, 5 ventraal tot Bregma; 0.5 μl / halfrond) . Gedetailleerde beskrywings van beide virale vektore is gepubliseer (Hnasko et al., 2006; Zweifel et al., 2008). Virusse is gedurende 'n 10-min-tydperk ingespuit met behulp van 'n 32-maatspuitnaald (Hamilton, Reno, NV) wat aan 'n mikroinfusiepomp (WPI, Sarasota, FL) geheg is.

immunohistochemie
Na narkose met 50 mg / ml natriumpentobarbital (0.2-0.3 ml / dier), is muise transcardiaal geperfuseer met fosfaatgebufferde sout, gevolg deur 4% paraformaldehied in fosfaatgebufferde sout. Dissected brain was oornag in 4% paraformaldehyde, gekryop beskerm in 30% sucrose in fosfaatgebufferde sout, en dan vinnig gevries in isopentaan. Vrydrywende koronale dele (30 μm) was immunostained met anti-TH (1: 1000, Chemicon) of konyn anti-TH (1: 2000, Chemicon) teenliggaampies. Immunoflourescence is behaal deur gebruik te maak van Cy2- of Cy3-gekonjugeerde IgG sekondêre teenliggaampies (1: 200, Jackson ImmunoResearch). Verfde afdelings is op skyfies gemonteer, met die hand gelê en met 'n regop helderveldmikroskoop (Nikon) gefotografeer.

Statistiese Analise
Ontledings wat uitgevoer word, sluit in herhaalde maatstawwe en eenrigting ANOVA, Fisher post-hoc, en Student se t-toetse soos aangetoon in die resultate. Statistiese analise is uitgevoer met behulp van Statistica sagteware (Statsoft, Tulsa, Oklahoma).

Results

DD muise het 'n ongeskonde akoestiese ruisrespons en normale prepulse inhibisie
Vreesversterkte skrik vereis intakte akoestiese opstootreaksies en sensorimotoriese gating. Om te bepaal of die akoestiese opstootreaksie in die afwesigheid van DA verander word, is die antwoorde van DA-uitgeputte DD-muise (18 tot 24 uur na L-Dopa) tot meervoudige dekibelvlakke van klank gemeet en vergelyk met kontroles (Figuur 1A). Herhaalde maatreëls ANOVA het geen hoof-effek van genotipe en geen beduidende interaksie tussen genotipe en klankvlak gehad nie.

Figuur 1
DA is van kritieke belang vir die aanleer van vrees-gepotenseerde skrik. A, Akoestiese skrikreaksie van beheer (n=10, swart blokkies) en DD muise (n=10, oop blokkies) op verskillende klankintensiteite. Antwoorde word in arbitrêre eenhede gerapporteer. B, Prepulse inhibisie is getoets by 3 verskillende prepulse intensiteite in beheer (n=10, swart stawe) en DD muise (n=10, oop stawe). Asterisks dui p<0.05 aan, herhaalde mate ANOVA. C, Skematiese illustrasie van die 7-dag vrees-gepotenseerde skrik paradigma. Op basislyn- en toetsdae het muise 10 aanbiedings van no-cue (40 msek duur aanbieding van 'n 105-dB skrik pols) en 10 aanbiedings van cue proewe (10 sek ligte cue wat saam met die skrik pols eindig) in pseudorandom ontvang orde. Op opleidingsdae het muise 10 parings van die 10-sek. ligteken ontvang wat saam met 0.5-sek. duur, 0.2-mA voetskok geëindig het. Leer is op toetsdae geassesseer as 'n persentasie van potensiasie op cue proewe in vergelyking met geen cue proewe. D, DD muise (n=10, oop stawe) wat L-Dopa 3 uur na opleiding (dag 2 en 4) gegee is, kon nie leer nie (Toets 1 en 2). Wanneer DD-muise egter onmiddellik na opleiding (dag 6) ingespuit is, het hulle beduidende vrees-versterkte skrik getoon (Toets 3). Asterisks dui p<0.05 aan, herhaalde mate ANOVA. E, Metings van skokreaktiwiteit tydens oefensessies (Beheer n=10, swart stawe; DD n=10, oop stawe). Antwoorde word in arbitrêre eenhede gerapporteer. F, Skematiese illustrasie van die 3-dag vrees-gepotenseerde skrik paradigma wat gebruik word om die kritieke tydperk waarin DA belangrik is, te bepaal. Al 30 cue-skok-parings is op een opleidingsdag gegee en DD-muise is onmiddellik, 1 uur of 3 uur na-oefening, met L-Dopa behandel. G, Slegs kontrole- (n=8, soliede swart stawe, C) en DD-muise wat onmiddellik na opleiding ingespuit is (n=7, vertikale strepe, 0 uur) het vrees-versterkte skrik op die toetsdag getoon. Hierdie vlak van vrees-versterkte skrik was aansienlik hoër as wat gesien is in die DD muise wat L-Dopa 1 uur (n=6, diagonale strepe) of 3 uur (n=6, oop stawe) na-oefening gegee is. Sterretjies dui p<0.05 aan in vergelyking met basislyn, Fisher post-hoc. Alle waardes wat gerapporteer is, is gemiddeldes ± SEMDA-uitgeput DD en kontrole muise is ook getoets in 'n prepulse inhibisie paradigma, wat algemeen gebruik word om tekorte in sensorimotoriese hekke op te spoor. Prepulse inhibisie is versterk in DD muise (Figuur 1B; herhaalde maatreëls ANOVA, genotipe: F1, 18=5.37; p<0.05; geen beduidende genotipe deur prepulse vlak interaksie is opgespoor nie). Hierdie data dui aan dat DD-muise nie tekorte het in skrikreaksies of afnames in sensorimotoriese hekmeganismes terwyl hulle in 'n DA-uitgeputte toestand is nie en bevestig hul gebruik in vrees-gepotenseerde skrikeksperimente.

Dopamien is nodig op 'n kritieke tyd om vreesversterkte aanvalle te leer

Om vas te stel of DA nodig is vir die aanleer van 'n angs-vrees-kondisioneringstaak, is DD- en kontrolemuise onderwerp aan 'n 7-dae vrees-gepotenseerde skrikparadigma (Figuur 1C). DD muise is opgelei en getoets in 'n DA-uitgeputte toestand. Toe dit 24 uur na opleiding getoets is, het kontrolemuise vrees-versterkte skrik getoon na 'n enkele oefensessie wat nie in DD-muise waargeneem is nie (Figuur 1D; herhaalde maatreëls ANOVA, genotipe, F1, 18=7.4590, p<0.05). Selfs na 'n addisionele opleidingsessie het DD-muise nie daarin geslaag om vrees-versterkte skrik uit te druk nie, terwyl kontrolemuise voortgegaan het om sterk leer uit te druk. Interessant genoeg, toe hulle L-Dopa gegee het onmiddellik na opleiding op dag 6, het DD-muise vrees-versterkte skrik getoon wat aansienlik hoër was as die basislyn (eenrigting ANOVA F1, 18=9.1999, p<0.01) en het nie verskil van kontrolevlakke nie ( Figuur 1D). Skokreaktiwiteit oor opleidingsdae vir DD- en kontrolemuise was nie betekenisvol verskillend tussen genotipes op enige opleidingsdag nie, wat aandui dat die leertekort by DD-muise nie te wyte was aan 'n onvermoë om die voetskok te waarneem nie (Figuur 1E). Om die kritieke tydvenster te karakteriseer vir DA-optrede het 'n bykomende studie die tyd van L-Dopa-administrasie gewissel. DD en kontrole muise is 'n oefensessie gegee wat bestaan ​​het uit 30 lig-skok parings (Figuur 1F) en dan ingespuit met L-Dopa óf onmiddellik, 1 uur, of 3 uur na opleiding en hulle is 24 uur later getoets. DD-muise wat onmiddellik na opleiding ingespuit is, het op die toetsdag 'n sterk vrees-versterkte skrik uitgespreek, soortgelyk aan dié van kontroles, terwyl die DD-muise wat 1 uur of 3 uur na opleiding met L-Dopa ingespuit is, geen leer getoon het nie (Figuur 1G; herhaalde maatreëls ANOVA; behandeling × sessie F3, 23=5.1032, p<0.01). Hierdie data dui aan dat DA binne 'n beperkte tydperk nodig is vir leer in 'n vrees-gepotenseerde skrikparadigma. DA is egter nie nodig vir die uitdrukking van cued-fear geheue nie aangesien DD diere altyd getoets is in die afwesigheid van DA. Daarbenewens benadeel die afwesigheid van DA nie skokreaktiwiteit nie.

D1R is nodig vir vreesversterkte skrik

Om te verken watter DA-reseptore nodig is vir vrees-versterkte skrik, het ons eers D1R KO-muise ontleed. D1R KO en kontrole, wild-tipe (WT) muise is getoets op verskeie vlakke van skrik-puls intensiteit, soos beskryf vir DD muise (Figuur 2A). Daar was geen betekenisvolle verskil tussen D1R KO en WT muise op enige klankvlak wat getoets is nie, wat aandui dat D1R KO muise 'n ongeskonde akoestiese skrikreaksie het. In ooreenstemming met vorige studies het ons ongeskonde prepuls-inhibisie in D1R KO-muise waargeneem (Ralph-Williams et al., 2002). Wanneer getoets in die 7-dae vrees-gepotenseerde skrik paradigma, kon D1R KO muise nie leer op enige van die toetsdae uitdruk nie (Figuur 2B; herhaalde meet ANOVA genotipe × toetsdag F3, 48=6.28; p<0.01), terwyl WT muise het beduidende vrees-versterkte skrik op toets dae 2 en 3 gehad (p<0.05 en p<0.01, kontrole basislyn teenoor toets 2 en 3, onderskeidelik, Fisher post-hoc). D1R KO muise het groter skokreaktiwiteit as WT op al drie opleidingsdae gehad (Figuur 2C; herhaalde maatreëls ANOVA, genotipe F1, 16=10.18; p<0.01; geen beduidende genotipe × opleidingsdag is waargeneem nie). Dus, alhoewel D1R KO-muise verhoogde reaksies op voetskok het in vergelyking met WT-muise, het hulle beduidende benadeling van vrees-versterkte skrik, selfs na 3 dae se opleiding. Hierdie data dui op 'n leergestremdheid in D1R KO-diere en impliseer die D1R in die bemiddeling van die effekte van DA in cue-afhanklike vrees-kondisionering.Figuur 2 D1R KO-muise het leer aansienlik verswak. A, Akoestiese skrikreaksie van D1R WT (n=9, swart blokkies) en KO (n=9, oop blokkies) muise. B, Resultate van 7-dag vrees-versterkte skrik paradigma met D1R muise. D1R WT-muise (n=9, soliede swart strepies) maar nie D1R KO-muise nie (n=9, oop stawe nie), het vrees-versterkte skrik getoon teen toetsdag 3. Sterretjies dui p<0.01 aan, wat KO met WT vergelyk, Fisher post- hoc. C, Metings van skokreaktiwiteit. D1R KO muise (n=9, oop stawe) het hoër reaksies op voetskok as WT (n=9, soliede stawe). Asterisks dui p<0.05 aan, herhaalde mate ANOVA. Alle waardes wat gerapporteer is, is gemiddeldes ± SEM Vir skrikreaksies en skokreaktiwiteit, getalle gerapporteer in arbitrêre eenhede.

Vreesversterkte skrik is ongeskonde in D2R KO muise, maar benodig ander D2-agtige reseptore

Om te verken of D2-reseptore nodig is vir vreesversterkte skrik, is D2R KO- en WT-muise onderworpe aan die skrikreaksie en vreesversterkte aanvangstoetse. WT- en D2R KO-muise het gelykwaardige beginreaksies by alle dB-vlakke wat getoets is, wat aandui dat D2R KO-muise 'n ongeskonde akoestiese ruisrespons het (Figuur 3A). Soortgelyk aan D1R KO muise, het ons opgemerk dat D2R KO muise intakte prepulse inhibisie het (Ralph-Williams et al., 2002). Toe getoets in die 7-dag vreesversterkte opstartparadigma, het beide WT- en D2R-KO-muise vreesversterkte skrik op gelykwaardige vlakke op alle 3-toetsdae getoon (Figuur 3B) en skokreaktiwiteit was nie verskillend tussen groepe nie (Figuur 3C). Hierdie data dui aan dat D2R nie nodig is om vreesversterkte aanvalle te leer nie.

Figuur 3
D2R KO-muise het ongeskonde vrees-versterkte skrik. A, Akoestiese skrikreaksie van D2R WT (n=8, swart blokkies) en KO-muise (n=8, oop blokkies). B, Resultate van 7-dag vrees-versterkte skrik paradigma met D2R muise. Beide WT (n=8, soliede stawe) en KO (n=8, oop stawe) muise het beduidende vlakke van vrees-versterkte skrik getoon. C, Metings van skokreaktiwiteit tydens oefening (WT, n=8, soliede stawe; KO, n=8, oop stawe). D-, WT- en D2R KO-muise (n=11 elk) is aan die 3-dag vrees-gepotenseerde skrikparadigma onderwerp. D2R KO-muise is etiklopried (0.5 mg/kg) toegedien voor opleiding en versuim om vrees-versterkte skrik tydens toetsing uit te druk. Sterretjies dui p<0.01 aan, KO versus WT, Fisher post-hoc. Alle waardes wat gerapporteer is, is gemiddeld ± SEM Vir skrikreaksies en skokreaktiwiteit, word reaksies in arbitrêre eenhede gerapporteer. Vorige studies het getoon dat toediening van D2-agtige antagoniste, hetsy sistemies of direk in die amigdala, gekondisioneerde vrees benadeel (Guarraci et al., 2000; Greba et al., 2001; Ponnusamy et al., 2005). Om die verskil tussen hul resultate en ons s'n te verken, is D2R KO-muise die D2R-agtige antagonis etiklopried (0.5 mg/kg; gelewer ip) toegedien voordat hulle in die 3-dag vrees-gepotenseerde skrikparadigma geoefen word. Toe hulle 24 uur na opleiding getoets is, het voertuig-geïnspuitte WT-muise sterk vrees-gepotenseerde skrik getoon, terwyl etiklopried-geïnspuitte D2R KO-muise nie leer getoon het nie (Figuur 3D; herhaalde maatreëls ANOVA genotipe × dag F1, 20=7.5698, p<0.05) . Hierdie resultate dui daarop dat, bykomend tot die D1R, 'n lid van die D2-agtige familie van DA-reseptore, maar nie die D2R nie, noodsaaklik is vir vrees-versterkte skrik.

Korttermyngeheue is aangetas in DD en D1R KO muise

DA word binne een uur na opleiding benodig om vreesbevestigde skrik te leer. In hierdie eksperimente is die langtermyngeheue vir vreesversterkte skrik 24 uur na opleiding getoets. Ons het probeer om te toets of DA ook benodig word vir korttermyngeheue. DD-diere en kontroles is onderwerp aan 'n 2-dae paradigma wat korttermyngeheue 10 minute na opleiding getoets het (Figuur 4A). Op die toetsdag is skokgevoeligheid en korttermyngeheue beoordeel. Korttermyngeheue is gedefinieer as toonaangewende toename in skrikreaksies, terwyl skoksensitisering 'n konteksafhanklike versterking van die akoestiese skrikreaksie is na aanleiding van 'n voetshock wat onafhanklik is van cue (McNish et al., 1997; Richardson, 2000; Risbrough et. al., 2008). DD-muise het aansienlik minder skoksensitisering gehad as kontroles (Figuur 4B, p <0.05; Student se t-toets). Net so het beheermuise robuuste korttermyngeheue getoon wat by DD-muise afwesig was (Figuur 4B, p <0.05, DD versus kontrole, Student se t-toets). Hierdie data dui daarop dat DA benodig word vir kort- en langtermyngeheue van vreesbevestigde skrik. Verder is DA nodig vir konteksafhanklike vreesaanleer, soos getoets deur skoksensitisering. Hierdie data versterk ook die vorige gevolgtrekking dat DA in 'n kritieke tydperk nodig is vir die stabilisering van die vreeskondisioneringsgeheuespoor.Figuur 4 Korttermyngeheue en skoksensitisering hang van DA af. A, Ontwerp van die gedragsparadigma. Op dag 1 is basisskrikreaksies verkry. Op dag 2 het muise al 30 cue-shock-parings ontvang en is dan tien minute in hul tuistes geplaas voordat hulle getoets is. B, Beheermuise (n = 10, swart stawe) het aansienlik groter skoksensitisering en vreesversterkte skrik in vergelyking met DD (n = 10, oop stawe). Sterretjies dui p <0.05 aan; Student se t-toets. C, WT (n = 7, swart stawe) en D1R KO (n = 7, oop stawe) muise het 'n ongeskonde skokgevoeligheid. Slegs WT het vreesbevestigde skrik tydens die korttermyngeheuetoets. Sterretjies dui p <0.05 aan, KO versus WT; Student se t-toets. D, WT (n = 8, swart stawe) muise het aansienlik groter skoksensitisering as D2R KO (n = 8, oop stawe). Die vlakke van vreesversterking is soortgelyk tussen WT- en D2R KO-muise. Sterretjies dui p <0.05 aan, KO versus WT; Student se t-toets. Alle waardes wat gerapporteer is, is gemiddeldes ± SEM Om te ondersoek watter reseptor subtipes die rol van DA in korttermyngeheue en skoksensitisering bemiddel, is D1R en D2R KO muise getoets in dieselfde paradigma as DD muise. D1R KO-muise het aansienlik laer vlakke van korttermyngeheue gehad as WT-muise (Figuur 4C, p <0.05; Student se t-toets); daar was egter geen beduidende verskil tussen vlakke van skoksensitisering in D1R KO en kontrolemuise wat daarop dui dat konteksafhanklike leer ongeskonde was nie. D2R KO-muise het aansienlik laer vlakke van skoksensitisering gehad as WT (Figuur 4D, p <0.05; Student se t-toets), maar tog was daar geen beduidende verskil tussen WT- en KO-muise vlakke van korttermyngeheue nie.

Herstel van DA tot die basolaterale amygdala is voldoende om korttermyngeheue toe te laat

Die basolaterale amygdala is van kritieke belang vir die verkryging van cue-afhanklike vrees geheue (Maren, 2003, Maren en Quirk, 2004, Sigurdsson et al., 2007). Verder is daar bewyse wat 'n belangrike rol vir DA in die fasilitering van basolaterale amygdala-funksie (Rosenkranz en Grace, 2002, Bissiere et al., 2003, Marowsky et al., 2005) voorstel. Om te verken of DA in die basolaterale amygdala benodig word vir vreesversterkte skrik, is DD en kontrole-muise bilateraal met 'n CAV2-Cre-vektor ingespuit in die basolaterale amygdala (Figuur 5A). Hierdie vektor word retrogradely vervoer vanaf die plek van inspuiting na DA neurone waar dit die gene-aktiwiteit (Hnasko et al., 2006) herstel. Immunohistochemie het aan die lig gebring dat TH teenwoordig was in die basolaterale amygdala van CAV2-Cre-geïnjecteerde DD-muise (Figuur 5J), maar afwesig in die dorsale striatum en nucleus accumbens (Figuur 5G). TH is hoofsaaklik herstel na 'n klein aantal neurone in die caudale gedeeltes van die ventrale tegmentale area (Figuur 5D). Daar was tipies minder as 10 TH-positiewe selle per 30-μm-afdeling in die ingespuitte DD-muise, wat in ooreenstemming is met die klein aantal amygdala-projeksie DA neurone wat in die literatuur gerapporteer word. (Ford et al., 2006; Lammel et al. , 2008; Margolis et al., 2008).

Figuur 5
Streek-spesifieke herstel van endogene TH uitdrukking in DD muise. A, Skematiese illustrasie van inspuitingskoördinate vir basolaterale amygdala (BLA) reddingseksperimente. DD (n = 7) en beheer (n = 7) muise is in die BLA bilateraal ingespuit met CAV2-Cre vektore (0.5 uL / ​​hemisfeer). B, skematiese illustrasie van inspuitingskoördinate vir VRT-redding eksperimente. AAV1-Cre-GFP is bilateraal (0.5 uL / ​​hemisfeer) ingespuit in die VTA van DD (n = 7) en beheermuise (n = 10). Syfers aangepas uit Paxinos en Franklin, 2001. C-E, vergelyking van TH-vlek in koronale sny (4 × vergroting) wat ventrale middelbrein van virus-geïnspireerde WT-beheer, BLA-geïnjecteerde DD, en VTA-geïnjecteerde DD toon. C, TH immunohistochemie in beheer midbrein demonstreer die teenwoordigheid van DA neurone in die VTA en substantia nigra pars compacta (SNpc, aangedui deur die pyltjie). D, BLA-geredde DD-muise het 'n klein aantal TH-positiewe neurone in die VTA gehad. Inset is 'n 40 × vergroting van die boksstreek, wat TH uitdrukking in die soma en prosesse toon. E, VTA-geredde DD-muise het TH-uitdrukking hoofsaaklik in die VTA gehad. Let op die afwesigheid van TH-kleuring in SNpc (aangedui deur die pyltjie). F-H, Koronale gedeelte (4 × vergroting) van WT-virus-geïnspireerde beheer, BLA-gered, en VTA-geredde DD-muise, wat TH-uitdrukking in dorsale striatum en nucleus accumbens toon. F, WT virus-geïnspireerde kontrole het TH-uitdrukking regdeur die hele dorsale (aangedui deur die pyltjie) en ventrale striatum. G, Daar is geen TH-uitdrukking waargeneem in die striatum van BLA-geredde DD-muise nie. H, VTA-geredde DD-muise het TH-uitdrukking in die nukleusakkapsel, met slegs 'n gebrek aan vlekke in die dorsale striatum (aangedui deur die pyltjie). I-K, Koronale gedeelte (10 × vergroting) wat TH-uitdrukking in die BLA van virus-geïnspireerde WT-beheer, BLA-gered, en VTA-geredde DD-muise vertoon.

Basolaterale amygdala-geïnjecteerde muise is onderwerp aan 'n 3-dae vrees-gepotenseerde skrik paradigma. Korttermyngeheue en skoksensitisering is 10 min na opleiding beoordeel en langtermyngeheue vir vrees-versterkte skrik is 24 uur na opleiding beoordeel (Figuur 6A). Interessant genoeg is slegs korttermyngeheue herstel in basolaterale amygdala-geïnjecteerde DD muise. Vlakke van korttermyngeheue was dieselfde as kontroles, maar tog was vlakke van langtermyngeheue (p<0.05; Student se t-toets) en skoksensitisering (p<0.05; Student se t-toets) aansienlik laer as kontroles. Tydens opleiding was vlakke van skokreaktiwiteit dieselfde tussen groepe (Beheer: 1613±333 versus BLA-gered DD: 1758±260). Hierdie data dui daarop dat DA-projeksies na die basolaterale amygdala, hoofsaaklik afkomstig van die kaudale aspek van die ventrale tegmentale area, voldoende is vir korttermyn-verkryging van cued-fear-geheue, maar DA-projeksies na ander kortikale of limbiese breinareas is waarskynlik noodsaaklik vir kontekstuele leer en langtermynstabilisering van die vreesgeheuespoor.Figuur 6 Basolaterale amigdala (BLA)-gered DD-muise het korttermyngeheue herstel, terwyl ventrale tegmentale area (VTA)-gered DD-muise leer volledig herstel het. A, Virus-geïnjecteerde WT-kontrole (n=7) en BLA-gered DD-muise (n=7) is onderwerp aan die 3-dag vrees-gepotenseerde skrikparadigma. Links is skoksensitisering aansienlik laer in muise wat deur BLA gered is. Middel, korttermyngeheue (STM) is herstel na beheervlakke in BLA-gered muise. Regs, langtermyngeheue (LTM), geassesseer 24 uur na opleiding, is afwesig in BLA-gered muise. B, Resultate van WT-beheer (n=10) en VTA-geredde DD-muise (n=7) in die 3-dag vrees-gepotenseerde skrikparadigma. Links, Skok sensitisering in VTA-gered DD muise was nie beduidend verskillend van kontrole. Middel en Regs, Vlakke van STM en LTM geheue was dieselfde as kontrole in VTA-redding muise. Sterretjies dui p<0.05 aan, redding versus beheer, Student se t-toets. Alle waardes gerapporteer is gemiddeldes ± SEM

Herstel van TH tot ventrale tegmentale gebied DA neurone is voldoende om te leer

Daar is twee groot DA stroombane wat voortspruit uit die ventrale middelbrein; die mesostriatale stroombaan, hoofsaaklik uit die substantia nigra pars compacta, en die mesokortikolimbiese kring, hoofsaaklik uit die ventrale tegmentale area. Die mesokortikolimbiese kringloop produseer wyd na breinkerns wat bekend staan ​​om belangrik te wees vir cue-afhanklike vrees kondisionering, insluitend die basolaterale amygdala (Bjorklund en Dunnett, 2007, Lammel et al., 2008). Om te ondersoek of meer volledige herstel van mesokortikolimbiese DA benodig word vir langtermyngeheue en skok sensibilisering; DD en kontrole muise is bilateraal ingespuit met 'n AAV1-Cre-GFP-vektor in die ventrale tegmentale area om spesifiek die endogene Th-geen te aktiveer (Figuur 5B).

Immunohistochemie is gebruik om vas te stel watter DA neurone en watter teikens TH-uitdrukking herstel het. TH-vlek is afwesig in nie-geredde DD-muise (Hnasko et al., 2006). Immunohistochemie het getoon dat herstel van TH in ventrale tegmentale area-geïnjecteerde DD-muise hoogs spesifiek vir die ventrale tegmentale area en sy teikens was (Figuur 5E, H, K). Daar was 'n paucity van TH-vlek in die dorsale striatum, 'n belangrike teiken van DA neurone wat uit die substantia nigra pars compacta voortspruit (Figuur 5H), terwyl die kern accumbens en basolaterale amygdala sterk TH uitdrukking gehad het (Fig 5H, K).

Ventrale tegmentale area-geïnjecteerde muise is onderworpe aan dieselfde 3-dag vreesversterkte aanvanklike paradigma as basolaterale amigdala-geïnspireerde muise (Figuur 6B). Skok sensitiwiteit, korttermyngeheue en langtermyngeheue is herstel om vlakke in die ventrale tegmentale area-geïnjecteerde DD-muise te beheer. Skokreaktiwiteit tydens opleiding was dieselfde tussen groepe (Beheer: 1653 ± 268 teenoor VTA-gered DD: 1602 ± 198). Hierdie data dui daarop dat DA-projeksies vanuit die ventrale tegmentale area voldoende is vir die vorming van kort- en langtermyn-cued-fear memory sowel as kontekstafhanklike skok sensibilisering.

Bespreking

Hierdie resultate toon dat DA benodig word vir cued-fear conditioning soos gemeet deur vreesversterkte skrik. DD-muise het nie vreesversterkte skrik getoon nie, tensy DA onmiddellik herstel is na opleiding. DD-muise het ook korttermyngeheue en skok sensitiwiteit. Dit is belangrik dat prepulse inhibisie nie laer in DA-uitgeputte DD-muise is nie, wat aandui dat sensorimotoriese versperring nie in die afwesigheid van DA verminder word nie. Vorige navorsing het getoon dat psigostimulante wat DA-oordrag verbeter, laer prepulse inhibisie kan verminder (Schwarzkopf et al., 1992; Bubser en Koch, 1994; Ralph et al., 1999; Swerdlow et al., 2006; Doherty et al., 2007) en ander het getoon dat farmakologiese inhibisie van dopamienreseptore prepulse inhibisie verhoog (Schwarzkopf et al., 1993; Depoortere et al., 1997). In ooreenstemming met hierdie bevindings het DD-muise 'n klein, maar beduidende toename in prepulse inhibisie oor beheermuise gehad. Vorige studies het ook getoon dat farmakologiese inhibisie van DA-reseptore die akoestiese opstootreaksie (Davis en Aghajanian, 1976, Schwarzkopf et al., 1993) kan verminder. Dopamien-uitgeputte DD-muise het nie beduidende verander akoestiese opstootreaksies nie; Daar was egter 'n neiging tot verminderde reaksies in vergelyking met kontrole, veral by hoë stimulusintensiteite, in ooreenstemming met vorige verslae (Schwarzkopf et al., 1993).

Die data wat hier aangebied word, demonstreer duidelik dat DA nie belangrik is vir die herwinning of uitdrukking van cue-afhanklike vreesgeheue nie, aangesien DD-muise nie DA tydens die toetssessie benodig om vreesversterkte skrikwekkings uit te druk wat voorheen verkry is deur onmiddellik na L-Dopa te spuit nie. opleiding. Verder beweer ons eksperimente dat DA nodig is vir die aanvanklike stimulusverwerking tydens opleiding, want DD-muise was dopamien-uitgeput tydens alle oefensessies. In plaas daarvan dui ons data daarop dat DA nodig is vir die vroeë stabilisering van die geheue spoor omdat DD-muise nie korttermyngeheue uitdruk nie, en langtermyngeheue word slegs gesien wanneer L-Dopa dadelik gegee word, maar nie 1 uur na opleiding. Vermoedelik, dmv DD-muise met L-Dopa onmiddellik na opleiding, stabiliseer die geheue spoor, sodat dit 'n langtermyn-vorm kan betree. Aversive stimuli veroorsaak langdurige stygings in DA-vlakke binne breingebiede wat noodsaaklik is vir vrees-kondisionering wat die stabilisering van vreesgeheue moontlik maak (Abercrombie et al., 1989; Kalivas en Duffy, 1995; Doherty en Gratton; 1997; Inglis en Moghaddam; 1999). In ooreenstemming met ons data het ander getoon dat post-opleiding manipulasies van DA funksie vrees-verwante geheue verander (Bernaerts en Tirelli, 2003, Lalumiere et al., 2004; LaLumiere et al., 2005).

Ons bevindinge dui daarop dat verskeie DA-reseptor subtipes nodig is vir vreesversterkte skrik. D1R KO muise het korttermyn- en langtermyngeheue vir vreesversterkte aanvalle, wat 'n deurslaggewende rol vir hierdie reseptorsubtipe voorgestel het om die effekte van DA in cue-afhanklike vreesleer te bemiddel. Interessant genoeg was konteks-afhanklike vreesleer ongeskonde in D1R KO-muise. Hierdie data bevestig ander studies wat aantoon dat D1R-agtige antagoniste cue-conditioned vrees leer verminder sonder om skok sensitiwiteit te beïnvloed en te demonstreer dat die farmakologiese manipulasies in daardie eksperimente spesifiek vir die D1R (Lamont en Kokkinidis, 1998, Guarraci et al., 1999) . Hierdie data is ook in ooreenstemming met studies wat 'n kritiese rol vir die D1R toon in ander cue-afhanklike leerparadigmas (Smith et al., 1998, Eyny en Horvitz, 2003).

D2R KO het ongeskonde vreesversterkte aanval gehad, maar het nog steeds skok sensitiwiteit gehad. Greba et al. (2001) het getoon dat intra-amygdalêre antagonisme van D2R gelei het tot 'n verswakking van skok sensitiwasie en vreesversterkte skrik sonder om die baseline aanvalle of antwoorde op voetskok te beïnvloed. Aktivering van D2R lei tot die induksie van langtermyn potensiering in die BLA, wat vermoedelik noodsaaklik sou wees vir vreesversterkte skrikgeheue (Bissiere et al., 2003). Ons data demonstreer dat D2R nie nodig is vir cue-afhanklike vreesleer nie, maar eerder dat hierdie DA-reseptorsubtipe belangrik is vir konteksafhanklike skok sensibilisering. D2R KO-muise stelselmatig met die D2-agtige antagonist etiklopied ingespuit voordat oefening verhoed het dat die vrees versterk is. daarom is dit waarskynlik dat ander D2R-reseptore, wat ook deur etiklopied geïnhibeer word, van kritieke belang is in vreesversterkte opstande (Sigala et al., 1997; Bernaerts en Tirelli, 2003; Laviolette et al., 2005; Swant en Wagner , 2006). Ongeskiktheid in kouafhanklike leer wat veroorsaak word deur D2-agtige antagoniste in vorige studies kan dus toegeskryf word aan hierdie middels wat ander lede van die D2R-familie belemmer.

Die selektiewe herstel van endogene TH spesifiek na die ventrale tegmentale area het gelei tot die herstel van leer in DD-muise. Immunohistochemie het aangedui dat TH herstel is aan belangrike limbiese kerne, soos die nukleus-accumbens en basolaterale amygdala, maar nie aan die dorsale striatum nie. Verder was daar baie min neurone positief vir TH in die substantia nigra pars compacta. Hierdie data dui daarop dat DA vanuit ventrale tegmentale area neurone belangrik is vir cued- en kontekstuele vrees kondisionering.

Muise met selektiewe herstel van DA na die basolaterale amygdala het korttermyngeheue uitgedruk, maar nie langtermyngeheue of skok sensibilisering nie. Vorige studies het getoon dat DA die amygdala-funksie vergemaklik via veranderings in GABAergiese inhibitiewe toon en hierdie effek word bemiddel deur óf die D1R of die D2R (Bissiere et al., 2003; Kroner et al., 2005; Marowsky et al., 2005). Die data wat hier aangebied word, demonstreer dat DA in die basolaterale amygdala van kritieke belang is vir die verkryging van korttermyngeheue vir vreesversterkte aanvalle, maar is nie voldoende vir die langtermynstabiliteit van die geheue nie. Herstel van korttermyngeheue word bemiddel deur 'n klein aantal basolaterale amygdala-projekserende DA neurone wat uit die ventrale tegmentale gebied voortspruit. Meer wydverspreide herstel van endogene TH in ventrale tegmentale area-geredde DD-muise het gelei tot ongeskonde kort- en langtermyngeheue; daarom is die herstel van TH tot ander mesokortikolimbiese stroombane waarskynlik nodig om langtermyngeheue vir vreesversterkte skrik te vestig. Vorige studies dui daarop dat die kernklem en prefrontale korteks ook belangrike teikens van DA tydens vreesbehandeling kan wees (Kalivas en Duffy, 1995, Murphy et al., 2000; Pezze et al., 2003; LaLumiere et al., 2005; Laviolette et al. al., 2005; Floresco en Tse, 2007). Daarom is dit moontlik dat DA sein in die nukleusakkoord of prefrontale korteks benodig word vir die vorming van langtermyngeheue.

Samevattend gebruik ons ​​studie 'n kombinasie van genetiese muismodelle, farmakologie en streekspesifieke redding van funksies om te demonstreer dat DA benodig word vir vreesversterkte skrik, 'n cue-afhanklike vreesbeheersingstaak. Hierdie bevindinge beklemtoon 'n belangrike rol vir hierdie neurotransmitter buite beloningverwerking. Verder dui ons studie op die behoefte aan DA wat op verskeie DA-reseptore gelyktydig optree in verskeie breinstreke vir cue-afhanklike vreeskondisionering. Onlangse studies het getoon dat ventrale tegmentale DA neurone aansienlik verskil in hul molekulêre en fisiologiese eienskappe volgens die teikengebied (Ford et al., 2006; Margolis et al., 2006; Bjorklund en Dunnett, 2007; Lammel et al., 2008; Margolis et al., 2008). Die eksperimente wat ons uitgevoer het waarin die Th-gen selektief geaktiveer is in DA neurone wat na die basolaterale amygdala uitsteek, toon dat hulle 'n klein, uitgesoekte populasie van ventrale tegmentale area-neurone is, eerder as collaterale van DA neurone wat na ander breinstreke uitsteek. Ons data, gekombineer met studies wat die heterogeniteit van DA neuronbevolkings aantoon, beklemtoon die noodsaaklikheid om die rol van elk van hierdie diskrete DA stroombane te verstaan. Uitbreiding van kennis van die baie gedrags- en fisiologiese funksies van DA om vreesverwante leer in te sluit, kan lei tot 'n beter begrip van die algemeenste vreesverwante afwykings, soos posttraumatiese stresversteuring, obsessiewe-kompulsiewe versteuring en algemene angsversteuring.

Erkennings

Hierdie ondersoek is gedeeltelik ondersteun deur die Staatsgesondheidsdiens, die Nasionale Navorsingsdiens-toekenning, T32 GM07270, van die Nasionale Instituut vir Algemene Geneeskundige Wetenskappe en NIH Nasionale Instituut van Algemene Mediese Wetenskappe se Grant 4 R25 GM 058501-05. Ons bedank Ilene Bernstein, Lisa Beutler, Charles Chavkin en Larry Zweifel vir nuttige kommentaar op die manuskrip, Albert Quintana vir hulp oor histologie, en Valerie Wall vir die onderhoud van muskolonie. Ons bedank ook dr. Miguel Chillon (Vector Produksie-eenheid van CBATEG by Universitat Autonoma of Barcelona) vir CAV2 en Matthew During vir AAV1 virus.

Verwysings

1. Abercrombie ED, Keefe KA, DiFrischia DS, Zigmond MJ. Differensiële effek van stres op in vivo dopamien vrylating in striatum, nukleus accumbens, en mediale frontale korteks. J Neurochem. 1989; 52: 1655-1658. [PubMed]
2. Bernaerts P, Tirelli E. Fasiliterende effek van die dopamien D4 reseptor agonis PD168,077 op geheue konsolidasie van 'n inhiberende vermyding geleerde reaksie in C57BL / 6J muise. Gedra Brein Res. 2003;142:41–52. [PubMed]
3. Bissiere S, Humeau Y, Luthi A. Dopamiene hekke LTP induksie in laterale amygdala deur die voorwaartse inhibisie te onderdruk. Nat Neurosci. 2003; 6: 587-592. [PubMed]
4. Bjorklund A, Dunnett SB. Dopamiene neuron stelsels in die brein: 'n update. Neigings Neurosci. 2007; 30: 194-202. [PubMed]
5. Bubser M, Koch M. Prepulse inhibisie van die akoestiese skrikreaksie van rotte word verminder deur 6-hidroksiedopamien letsels van die mediale prefrontale korteks. Psigofarmakologie (Berl) 1994;113:487–492. [PubMed]
6. Davis M, Aghajanian GK. Effekte van apomorfien en haloperidol op die akoestiese skrikreaksie by rotte. Psigofarmakologie (Berl) 1976;47:217–223. [PubMed]
7. die Oliveira AR, Reimer AE, Brandao ML. Dopamien D2 reseptor meganismes in die uitdrukking van gekondisioneerde vrees. Pharmacol Biochem Behav. 2006; 84: 102-111. [PubMed]
8. Depoortere R, Perrault G, Sanger DJ. Potensiëring van prepulse inhibisie van die skrikrefleks by rotte: farmakologiese evaluering van die prosedure as 'n model vir die opsporing van antipsigotiese aktiwiteit. Psigofarmakologie (Berl) 1997;132:366–374. [PubMed]
9. Doherty JM, Masten VL, Powell SB, Ralph RJ, Klamer D, Low MJ, Geyer MA. Bydraes van dopamien D1-, D2- en D3-reseptorsubtipes tot die ontwrigtende effekte van kokaïen op Prepulse-inhibisie by muise. Neuropsigofarmakologie. 2007;12:12.
10. Doherty MD, Gratton A. NMDA reseptore in nucleus accumbens moduleer stres-geïnduseerde dopamien vrystelling in nucleus accumbens en ventrale tegmentale area. Sinaps. 1997;26:225–234. [PubMed]
11. Drago J, Gerfen CR, Lachowicz JE, Steiner H, Hollon TR, Love PE, Ooi GT, Grinberg A, Lee EJ, Huang SP, et al. Veranderde striatale funksie in 'n mutante muis wat nie D1A dopamienreseptore het nie. Proc Natl Acad Sci US A. 1994;91:12564–12568. [PMC gratis artikel] [PubMed]
12. Eyny YS, Horvitz JC. Opponerende rolle van D1- en D2-reseptore in aptytkondisionering. J Neurosci. 2003;23:1584–1587. [PubMed]
13. Floresco SB, Tse MT. Dopaminerge regulering van inhiberende en opwindende oordrag in die basolaterale amygdala-prefrontale kortikale pad. J Neurosci. 2007;27:2045–2057. [PubMed]
14. Ford CP, Mark GP, Williams JT. Eienskappe en opioïde inhibisie van mesolimbiese dopamienneurone wissel na gelang van die teikengebied. J Neurosci. 2006; 26: 2788-2797. [PubMed]
15. Greba Q, Kokkinidis L. Perifere en intraamygdalêre toediening van die dopamien D1-reseptorantagonis SCH 23390 blokkeer vrees-versterkte skrik, maar nie skokreaktiwiteit of die skoksensitisering van akoestiese skrik nie. Gedra Neurosci. 2000;114:262–272. [PubMed]
16. Greba Q, Munro LJ, Kokkinidis L. Die betrokkenheid van ventrale tegmentale area cholinergiese muskariniese reseptore in klassiek gekondisioneerde vreesuitdrukking soos gemeet met vreesversterkte skrik. Brein Res. 2000;870:135–141. [PubMed]
17. Greba Q, Gifkins A, Kokkinidis L. Inhibisie van amygdaloïed dopamien D2-reseptore benadeel emosionele leer gemeet met vrees-gepotenseerde skrik. Brein Res. 2001;899:218–226. [PubMed]
18. Guarraci FA, Kapp BS. 'N Elektrofisiologiese karakterisering van ventrale tegmentale area dopaminerge neurone tydens differensiële pavlovian vrees kondisionering in die wakker konyn. Behav Brain Res. 1999; 99: 169-179. [PubMed]
19. Guarraci FA, Frohardt RJ, Kapp BS. Amygdaloid D1 dopamienreseptorbetrokkenheid by Pavloviaanse vreeskondisionering. Brein Res. 1999;827:28–40. [PubMed]
20. Guarraci FA, Frohardt RJ, Falls WA, Kapp BS. Die effekte van intra-amygdaloïde-infusies van 'n D2-dopamienreseptorantagonis op Pavloviaanse vreeskondisionering. Gedra Neurosci. 2000;114:647–651. [PubMed]
21. Hnasko TS, Perez FA, Scouras AD, Stoll EA, Gale SD, Luquet S, Phillips PE, Kremer EJ, Palmiter RD. Cre rekombinase-gemedieerde herstel van nigrostriatale dopamien in dopamien-tekorte muise keer hipofagie en bradykinesie om. Proc Natl Acad Sci US A. 2006;103:8858–8863. [PMC gratis artikel] [PubMed]
22. Horvitz JC. Mesolimbokortikale en nigrostriatale dopamienreaksies op opvallende nie-beloning gebeure. Neurowetenskap. 2000;96:651–656. [PubMed]
23. Inglis FM, Moghaddam B. Dopaminerge innervasie van die amygdala is hoogs reageer op stres. J Neurochem. 1999; 72: 1088-1094. [PubMed]
24. Inoue T, Izumi T, Maki Y, Muraki I, Koyama T. Effek van die dopamien D(1/5) antagonis SCH 23390 op die verkryging van gekondisioneerde vrees. Pharmacol Biochem Behav. 2000;66:573–578. [PubMed]
25. Joshua M, Adler A, Mitelman R, Vaadia E, Bergman H. Midbrain dopaminerge neurone en striatale cholinergiese interneurone codeer die verskil tussen beloning en aversive gebeure by verskillende tydperke van probabilistiese klassieke kondisioneringstoetse. J Neurosci. 2008; 28: 11673-11684. [PubMed]
26. Kalivas PW, Duffy P. Selektiewe aktivering van dopamien-oordrag in die dop van die nucleus accumbens deur stres. Brein Res. 1995; 675: 325-328. [PubMed]
27. Kelly MA, Rubinstein M, Asa SL, Zhang G, Saez C, Bunzow JR, Allen RG, Hnasko R, Ben-Jonathan N, Grandy DK, Low MJ. Pituïtêre laktotroof hiperplasie en chroniese hiperprolaktinemie in dopamien D2 reseptor-tekorte muise. Neuron. 1997;19:103–113. [PubMed]
28. Koch M. Die neurobiologie van skrik. Prog Neurobiol. 1999; 59: 107-128. [PubMed]
29. Kroner S, Rosenkranz JA, Grace AA, Barrionuevo G. Dopamien modulateer opgewondenheid van basolaterale amygdala neurone in vitro. J Neurofisiolo. 2005; 93: 1598-1610. [PubMed]
30. Lalumiere RT, Nguyen LT, McGaugh JL. Na-opleiding intrabasolaterale amygdala-infusies van dopamien moduleer konsolidasie van inhiberende vermydingsgeheue: betrokkenheid van noradrenerge en cholinergiese stelsels. Eur J Neurosci. 2004;20:2804–2810. [PubMed]
31. LaLumiere RT, Nawar EM, McGaugh JL. Modulasie van geheue konsolidasie deur die basolaterale amygdala of nucleus accumbens dop vereis gelyktydige dopamien reseptor aktivering in beide brein streke. Leer Mem. 2005; 12: 296-301. [PMC gratis artikel] [PubMed]
32. Lammel S, Hetzel A, Hackel O, Jones I, Liss B, Roeper J. Unieke eienskappe van mesoprefrontale neurone binne 'n dubbele mesokortikolimbiese dopamienstelsel. Neuron. 2008;57:760–773. [PubMed]
33. Lamont EW, Kokkinidis L. Infusie van die dopamien D1-reseptorantagonis SCH 23390 in die amygdala blokkeer vreesuitdrukking in 'n versterkte skrikparadigma. Brein Res. 1998;795:128–136. [PubMed]
34. Laviolette SR, Lipski WJ, Grace AA. 'n Subpopulasie van neurone in die mediale prefrontale korteks kodeer emosionele leer met bars- en frekwensiekodes deur 'n dopamien D4-reseptor-afhanklike basolaterale amygdala-invoer. J Neurosci. 2005;25:6066–6075. [PubMed]
35. Suurlemoen N, Manahan-Vaughan D. Dopamien D1 / D5 reseptore hek die verkryging van nuwe inligting deur hippocampale langtermyn potensiasie en langtermyn depressie. J Neurosci. 2006;26:7723–7729. [PubMed]
36. Maren S. Die amigdala, sinaptiese plastisiteit en vreesgeheue. Ann NY Acad Sci. 2003;985:106–113. [PubMed]
37. Maren S, Quirk GJ. Neuronale sein van vreesgeheue. Nat Rev Neurosci. 2004;5:844–852. [PubMed]
38. Margolis EB, Mitchell JM, Ishikawa J, Hjelmstad GO, Fields HL. Midbrain dopamienneurone: projeksie-teiken bepaal aksiepotensiaal duur en dopamien D (2) reseptor inhibisie. J Neurosci. 2008; 28: 8908-8913. [PubMed]
39. Margolis EB, Slot H, Chefer VI, Shippenberg TS, Hjelmstad GO, Fields HL. Kappa-opioïede beheer selektief dopaminerge neurone wat na die prefrontale korteks uitsteek. Proc Natl Acad Sci US A. 2006;103:2938–2942. [PMC gratis artikel] [PubMed]
40. Marowsky A, Yanagawa Y, Obata K, Vogt KE. 'N Gespesialiseerde subklas van interneurone bemiddel dopaminerge fasilitering van amygdala-funksie. Neuron. 2005; 48: 1025-1037. [PubMed]
41. McNish KA, Gewirtz JC, Davis M. Bewyse van kontekstuele vrees na letsels van die hippokampus: 'n ontwrigting van bevriesing, maar nie vrees-gepotenseerde skrik nie. J Neurosci. 1997;17:9353–9360. [PubMed]
42. Missale C, Nash SR, Robinson SW, Jaber M, Caron MG. Dopamienreseptore: van struktuur tot funksie. Physiol Rev. 1998;78:189–225. [PubMed]
43. Murphy CA, Pezze M, Feldon J, Heidbreder C. Differensiële betrokkenheid van dopamien in die dop en kern van die nucleus accumbens in die uitdrukking van latente inhibisie van 'n aversief gekondisioneerde stimulus. Neurowetenskap. 2000;97:469–477. [PubMed]
44. Pezze MA, Feldon J. Mesolimbic dopaminerge weë in vrees kondisie. Prog Neurobiol. 2004; 74: 301-320. [PubMed]
45. Pezze MA, Bast T, Feldon J. Betekenis van dopamienoordrag in die rot mediale prefrontale korteks vir gekondisioneerde vrees. Sereb Cortex. 2003;13:371–380. [PubMed]
46. Ponnusamy R, Nissim HA, Barad M. Sistemiese blokkade van D2-agtige dopamienreseptore fasiliteer uitwissing van gekondisioneerde vrees in muise. Leer Mem. 2005; 12: 399-406. [PMC gratis artikel] [PubMed]
47. Ralph RJ, Varty GB, Kelly MA, Wang YM, Caron MG, Rubinstein M, Grandy DK, Low MJ, Geyer MA. Die dopamien D2, maar nie D3 of D4 nie, reseptor subtipe is noodsaaklik vir die ontwrigting van prepulse inhibisie wat deur amfetamien by muise geproduseer word. J Neurosci. 1999;19:4627–4633. [PubMed]
48. Ralph-Williams RJ, Lehmann-Masten V, Otero-Corchon V, Lae MJ, Geyer MA. Differensiële effekte van direkte en indirekte dopamien-agoniste op prepulse-inhibisie: 'n studie in D1- en D2-reseptor-uitklopmuise. J Neurosci. 2002;22:9604–9611. [PubMed]
49. Richardson R. Skok sensitisering van skrik: aangeleerde of ongeleerde vrees? Gedra Brein Res. 2000;110:109–117. [PubMed]
50. Risbrough VB, Geyer MA, Hauger RL, Coste S, Stenzel-Poore M, Wurst W, Holsboer F. CRF(1) en CRF(2) Reseptore word vereis vir gepotensieerde skrik tot kontekstuele maar nie diskrete leidrade nie. Neuropsigofarmakologie. 2008;19:19.
51. Rosenkranz JA, Grace AA. Dopamien-gemedieerde modulasie van reuk-ontlokte amygdala potensiaal tydens pavlovian kondisionering. Aard. 2002; 417: 282-287. [PubMed]
52. Schultz W. Word formeel met dopamien en beloning. Neuron. 2002;36:241–263. [PubMed]
53. Schwarzkopf SB, Mitra T, Bruno JP. Sensoriese hekke in rotte wat van dopamien uitgeput is as neonate: potensiële relevansie vir bevindings by skisofreniese pasiënte. Biol Psigiatrie. 1992;31:759–773. [PubMed]
54. Schwarzkopf SB, Bruno JP, Mitra T. Effekte van haloperidol en SCH 23390 op akoestiese skrik en prepulse inhibisie onder basale en gestimuleerde toestande. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 1993;17:1023–1036. [PubMed]
55. Sigala S, Missale C, Spano P. Teenoorgestelde effekte van dopamien D2 en D3 reseptore op leer en geheue in die rot. Eur J Pharmacol. 1997;336:107–112. [PubMed]
56. Sigurdsson T, Doyere V, Cain CK, LeDoux JE. Langtermyn potensiasie in die amygdala: 'n sellulêre meganisme van vreesleer en geheue. Neurofarmakologie. 2007;52:215–227. [PubMed]
57. Smith DR, Striplin CD, Geller AM, Mailman RB, Drago J, Lawler CP, Gallagher M. Gedragsevaluering van muise wat D1A-dopamienreseptore ontbreek. Neurowetenskap. 1998;86:135–146. [PubMed]
58. Swant J, Wagner JJ. Dopamien vervoerder blokkade verhoog LTP in die CA1 streek van die rot hippokampus via aktivering van die D3 dopamien reseptor. Leer Mem. 2006;13:161–167. [PMC gratis artikel] [PubMed]
59. Swerdlow NR, Skoenmaker JM, Kuczenski R, Bongiovanni MJ, Neary AC, Tochen LS, Saint Marie RL. Voorbrein D1-funksie en sensorimotoriese poort by rotte: effekte van D1-blokkade, frontale letsels en dopamien-denervasie. Neurosci Lett. 2006;402:40–45. [PubMed]
60. Szczypka MS, Rainey MA, Kim DS, Alaynick WA, Marck BT, Matsumoto AM, Palmiter RD. Voedingsgedrag in dopamien-tekorte muise. Proc Natl Acad Sci US A. 1999;96:12138–12143. [PMC gratis artikel] [PubMed]
61. Wyse RA. Dopamien, leer en motivering. Nat Rev Neurosci. 2004;5:483– 494. [PubMed]
62. Zhou QY, Palmiter RD. Dopamien-gebrek aan muise is erg hipoaktief, adipsies en aphagies. Sel. 1995; 83: 1197-1209. [PubMed]
63. Zweifel LS, Argilli E, Bonci A, Palmiter RD. Rol van NMDA-reseptore in dopamienneurone vir plastisiteit en verslawende gedrag. Neuron. 2008;59:486–496. [PMC gratis artikel] [PubMed]