يعمل الدوبامين على تنشيط المكافأة من خلال تشجيع الإثارة المستحثة في النواة المتكئة (2014)

المُقدّمة

إسقاط الدوبامين من المنطقة tegmental البطنية (VTA) إلى NAc هو عنصر أساسي في الدائرة العصبية التي تعزز سلوك الباحث عن المكافأة (نيكولا ، 2007). إذا تم تقليل وظيفة الدوبامين في NAc تجريبًا ، فمن غير المرجح أن تبذل الحيوانات جهدًا للحصول على مكافأة (Salamone و Correa ، 2012) وفشل في كثير من الأحيان في الاستجابة للدلائل التنبؤية للمكافأة (Di Ciano et al.، 2001; Yun et al.، 2004; نيكولا ، 2007, 2010; سوندرز وروبنسون ، 2012). ويرجع هذا العجز إلى ضعف عنصر معين في السعي إلى المكافأة: زيادة زمن الاستجابة لبدء سلوك النهج ، في حين أن سرعة النهج ، والقدرة على العثور على الهدف وتنفيذ السلوك الضروري اللازم لكسب المكافأة ، والقدرة على مكافأة الاستهلاك لا تتأثر (نيكولا ، 2010). يجب أن يعزز الدوبامين النهج من خلال التأثير على نشاط الخلايا العصبية NAc ، ولكن طبيعة هذا التأثير لا تزال غير واضحة. نسب كبيرة من الخلايا العصبية NAc هي متحمس أو تثبيط من قبل العظة التنبؤية الثواب (نيكولا وآخرون ، 2004a; Roitman وآخرون ، 2005; Ambroggi et al.، 2008, 2011; McGinty et al.، 2013) ، وتبدأ الإثارات قبل بدء سلوك النهج المُتوقَّع وتتنبأ بوقت الاستجابة لبدء الحركة (McGinty et al.، 2013). ولذلك ، فإن هذا النشاط له الخصائص المطلوبة للإشارة المعتمدة على الدوبامين والتي تعزز النهج المتداول ، ولكن ما إذا كان ذلك غير معروف.

الخلايا العصبية في اثنين من الهياكل التي ترسل afferents glutamatergic إلى NAc ، و BLA وسطي انسيابي PFC (Brog et al.، 1993) ، متحمسون من قبل العظة التنبؤية للمكافأة (Schoenbaum et al.، 1998; Ambroggi et al.، 2008) ، وإبطال تعطيل أي من هذه الهياكل (Ambroggi et al.، 2008; Ishikawa et al.، 2008) أو من VTA (Yun et al.، 2004) يقلل من حجم الإثارة المستحثة cue في NAc. تشير هذه الملاحظات إلى أن التحريضات المستحثة NAc المستحثة مدفوعة بمدخلات glutamatergic ، ولكن بدون NAc dopamine ، حتى هذه المدخلات القوية الاستثنائية ليست كافية لدفع زيادات إطلاق الصوت. ومع ذلك ، هذا الاستنتاج غير واضح. يتم منع العديد من الخلايا العصبية NAC بواسطة العظة (نيكولا وآخرون ، 2004a; Ambroggi et al.، 2011) ومن غير المعروف ما إذا كانت الإثارات أو الموانع أكثر أهمية لتفعيل سلوك النهج. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يعطل تنشيط VTA الحوافز التمييزية المحفزة (DS) من خلال عدة آليات مستقلة عن الدوبامين: تقليل تشفير الإشارة في BLA و PFC ، والتي تتلقى إسقاطات من VTA (سوانسون ، 1982)؛ انخفاض إطلاق النار من الخلايا العصبية GABAergic VTA أن المشروع إلى NAC (Van Bockstaele and Pickel، 1995)؛ أو انخفاض إطلاق الغلوتامات من الخلايا العصبية الدوبامينية (Stuber et al.، 2010). أخيرًا ، لأن تعطل VTA لا يقلل فقط من إطلاق NAc DS-excoked ، بل أيضًا سلوك السلوك المستحث DS.Yun et al.، 2004) ، قد يكون الإثارة DS ثانوية بدلاً من شرط ضروري للحركة الموجهة للأهداف.

لإجراء اختبار مباشر لدور الدوبامين NAc في إطلاق الحث ، أطلقنا مسبارًا جديدًا لاستخدامه في سلوك القوارض: مجموعة إلكترود دائري تحيط بقناة حقن مركزي ، والتي تسمح بالتسجيل المتزامن لنشاط إطلاق الوحدة وتسريب مضادات مستقبلات الدوبامين في الفضاء خارج الخلية المحيطة بالخلايا العصبية المسجلة (du Hoffmann et al.، 2011). يتيح لنا هذا الترتيب إقامة روابط بين تنشيط مستقبلات الدوبامين ، وإطلاق NAc العصبي ، والسلوك الذي يسعى إلى المكافأة: إذا كان حصار مستقبلات الدوبامين في NAc يثبط كلاً من الإشارات المستحثة وبدء النهج ، فسيوفر ذلك دليلاً قوياً على أن الاستجابة العصبية تعتمد على dopamine الذاتية و أن هذه الإشارة مطلوبة لسلوك النهج.

مواد وطرق

الحيوانات.

تم الحصول على خمسة عشر ذكور الفئران الطويلة إيفان (275-300 g عند الوصول) من نهر تشارلز وتم إيواؤهم منفردة. بعد أسبوع واحد من وصولهم ، تم التعامل مع الفئران لعدة دقائق يوميا ل 3 د لتعاطيهم إلى المجرب. بعد التعود ، وضعت الفئران على نظام غذائي محدود من 13 غرام من جرذ الطعام في اليوم الواحد. إعلان بالمال وبالشهرة تم توفير الطعام ل 7 د بعد الجراحة ، وبعد ذلك تم وضع الحيوانات مرة أخرى على نظام غذائي محدود. كانت الإجراءات الحيوانية متسقة مع دليل المعاهد الوطنية للصحة لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية وتمت الموافقة عليها من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسي لكلية طب ألبرت أينشتاين.

غرف التشغيل.

أجريت جميع التجارب السلوكية والتدريب السلوكي في غرف زجاجية مصنوعة خصيصًا (40 سم مربع ، وارتفاع 60 سم). كانت موجودة داخل خزائن معدنية كانت بمثابة أقفاص فاراداي ؛ كانت الخزانات مبطنة برغوة صوتية وكان يتم تشغيل الضوضاء البيضاء باستمرار من خلال مكبر صوت مخصص لتقليل مستوى الضوضاء الخارجية داخل الغرفة. تم تجهيز غرف التشغيل بمقبس مكافئ على أحد الجدران بأذرع قابلة للسحب على جانبيها. تم استخدام صورة فوتوغرافية على الجانب الأمامي من المقبس لقياس زمن الدخول والخروج. كان القرار الزمني لنظام التحكم السلوكي (Med Associates) هو 1 مللي ثانية.

مهمة DS.

تم تدريب الحيوانات على مهمة DS بعد إجراءات مماثلة لتلك المستخدمة سابقا (نيكولا وآخرون ، 2004a,b; Ambroggi et al.، 2008, 2011; نيكولا ، 2010; McGinty et al.، 2013). تم تقديم اثنين من الإشارات واحدة في كل مرة ، إما DS تنبؤي بالمكافأة أو محفز محايد (NS). تتكون الإشارات السمعية من نغمة صفارات الإنذار (التي تدور بتردد من 4 إلى 8 كيلو هرتز أكثر من 400 مللي ثانية) ونغمة متقطعة (نغمة 6 كيلو هرتز تعمل لمدة 40 مللي ثانية ، إيقاف لمدة 50 مللي ثانية) ؛ تم اختياره بصورة عشوائية تخصيص نغمة معينة لـ DS أو NS عبر الفئران. تم اختيار الفواصل الزمنية البينية (ITIs) بشكل عشوائي من توزيع أسي مقتطع بمتوسط ​​30 ثانية وبحد أقصى 150 ثانية. تم تقديم NS دائمًا لمدة 10 ثوانٍ ؛ تم تسجيل مكابس الرافعة أثناء NS ولكن لم يكن لها أي نتيجة مبرمجة. تم تعيين الروافع "النشطة" و "غير النشطة" بشكل عشوائي للرافعات اليسرى واليمنى لكل فأر في بداية التدريب ولم تتغير بعد ذلك. أدت استجابة الرافعة على الرافعة النشطة أثناء DS إلى إنهاء الإشارة ، وتسبب أول دخول لاحق للمقبس في تسليم 10٪ من مكافأة السكروز في بئر موجود في الوعاء. تم إنهاء عروض DS التي لم يستجب خلالها الحيوان بعد 10 ثوانٍ. تم تسجيل الردود خلال ITI (بين العروض التقديمية) والاستجابات على الرافعة غير النشطة ولكنها لم تسفر عن تسليم المكافآت. تم تدريب الحيوانات على مهمة DS حتى استجابت لأكثر من 80٪ من DSs و <20٪ NSs في دورتين تدريبيتين.

صفائف microelectrode مقننة.

بعد التدريب الأولي ، تم زرع الفئران مع ميكروأرس مقننة تتكون من ثمانية أقطاب كهربائية microwire التنغستن المحيطة قنية توجيه microinjection المركزي. وقد شيدت هذه والتي شنت في microdrives حسب الطلب كما هو موضح سابقا (du Hoffmann et al.، 2011). تحرك دوران محرك الأقراص بالكامل في اتجاه عقارب الساعة إلى تحريك الأقطاب الكهربائية والقنية مثل وحدة 300 ventm بطنيًا (بدون دوران المسابير) ، مما يمكننا من التسجيل من عدة مجموعات فريدة من العصبونات في نفس الحيوان.

لزرع صفائف مقننة ، تم إعداد الفئران لعملية جراحية ووضعها في أداة التجسيمي كما هو موضح سابقا (du Hoffmann et al.، 2011; McGinty et al.، 2013). كان التخدير محرضًا وصيانته باستخدام isoflurane (0.5 – 3٪). تلقت الحيوانات المضادات الحيوية (Baytril) مباشرة قبل الجراحة و 24 h بعد الجراحة. تم زرع المصفوفات المنقوطة ثنائياً في قلب NAc الظهري (1.4 mm الأمامي و 1.5 mm الجانبي من bregma ، و 6.5 mm ventral من الجمجمة). تم تأمين الأقطاب والأقراص الدقيقة إلى الجمجمة مع مسامير العظام والاكريليك للأسنان ، وتم إدخال سدادات السلك في قنية التوجيه بحيث تكون نهايات السدادة متدفقة مع نهايات قنية التوجيه. بعد الجراحة ، تم علاج فروة الرأس باستخدام Neo-Predef لمنع العدوى وتم السماح للحيوانات باستعادة أسبوع 1 قبل الشروع في التجارب. لتسكين postscery ، أعطيت الحيوانات 10 ملغم / كغم من عقار كيتوبروفين مضاد للالتهاب.

الأدوية.

تم شراء SCH23390 و raclopride من سيجما. في أيام الاختبار ، تم تحضير الأدوية الطازجة عن طريق إذابتها في محلول ملحي 0.9٪. كانت تدار المخدرات بجرعات من 1.1 SCHg SCH233390 في 0.55 ميكرولتر المالحة لكل جانب و 6.4 racg raclopride في 0.8 sal ل المالحة في الجانب. تم تضمين SCH233390 و raclopride خلال 12 و 17.5 على التوالي. في التجارب التجريبية ، وجدنا أن الحقن الثنائية لراسيكلوبريد دائم 12 دقيقة كان له آثار كبيرة ولكن عابرة على نسبة الاستجابة DS. وبالتالي ، لإطالة تأثير زيادة مدة التسريب raclopride مثل أن المظهر الزمني للتأثيرات الدوائية لها مماثلة لتلك التي SCH23390. تم إجراء حقن واحد أو ثنائي واحد فقط لكل جلسة تسجيل (جلسة واحدة في اليوم). تلقت جميع الحيوانات على الأقل حقنة ثنائية واحدة من أحد المضادات ، وحقن مضاد واحد (أو عدة) من جانب واحد. خلال بعض التجارب المضادة أحادية الجانب ، غرسنا في وقت واحد محلول ملحي كآلية للتحكم في السيارة إلى نصف الكرة الأرضية الذي حصل على خصم.

Microinjection وتسجيل الإجراء.

تم وصف الجهاز الخاص بالحقن المجهري والتسجيل في وقت سابق (du Hoffmann et al.، 2011). تم إنهاء كابل التسجيل المؤدي من مرحلة الرأس في مبدل كهربائي ذو 24 قناة بفتحة تجويف مركزية (Moog) ، والتي تمرر الإشارات إلى نظام التسجيل الكهربية. تم تركيب محقنتين في مضخة حقنة واحدة موجودة خارج الغرفة ؛ أدت خطوط السوائل من المحاقن إلى قطب سائل ثنائي القناة (Instech Laboratories) مركب فوق المبدل. انحدرت خطوط الموائع من الدوار عبر ثقب تجويف المبدل ، وركضت على طول كابل التسجيل ، وانتهت عند اثنين من الحاقنات الدقيقة قياس 33.

قبل جلسة التسجيل ، تم ردم الحاقنات الدقيقة بمحلول الدواء ثم إدخالها في كانيولا دليل الحيوان. امتدت أطراف microinjector 0.5 مم إلى ما بعد قنية التوجيه بحيث كان طرف microinjector أسفل نصائح القطب و 670 ميكرومتر من مركز كل قطب كهربائي. قبل الردم بالدواء ، تم ملء خطوط السوائل والحاقنات الدقيقة بالزيت المعدني ، وتم تحديد مستوى السطح البيني المائي للزيت لتسهيل اللاحق تأكيد أنه تم حقن المخدرات. وأخيرًا ، تم ربط مرحلة الرأس بالحيوان وتم تأمين خطوط المائع بإحكام إلى كابل التسجيل للحفاظ على العناصر الدقيقة في مكانها طوال مدة التجربة. تم السماح للحيوانات المعدة بهذه الطريقة بأداء مهمة DS لفترة أساس على الأقل 45 دقيقة ، تم خلالها تسجيل النشاط العصبي ؛ ثم تم تشغيل مضخة المحاقن عن بعد لبث المخدرات في الدماغ. لم يتطلب الحقن تناول الحيوان أو فتح باب الغرفة ، واستمرت الجلسة السلوكية دون انقطاع طوال فترات الأساس ، والتسريب ، وفترات ما بعد الإنصراف.

تم تسجيل إشارات الجهد العصبي مع مكبر للصوت على رأس المرحلة (كسب الوحدة) ، تضخيم مرات 10,000 ، ورقمنة باستخدام الأجهزة والبرمجيات التجارية (Plexon). سجلنا من الخلايا العصبية 379 في جلسات تسجيل / حقن 38 في الجرذان 15. من جلسات 38 ، تم تجاهل 7 بسبب سوء السلوك خلال فترة خط الأساس لحقن مسبق أو بسبب عدم عزل الخلايا العصبية بشكل موثوق. وهكذا ، ركز تحليلنا العصبي على جلسات تسجيل / حقن 31 التي سجلناها من 322 العصبونات المعزولة بشكل جيد في الجرذان 12. بعد كل جلسة تسجيل / حقن ، تم إدخال microdrive تحمل صفائف القطب ∼150 (m (نصف دورة برغي microdrive) لتحريك الأقطاب الكهربائية بطريقيا لتسجيل من مجموعة جديدة من الخلايا العصبية. إذا لوحظت عدد قليل من الخلايا العصبية (أو لا) ، فإن الصفيف يتطور كل يوم حتى يتم اكتشاف الخلايا العصبية.

التحليل.

تم تقسيم البيانات إلى فترات ما قبل الحقن ، postinjection ، والفترات الزمنية الاسترداد ، التي تم تعريفها ، على التوالي ، مثل الحد الأدنى من 45 قبل ضخ المضادات ، بداية 40 مع نهاية الحقن ، وآخر 33 دقيقة (2000 ق) من كل جلسة (التي استمرت ، في المجموع ، 2-3 h). فترة ما بعد الحقن تقابل الوقت الذي يكون فيه الدواء له أكبر التأثيرات السلوكية عند حقنه ثنائياً (التين 1C).

 

الرقم 1.

آثار مضادات مستقبلات الدوبامين على سلوك نهج DS-cued. A، تخطيطي للمهمة DS. Bالمتوسطات (نقطة) والأرباع المتوسطة (الخطوط الرأسية) لنسب الاستجابة DS (البرتقالي) و NS (الأزرق) في فترة ما قبل الدخول لجميع الدورات السلوكية ...

تم إجراء عزل الوحدات المفردة دون الاتصال بالإنترنت باستخدام Offline Sorter (Plexon) باستخدام تحليل المكون الرئيسي. تم تضمين الوحدات ذات الأشكال الموجية المحددة جيدًا (> 100 μV) والتي كانت متميزة بوضوح عن مستويات الضوضاء (<20-50 μV) في التحليلات اللاحقة. تم استخدام توزيعات الفاصل الزمني بين المسافات والترابط المتقاطع لضمان عزل الوحدات الفردية جيدًا عن بعضها البعض وعن ضوضاء الخلفية (برنامج Neural Explorer ؛ Nex-Tech). تم تحليل الطوابع الزمنية للارتفاعات التي تم التحقق منها باستخدام إجراءات مخصصة في بيئة برنامج R. تم استخدام الرسوم البيانية للوقت Peristimulus التي تم إنشاؤها حول DS و NS ، في حاويات زمنية 50 مللي ثانية ، لتحديد واكتشاف الإثارات التي تثيرها الإشارات في أرقام شنومكسA, ، 3,3, ، 4,4, ، 55A, ، 66A, ، 77A, ، 88Aو and1010A-C. ولتحديد ما إذا كان أحد الخلايا العصبية قد أظهر تحفيزًا مثيرًا للإثارة DS ، تم حساب دالة توزيع احتمال Poisson لفترة الأساس 10 قبل كل إشارة. وقد اعتبر العصبون الديني متحمسًا إذا أظهر متوسطًا متوسطًا للثدي فوق فاصل الثقة في 99٪ العلوي من توزيع معدلات إطلاق خط الأساس في واحد أو أكثر من سواقات 50 ms بين 50 و 200 ms بعد بدء التشغيل. بالنسبة للخلايا العصبية التي لها استثارات هامة استدراكية من DS في فترة خط الأساس لحقن مسبق ، تم الحصول على متوسط ​​معدل إطلاق النار في زمن 50 ms locks المقفل إلى DS و NS بداية كل فترة في كل جلسة ، ومتوسط ​​ومتوسط ​​(تين. 2C-E, ، 55A, ، 66A, ، 77A, ، 88A, ، 1010B,Cتم مقارنة معدلات إطلاق النار عبر الخلايا العصبية. لأن الخلايا العصبية ذات إثارة NS القابلة للاكتشاف إحصائيًا كانت متحركة دائمًا تقريبًا بواسطة DS [غير معروض ، ولكن تم الإبلاغ عنها سابقًا (Ambroggi et al.، 2011)] ، حللنا استجابات NS لجميع العصبونات مع استجابة DS كبيرة. ما لم يشار إلى خلاف ذلك ، فإن جميع المقارنات الإحصائية المستخدمة داخل-ويوروكسون رتبة مجموع الاختبارات.

 

الرقم 2.

تتنبّأ الإثارة المُثارة من قِبَل DS بالسلوك اللاحق للمكافأة وترميز القرب من الرافعة. A، متوسط ​​الفترة الزمنية preinjection perijection peri-event المحاذية لظهور DS (تتبع برتقالي) أو NS (تتبع أزرق) لعصبونات 145 مع مثير مثير للإثارة ...

 

الرقم 3.

تظهر الخلايا العصبية مثال أن مضادات D1 و D2 تقلل الإثارة DS الإثارة. تظهر Rasters و histograms المقابلة إطلاق أربعة من الخلايا العصبية المختلفة DS متحمس الانحياز لـ DS بداية. البيانات مأخوذة من آخر تجارب 40 التي سبقت البدء مباشرةً ...

 

الرقم 4.

وتتنبأ آثار حقن ثنائي الدوبامين الثنائي على الإثارة المستحثة بالأثرات السلوكية على أساس التجربة على أساس التجربة. A, C، تحليل تجريبي بتجربة لتشفير الخلايا العصبية لوقت استجابة الفئران للوصول إلى ذراع نفس الخلايا العصبية الموضحة ...

 

الرقم 5.

مطلوب تفعيل مستقبلات D1 للإثارة المحفزة DS. A، الرسوم البيانية وقت Peri- الحدث الانحياز إلى بداية DS للخلايا العصبية مع الإثارة DS مثيرة أثار مهمة في فترة ما قبل الحقن. تشير الآثار والسحب إلى متوسط ​​معدل إطلاق النار ± SEM ...

 

الرقم 6.

يعد تنشيط مستقبلات D2 ضروريًا للإثارة المحفزة DS. A، الرسوم البيانية وقت حدث Peri الانحياز إلى بداية DS للخلايا العصبية مع الإثارة DS مثيرة أثار كبير في الفترة قبل حقن Raclopride. تم تخفيض الإثارة أثار DS بواسطة الثنائية ...

 

الرقم 7.

لا يشترط تنشيط مستقبلات D1 للإثارة المثارة من قبل NS. A، الرسوم البيانية وقت Peri- الحدث الانحياز إلى بداية NS للخلايا العصبية مع الإثارة الهامة DS-evoked في فترة preinjection. هذه التجمعات تتداخل تماما ، وبالتالي الخلايا العصبية نفسها ...

 

الرقم 8.

يعد تنشيط مستقبلات D2 ضروريًا للإثارة المستحثة من قبل NS. A، الرسوم البيانية وقت Peri- الحدث الانحياز إلى بداية NS للخلايا العصبية مع الإثارة الهامة DS-evoked في فترة preinjection. تم تخفيض إثارة NS في الظروف الثنائية و المماثل ...

 

الرقم 10.

ﻻ ﯾؤﺛر اﻟﺗﺳرب اﻟﻣﻟﺣﻲ ﻋﻟﯽ اﻟﺗﺛﺑﯾت DS-NS أو NS وﻻ ﯾﻟزم ﺗﻧﺷﯾط ﻣﺳﺗﻘﺑل D1 أو D2 ﻟﻟﺣﻔﺎظ ﻋﻟﯽ ﻣﻌدﻻت إطﻼق اﻟﻘﺎﻋدة اﻷﺳﺎﺳﯾﺔ. A، واحد الخلايا العصبية متحمس DS سجلت خلال ضخ المالحة. الاتفاقيات مماثلة لتلك ...

في حالة الشكل 4، حددنا ما إذا كانت تأثيرات حقن المضاد الثنائي على زمن الوصول للوصول إلى الرافعة مرتبطة بتأثيرات الخصوم على حجم الإثارة التي تثيرها DS على أساس تجربة تلو الأخرى. أولاً ، حسبنا متوسط ​​معدل إطلاق النار من 100 إلى 400 مللي ثانية بعد بدء DS في كل تجربة لجميع الخلايا العصبية المسجلة التي أظهرت إثارة DS كبيرة قبل التسريب الثنائي للمضادات. بعد ذلك ، بالنسبة لكل خلية عصبية ، قمنا بحساب معامل ارتباط رتبة سبيرمان بمقارنة حجم التجربة على حدة للإثارة التي تثيرها DS ووقت استجابة الجرذ للوصول إلى الرافعة في التجارب المقابلة. تم رسم هذه الارتباطات في الرسوم البيانية في الشكل 4B,D. تم تضمين جميع تجارب DS في هذا التحليل ؛ إذا لم يقم الحيوان بالضغط على ذراعه ، فقد تم تخصيص زمن انتقال لـ 10 s (الحد الأقصى لطول العرض التقديمي) لهذه التجربة. قمنا بحساب معاملات الترابط هذه لفترة ما قبل التعريف كما هو محدد أعلاه ؛ قمنا بتمديد فترة ما بعد الحقن بواسطة 1000 s للحصول على عينة أوسع من حالات التأخير في التجارب التي استجابت بها الحيوانات بعد التسريب الثنائي. لتقييم أهمية الارتباطات الفردية ، استخدمنا تقارب ذي طرفين t-approximation لأن بالضبط p لا يمكن حساب القيمة عند وجود روابط في بيانات الترتيب. ثم استخدمنا اختبارات ويلكوكسون المقترنة لمقارنة متوسطات توزيعات معاملات الترابط قبل وبعد ضخ المضاد.

ونظرًا لأن الخلايا العصبية في NAc لها معدلات إشعال خط الأساس منخفضة مع حدود أقل من فاصل الثقة في كثير من الأحيان ، إلا أن الموانع تكون أكثر صعوبة في اكتشافها وتحديد حجمها مقارنة بالإثارات. وهكذا ، بالإضافة إلى الإجراء الموضح أعلاه ، والذي تم استخدامه للكشف عن الإثارة ، استخدمنا أيضًا تحليل خصائص التشغيل المتلقي (ROC) ، وهو أسلوب أكثر حساسية ، لتحديد مدى احتمال معدل إطلاق النار في السلاسل الزمنية المتتالية لـ 50 مللي ثانية بعد بدء التشغيل كان مختلفا عن معدل إطلاق النار في خط الأساس الدقيق 10 ق. تم إجراء هذا التحليل بشكل منفصل لفترات ما قبل الحقن و postinjection. لكل صندوق ، قمنا بحساب المساحة تحت منحنى ROC (AUC) ؛ تشير قيم AUC لـ 0.5 إلى عدم وجود فرق من إطلاق النار المسبق ، في حين تشير القيم الأقرب إلى 0 أو 1 إلى احتمالية أكبر أن يتم تثبيط الخلايا العصبية أو تحمسها ، على التوالي. لتصوير بطريقة غير متحيزة ، تم حساب النشاط العصبي بعد الانقباض عبر كامل مجموعة من الخلايا العصبية المسجلة ، ومعدلات إطلاق النار وقيم AUC لعلب MS 50 ؛ لتسهيل البيانات ، تم تطوير الصناديق بواسطة 10 مللي ثانية لحسابات AUC المتتالية. تم رسم قيم AUC السلسة بعد ذلك كخرائط حرارية مع دقة ms 10 (مع كل قيمة تمثل AUC في 50 مللي ثانية) في أرقام شنومكسB, ، 66B, ، 77B, ، 88Bو and1010D,E.

بعد ذلك ، حددنا ما إذا كانت قيم AUC ، المحسوبة في حاويات غير متداخلة 50 مللي ثانية ، تعكس اختلافًا كبيرًا في إطلاق النار. لكل حاوية ، أنشأنا أولاً 10,000 قيمة AUC تم تشغيلها من عمليات خلط عشوائي لمعدل إطلاق خط الأساس الأولي ومعدل الإطلاق في حاوية postcue المقابلة. ثم حددنا الاحتمال ثنائي الطرف بأن قيمة AUC الفعلية قد تم استخلاصها من توزيع قيم التمهيد ؛ إذا كان الاحتمال <0.05 ، فقد اعتبرنا إطلاق النار في الحاوية مختلفًا بشكل كبير عن خط الأساس المسبق. أخيرًا ، قمنا بحساب عدد الخلايا العصبية ذات معدلات إطلاق النار في كل حاوية والتي كانت أكبر بكثير أو أقل من إطلاق خط الأساس السابق ، ورسمنا هذه القيم ككسور من إجمالي السكان (تين. 5C, ، 66C, ، 77C, ، 88C, ، 99B,D, ، 1010F,G).

 

الرقم 9.

لا يتأثر النشاط العصبي المتوافق مع مدخل أوعية المكافأة بحقض المضاد D1 أو D2 المماثل أو المماثل. A, Cيتم حساب قيم ROC AUC وعرضها كما هو موضح في الشكل 5B، ما عدا حاويات الوقت هي أطول (200 مللي ثانية) ومحاذاة ...

لمقارنة نسب الخلايا العصبية المستثارة أو المثبطة في فترتي الحقن و postinjection استخدمنا نهج الحد من البيانات. أولاً ، قمنا بحساب جزء كسور 50 ms بين 0 و 1 s بعد ظهور بداية ظهور كل عصبون أظهر الإثارة أو تثبيطًا كبيرًا. بعد ذلك ، قارنا هذه الكسور في فترتي الحقن وفترة ما بعد الحقن مع اختبار ويلكوكسون المقترن. تم استبعاد الخلايا العصبية التي لم تظهر تحويرًا مهمًا في أي صندوق في كل من فترتي الحقن وفترة ما بعد الحقن من هذا التحليل ولم يتم تضمينها في المؤامرات التي توضح الجزء المتوسط ​​من الصناديق المهمة (نقاط النقطة والشارب على الجانب الأيمن من كل جزء في تين. 5C, ، 66C, ، 77C, ، 88C, ، 1010F,G). أزال هذا الإجراء تأثير التجمعات السكانية الكبيرة من العصبونات مع عدم وجود اختلاف في النشاط بين نافذة ما بعد DS وخط الأساس قبل DS ؛ هذا السكان قليل الفائدة ، إلا أنه يساهم بعدد كبير من القيم الخالية التي تحيد العدد الوسطي من الصناديق الهامة نحو 0 ويخفي كل من النقصان والزيادات في الجزء السفلي من الصناديق الهامة بعد التسريب.

تم إجراء تحليلات مماثلة لإطلاق النار المرتبط بالاستهلاك بعد الدخول في وعاء المكافأة. تميل الحيوانات إلى البقاء في الوعاء لمدة> 5 ثوانٍ ؛ لذلك ، لالتقاط هذه الفترات الزمنية الطويلة نسبيًا ، نعرض النتائج باستخدام حاويات 200 مللي ثانية (التين 9). كانت النافذة الزمنية لمقارنة نسب الخلايا العصبية التي كانت متحمسة في فترتي الحقن و postinjection من 0 إلى 1.5 s ، بينما كانت من 0 إلى 5 s للموانع ؛ تم استخدام نافذة تحليل أقصر للإثارة لأنها تميل إلى أن تكون أكثر عابرة. تم إجراء تحاليل ROC على مجموعة Albert Einstein College of Medicine عالية الأداء باستخدام حزمة pROC لـ R.

لمقارنة معدلات إطلاق "خط الأساس" التي تحدث خارج أحداث المهمة ، قارنا متوسط ​​معدل إطلاق النار في سندات 10 قبل كل حقنة مسبقة DS وحمض مسبق للمضادات. هذا الإجراء مكافئ من الناحية الوظيفية لأخذ عينات عشوائية من معدلات إطلاق خط الأساس لأن DS يتم تقديمها باحتمالية متساوية تقريبًا في أي وقت خلال الجلسة السلوكية. تم تصنيف الخلايا العصبية على أنها تثير تحفيزًا مثيرًا للإصابة بـ DS (قبل التسريب الدوائي) أو لا ، وتمت مقارنة معدلات إطلاق خط الأساس في فترات ما قبل الحقن وحقبة postinjection ضمن هذه المجموعات مع اختبار ويلكوكسون المقترن (التين 10H,I). أجرينا أيضا تناسب خطي للخلايا العصبية متحمس DS ومقارنة المنحدر من هذا الخط إلى خط الوحدة (المنحدر من 1).

إذا أجريت مقارنات متعددة على مجموعات فرعية من البيانات التي جاءت من نفس الموضوع (تين. 2C-E, ، 55A,C, ، 66A,C, ، 77A,C, ، 88A,C, ، 99B,D, ، 1010B,C,F,G), p القيم تم تصحيح بونفيروني ؛ أي ، p تم ضرب قيمة من خلال عدد من المقارنات التي تبذل. تصحيح p القيم اعتبرت هامة إذا p <0.05. تم إجراء جميع التصحيحات بمعامل 3 باستثناء الشكل 2C-E، حيث كان العامل 2.

تتبع الفيديو.

في مجموعة فرعية من التجارب ، تم قياس موضع الجرذ باستخدام كاميرا علوية (30 إطارًا / ثانية) ونظام تتبع محوسب (Cineplex ؛ Plexon). النظام تعقب ملف x و y مواقف اثنين من المصابيح الملونة المختلفة تعلق على مرحلة رئيس التسجيل. كما هو موضح سابقا (McGinty et al.، 2013) ، قمنا بحساب النقطه الوسطى التي تصف النقطة المركزية بين مواضع LED لكل إطار فيديو. تم ملء نقاط البيانات المفقودة حتى 10 إطارات متتالية باستيفاء خطي ؛ في الحالات النادرة التي يكون فيها> 10 إطارات مفقودة ، تم تجاهل البيانات. لكل إطار فيديو ، قمنا بحساب SD للمسافات بين موضع النقطه الوسطى في هذا الإطار وفي نافذة زمنية ± 200 مللي ثانية. تشكل قياسات SD هذه الدليل الحركي (LI) لذلك الرتل من الفيديو. تم توزيع LIs التي تم تحويلها من خلال اللوغاريتمات بشكل ثنائي ، مع ذروة منخفضة تمثل فترات حركة قليلة أو معدومة وذروة عليا تمثل الحركة (Drai et al.، 2000). ثم نلائم وظيفتين غاوسيتين لتوزيع LIs ، وتحديد عتبة الحركة كنقطة تتداخل فيها هذه الوظائف على الأقل.

تم تعريف الحركات على أنها ثمانية إطارات متتالية على الأقل مع LIs أعلى عتبة الحركي. لتحديد وقت بدء الحركة ، قمنا بتقييد التحليل على تجارب DS التي كان الحيوان لا يزال عندها بداية ، ومن ثم حساب الكمون بين بداية ظهور الإشارات والإطار الأول الذي تجاوزت فيه LI عتبة الحركة (تين. 1D-F, ، 22B,D). إذا لم يتم قياس أي حركة يمكن تمييزها في إحدى التجارب ، فقد تم تحديد زمن الانتقال في تلك التجربة على أنه> 10 ثوانٍ (طول عرض الإشارات ، التين 1D). تم الحصول على نتائج مماثلة عندما تم حذف هذه التجارب من التحليل (لا تظهر البيانات). ثم تم تجميع توزيعات الكمون لحركة DS المجمعة عبر الفئران وتمت مقارنة المتوسطات باختبار ويلكوكسون. لقياس الكمون إلى أقصى سرعة وسرعة متوسطة للحركات الموجهة ، استعملنا جميع التجارب التي انتهت بضغطة رافعة حتى لو كان الجرذ يتحرك في بداية DS (التين 1E,F).

علم الانسجة.

تم تخدير الحيوانات بعمق مع Euthasol و perfused intracardially مع المالحة و 4 ٪ الفورمالين. تم تمرير التيار المباشر (15 μA) من خلال كل من الأقطاب الكهربائية في المصفوفات لـ ∼30 لتوليد الآفات. تمت إزالة العقول وتخزينها في الفورمالين حتى تمت معالجتها. قبل التقطيع مع ناظم البرد ، كانت cryoprotected العقول عن طريق الغمر في السكروز 30 لعدة أيام. تم تلوين الأقسام (50 μm) لمادة Nissl لتصوير مسارات القنية والكبد الكهربائي والآفات (التين 11).

 

الرقم 11.

إعادة البناء النسيجي لمواقع الحقن المضاد. يصور الشكل قسمين إكليليين من دماغ الفئران الذي يشمل غالبية المدى الأمامي الخلفي للـ NAc (0.8 mm – 2.8 mm الأمامي من bregma). تمثل النقاط السوداء ...

النتائج

قدمنا ​​الفئران مع اثنين من المحفزات السمعية في فترات متفاوتة متوسط ​​في 30: DS التنبؤية للمكافأة و NS (التين 1A; نيكولا وآخرون ، 2004a,b; Ambroggi et al.، 2008, 2011; McGinty et al.، 2013). ضغطت رافعة الصحافة خلال DS جديلة ، وقدمت قطرة من السكروز عند الدخول إلى وعاء مكافأة ؛ إذا لم تستجب الحيوانات داخل 10 ، فقد تم إنهاء الطرد بدون تسليم الثواب وبدأت الفترة الفاصلة بين الأعصاب. كانت الردود خلال هذا الفاصل وخلال NS لا يترتب على أي نتيجة مبرمجة. كانت NSs دائما 10 ق. الحيوانات المدربة ، والتي استجابت لمعظم DSs لكن القليل من NSs (التين 1B) ، تم زرعها مع صفائف مقننة مستهدفة لجوهر NAc. وأثناء إجراء التجارب ، قامت الحيوانات أولاً بأداء مهمة لمدة 12 دقيقة كحد أدنى للحقن preinjection تم خلالها تسجيل النشاط العصبي NAc. بعد ذلك ، تمت إثارة مضادات مستقبلات D45 SCH1 أو Raclopride خصم D23390 / 2 ثنائيا أو من جانب واحد في NAc ؛ ظلت الحيوانات في الغرفة مع حالات الطوارئ المهمة في جميع أنحاء التسريب وعلى الأقل 3 دقيقة بعد ذلك.

متسقة مع الدراسات السابقة (Yun et al.، 2004; نيكولا ، 2010) ، دفعت المضاعفات الثنائية للمضاد في النواة NAc بشكل ملحوظ نسبة الـ DSs التي استجاب لها الحيوان (التين 1C، وآثار رمادية داكنة) وزيادة وقت الاستجابة لبدء الحركة وفقًا لقياسها من خلال تتبع الفيديو في مجموعة فرعية من الجلسات (التين 1D، آثار رمادية متقطعة). على النقيض من ذلك ، لم يكن للتخلص من الجرعات نفسها من جانب واحد أي تأثير على نسبة الاستجابة DS (التين 1C، آثار الرمادية الخفيفة) ، الكمون لبدء الحركة بعد بداية DS (التين 1D، آثار برتقالية فاتحة متقطعة) ، والكمون للوصول إلى ذراع السرعة أو حركة الحركة أثناء اقتراب الرافعة (التين 1E,F). توضح هذه البيانات السلوكية أن الدوبامين NAc في نصف الكرة الأرضية واحد يكفي للحفاظ على السلوك على الرغم من أن الحصار المفروض على مستقبلات D1 أو D2 / 3 في كلا النصفيين يعوق الاستجابة بشدة. يقدم هذا التفكك ميزة تجريبية حرجة ، لأنه يسمح لنا باختبار تأثيرات مضادات الدوبامين على النشاط العصبي عند ضعف السلوك (الحقن الثنائي) وعندما لا يكون (الحقن الأحادي) ، يستبعد بذلك الخلط المحتمل لأي تغيرات تمت ملاحظتها. في النشاط العصبي بعد ضخ مضادات ثانوية للتغييرات في السلوك.

سجلنا من الخلايا العصبية 322 NAc في جلسات تسجيل / حقن 31 في الجرذان 12. حوالي 45٪ من الخلايا العصبية المسجلة كانت متحمسة بشكل كبير من خلال عرض DS. أظهرت هذه الإثارات خصائص مشابهة لتلك التي ذكرت سابقا (Yun et al.، 2004; نيكولا وآخرون ، 2004a; Ambroggi et al.، 2011; McGinty et al.، 2013; موريسون ونيكولا ، 2014): كانت أكبر من تلك التي أثارها NSs (التين 2A)؛ بدأوا في وقت قصير بعد بداية ظهور الإشارات (∼120 مللي ثانية) وحدث قبل بدء الحركة الموجهة بالرافعة (التين 2B)؛ وارتبط حجمها باحتمالية الاستجابة السلوكية ، ووقت بدء الحركة ، والقرب من الرافعة (McGinty et al.، 2013; التين 2C-E).

تسبب التسريب الثنائي لأي من المضاد D1or D2 / D3 في انخفاض حاد في حجم الإثارة المحفزة DS. كما هو موضح في مثالين الخلايا العصبية (التين 3A,C) ، وكان هذا التأثير أكثر وضوحا في الدقائق مباشرة بعد التسريب ، المقابلة للحد الأقصى في سلوك النهج المستفاد من الجديلة الناجمة عن الحقن (التين 3A,Cوالنقطية الزرقاء والمدرج التكراري). عندما يستعيد التأثير السلوكي ، تسترد استجابة إطلاق النار كذلك (التين 3A,C، المتغيرات السوداء والمدرج الإحصائي). كان هذا النمط من النتائج متناسقًا عبر الخلايا العصبية المستثارة.تين. 5A, ، 66A، الرسوم البيانية الثنائية والمؤامرات الطولي). دعمًا للفرضية القائلة بأن هذه الإثارات تحدد قوة حركة نهج الرافعة ، فإن حجم الإثارة التي أثارها جديلة خلال فترة الحقن المسبق تنبأ بوقت وصول الحيوان للوصول إلى الرافعة (التين 4A,C، اليسار). بعد الحقن الثنائي D1 أو D2 ، تحولت هذه الفترات بشكل ملحوظ إلى قيم أعلى ، في كثير من الأحيان عالية بحيث لم يكن هناك استجابة على الإطلاق في العرض التقديمي لـ 10 s (التين 4A,C، توزيعات الكمون الأيسر واليمين). ومما يدعو إلى الدهشة ، أنه على الرغم من أن إطلاق الحشود قد تم تقليله من قبل الخصوم ، إلا أنه استمر في التنبؤ بحركة الاستجابة السلوكية خلال فترات ما بعد التدخل والاستعادة (التين 4A,C، المؤامرات النقطية الصحيحة). تشير هذه الملاحظة إلى أن التأثيرات السلوكية والعصبية للدواء كانت مترابطة على أساس التجربة على أساس التجربة: كلما زاد إنقاص الحرائق الناجمة عن مضاد للدوبامين ، كلما زاد زمن الوصول إلى العتلة كلما انخفض احتمال أن وصل الحيوان رافعة على الإطلاق.

لتقييم مدى التناسق بين هذه العلاقة بين التجربة والمحاسبة ، قمنا بحساب ، لكل خلية عصبية متحركة ، علاقة ارتباط سبيرمان بين حجم الإثارة والكمون للضغط على الرافعة. لقد حددنا زمن انتقال لـ 10 إلى التجارب التي لم تكن هناك استجابة فيها ؛ ولذلك تم ربط الكمون في هذه التجارب في أعلى مرتبة. (تم الحصول على نتائج مماثلة إذا تم حذف التجارب بدون استجابة ذراع DS-cued من التحليل ؛ لا تظهر البيانات.) عندما قارنا معاملات الترابط في فترة ما قبل الحقن مع تلك في فترة ما بعد الحقن المشترك / الاسترداد ، وجدنا أن جميع من المعاملات كانت سلبية في كلتا الفترتين. وعلاوة على ذلك ، فإن الخصوم إما لم يكن لها تأثير كبير على معامل المتوسط ​​أو تحول التوزيع نحو قيم أكثر سلبية (التين 4B,D). لذلك ، لا يتنبأ مجتمع الخلايا العصبية المثارة بشكل موثوق بوقت الاستجابة السلوكي فحسب ، بل إن الزيادة في زمن الاستجابة الناتج عن أحد الخصوم في تجربة معينة يتم التنبؤ بها بقوة من خلال تأثيرات الخصم على الإثارة التي تثيرها الإشارات في تلك التجربة. توفر هذه النتائج دليلًا قويًا على الدور السببي للدوبامين الداخلي في تحديد قوة استجابة السعي للحصول على المكافأة للإشارة: يزيد الدوبامين من الإثارة التي تثيرها الإشارات العصبية للخلايا العصبية NAc ، والتي تؤدي بدورها إلى نهج قصير الكمون للرافعة.

التفسير البديل لهذه النتائج هو أن تقليل الإثارة المستحثة هو نتيجة لانخفاض الاستجابة السلوكية - ربما لأن الإثارة فقط تتبع (أو تتوقع) الاستجابة السلوكية ولكنها ليست سببية لها. إذا كانت هذه هي الحالة ، فإن تطبيق المضادات بطريقة لا تؤثر على السلوك يجب ألا يؤدي إلى تقليل الإثارة. ومع ذلك ، كما هو موضح في مثالين الخلايا العصبية (التين 3B,D) ، والحقن أحادي الجانب من أي من المضاد D1or D2 / D3 خفضت بشكل ملحوظ من حجم الإثارة جديلة ، على الرغم من أن الحقن أحادية الجانب لم يغير الأداء السلوكي. تم الحصول على نتائج مماثلة عند حساب المتوسط ​​عبر إشارات الإثارة التي تم تسجيلها في NAc المحقون (تين. 5A, ، 66A، الرسوم البيانية Ipsilateral) ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يُظهر متوسط ​​البيانات أن الإثارات المستحثة في العصبونات المسجلة في NAc المقابل للحقن لم تتأثر (تين. 5A, ، 66A، الرسم البياني المقابل). لاستبعاد احتمال أن الانخفاض في الإثارة المتلألئة المماثل للحقن يرجع إلى اختلافات صغيرة في احتمال الاستجابة السلوكية ، كررنا التحليل بعد استبعاد كل التجارب التي لم يقم الحيوان فيها بضغط الصحافة. تم الحصول على نتائج مماثلة (لا تظهر البيانات ؛ p <0.05 لكل من مضادات D1 و D2 ، ويلكوكسون). تشير هذه النتائج إلى أنه من غير المرجح أن يكون الانخفاض الناجم عن المضاد في الإثارة التي تثيرها الإشارات نتيجة لضعف الأداء السلوكي.

على الرغم من أن الخواص الزمنية للإثارة المستحثة عبر المجذاف كانت متشابهة تمامًا عبر العصبونات ، إلا أن الموانع بعد بداية الجديلة كانت أكثر تنوعًا ، وعادةً ما كانت تظهر في وقت لاحق بداية وأحيانًا أقل من الدورات النمطية النمطية أكثر من الإثارات (تين. 5B, ، 66B). وبالتالي ، فإن تحليل الموانع (والإثارة إلى حد ما) التي تركز على نافذة زمنية واحدة قد يغيب عن جزء كبير من الإشارة. علاوة على ذلك ، لا يمكن لطرق الكشف الإحصائي القياسية أن تحدد باستمرار الانخفاضات من معدلات إطلاق القاعدية المنخفضة جدًا ، بما في ذلك العديد من الخلايا العصبية في NAc. للتحايل على هذه القضايا ، اتخذنا منهجًا أكثر شمولًا حددنا فيه ، بالنسبة إلى صناديق وقت الانقاذ 50 مللي ثانية في كل خلية عصبية مسجلة ، ROC AUC التي تمثل الفرق بين إطلاق النار في سلة المهملات وخط الأساس المسبق. خرائط الحرارة لقيم AUC في صناديق زمنية تتماشى مع بداية DS (تين. 5B, ، 66B) إثبات أن الانخفاض في الإثارة DS-evoked بعد الحقن الثنائية و المماثل (ولكن ليس المقابل) من مضادات D1 و D2 وضوحا في كل خلية عصبية متحمس تقريبا وقعت على مدار الوقت كله من الإثارة. في المقابل ، لم يتم تخفيض الموانع بعد بداية DS. لتحديد هذه التأثيرات ، قمنا بتحديد ما إذا كانت قيمة كل من AUC تشير إلى اختلاف كبير من خط الأساس من خلال حساب قيمة p التمهيدية التي تمثل احتمال أن تكون AUCs مأخوذة من توزيع AUCs المتولدة من معدلات إطلاق النار العشوائية ومعدلات الإنقاذ بنوع عشوائي (انظر المواد و أساليب). كما هو موضح من قبل مؤامرات نسبة الخلايا العصبية التي تظهر معنوية (p <0.05) إثارة أو تثبيط في كل حاوية محاذاة لبداية DS (تين. 5C, ، 66C، قطع من اليسار في كل عمود) ، تم تخفيض جزء من الإثارات ، ولكن ليس الموانع ، عن طريق الحقن الثنائي و المماثل من الخصوم. تم التأكيد على هذا التفسير من الناحية الإحصائية من خلال مقارنة نسب السلاسل المثارة والمثبطة بشكل كبير عبر نافذة 1 بعد DS الكاملة.تين. 5C, ، 66Cنقطة المؤامرات). وهكذا ، تم تخفيض الإثارة بعد بداية DS بواسطة D1 وحقن مضاد D2 ، ولكن الموانع لم تكن كذلك.

في الواقع ، زاد عدد الخلايا العصبية التي تظهر تثبيطا كبيرا بعد بعض أنواع الحقن (تين. 5B,C, ، 66B,C). من غير المحتمل أن تكون هذه الموانع الناشئة قد ساهمت في التأثيرات السلوكية للدفعات المضاد الثنائي لأنها لم تكن متناسقة (على سبيل المثال ، حدثت بعد الحقن الثنائي و المقابل ، ولكن ليس بحقن مضاد D1 المماثل وبعد الحقن المضاد D2 المماثل ، ولكن ليس ثنائي الجانب) وبالتالي لا يشرحون الآثار السلوكية للمناهض. علاوة على ذلك ، فإن هذه الموانع المتأخرة كانت الأكثر بروزًا بعد X DSN بعد ظهور DS ، وهو الوقت الذي تم فيه بدء استخدام 600٪ من سلوكيات النهج الموجه نحو الهدف (التين 2B). وبالتالي ، فمن غير المرجح أن الموانع الناشئة ساهمت في الزيادة التي يسببها الخصم في استهلال بدء النهج أو الحد من احتمال الاستجابة. من المثير للاهتمام ، أن الغالبية العظمى من الموانع الناشئة ظهرت في الخلايا العصبية المستثارة DS ، عادة في نهاية الإثارة (ثنائي D1 الخصوم: 14 / 17 الخلايا العصبية ، 82 ٪ ؛ المماثل D2: 11 / 16 الخلايا العصبية ، 69 ٪. تين. 5B,C, ، 66B,C) ، بما يتماشى مع احتمالية أن يتم كشفها عن طريق تقليل التغير الناتج عن الاستجابة المضاعفة ودعم الفرضية القائلة بأن إطلاق الخلايا العصبية المستثارة DS هو سببية لبدء سلوك النهج.

عروض NS ، التي نادرًا ما تحدث استجابات للصحافة (التين 1B) ، أثار الإثارة الصغيرة ولكن ثابتة في نفس الخلايا العصبية التي كانت متحمس من DS (التين 2A). بشكل مثير للدهشة ، لم يتم تقليل الإثارة التي أثارها NS بواسطة المضاد D1 ، سواء في الحجم (التين 7A) أو في عدد من الخلايا العصبية متحمس (التين 7B,C). على النقيض من ذلك ، قلل الحقن المضاد D2 كلاً من حجم وعدد الإثارات التي أثارها NS (التين 8). لم يتم تقليل الموانع التي أثارها NS من قبل أي من الخصوم (تين. 7B,C, ، 88B,C). لذلك ، في ظل هذه الظروف ، يكون تنشيط مستقبلات D1 مطلوبًا لعصبونات NAc لإنتاج إثارات كبيرة الحجم استجابة للمنبهات التنبؤية المكافئة البارزة ، في حين أن تنشيط مستقبلات D2 مطلوب للاستجابة لكل من المحفزات التنبؤية والمكافئة المحايد.

نظرنا في إمكانية انخفاض سلوك البحث عن المكافأة بعد عمليات الدفع الثنائية بسبب انقطاع العملية العصبية المتعلقة بالتعزيز أو بمعالجة الثواب. قد تشمل هذه العمليات المجموعات الفرعية من الخلايا العصبية NAc التي تثبط أو متحمس أثناء استهلاك السكروز (نيكولا وآخرون ، 2004b; Roitman وآخرون ، 2005; طه و ​​فيلدز ، 2005). نظرًا لأن الحيوانات استمرت في كسب المكافأة بعد التسريب الأحادي للمضاد ، فقد تمكنا من تحديد ما إذا كان النشاط العصبي المرتبط باستهلاك المكافأة يعتمد على تنشيط مستقبل الدوبامين. فحصنا إطلاق النار خلال الخمس ثوانٍ بعد دخول الحيوان إلى وعاء المكافأة ، وهي الفترة الزمنية التي يحدث خلالها عادةً استهلاك المكافأة (نيكولا ، 2010). باستخدام تحليل ROC ، قارنا إطلاق النار في صناديق MS 200 ضمن هذه النافذة إلى خط الأساس المسبقة 10. توضح الخرائط الحرارية لقيم AUC الناتجة تأثير قليل لحقن المضاد إما المماثل أو المقابل للحقن (التين 9A,C). لم تتأثر نسب الخلايا العصبية المثبطة والمثبطة بالمناهضات (التين 9B,D) ، مما يشير بقوة إلى أن الاثارة والمحفزات المتعلقة بالاستهلاك لا تعتمد على الدوبامين. تم الحصول على نتائج مماثلة عندما أجرينا نفس التحليل باستخدام صناديق MS 50 (لا تظهر البيانات).

لاستبعاد احتمال أن النتائج التي تمت ملاحظتها كانت نتيجة لعامل آخر غير المضاد (على سبيل المثال ، الاضطراب الجسدي الناجم عن الحقن أو بعض مكونات عربة المخدرات) قمنا بحقن محلول ملحي في بعض التجارب. كما هو موضح في مثال الخلايا العصبيةالتين 10A) وبواسطة متوسط ​​الإثارة عبر الخلايا العصبية المستثارة.التين 10B) ، لم يتم تغيير الإثارة المستحثة DS بواسطة الحقن الملحي ؛ لم تتأثر أيضا الإثارة استحثت NSالتين 10C). وعلاوة على ذلك ، لم يؤثر الحقن بالمحاليل الملحية على نسب الخلايا العصبية التي تظهر إثارة كبيرة وتثبيطًا بعد ظهور داء السكري (DS أو NS).التين 10D-G).

أخيرا ، سألنا عما إذا كان تفعيل مستقبلات الدوبامين يمكن أن يكون متوافقا لسلوك النهج المتبع من خلال المساهمة في معدلات إطلاق خط الأساس من الخلايا العصبية NAc. غير متناسق مع هذه الفرضية ، لم يكن هناك تأثير معنوي سواء من D1 أو D2 على معدلات إطلاق خط الأساس إما متحمس DS أو غيرها من الخلايا العصبية NAc (التين 10H,I).

مناقشة

تشير هذه النتائج إلى آلية يقوم فيها الدوبامين NAc بتشجيع سلوك البحث عن المكافأة الذي تثيره المحفزات البيئية: يسهل تنشيط مستقبلات الدوبامين الاستثارة المستحثة ، والتي بدورها تعمل على تشجيع بدء استهلال قصير للأجسام المرتبطة بالمكافأة. هذا الاستنتاج مدعوم بقوة من خلال الملاحظة بأن حقن ثنائي الدوبامين المضاد يزيد من الكمون لبدء الحركة (التين 1D) وخفض حجم الإثارة المستحثة (تين. 33â € <-6). لا يمكن أن يكون الاستثارة منخفضة الإثارة نتيجة لسلوك ضعيف لأن الحقن أحادية الجانب لم يغير السلوك DS-cued (التين 1C-F) ، بعد انخفاض الإثارة DS بشكل كبير في الأنسجة المحقونة (تين. 3B,D, ، 5,5, ، 6) .6). كانت هذه الإثارات استجابة عصبية سائدة في NAc (تحدث في 45٪ من الخلايا العصبية المسجلة) ، وكلاهما سبقت بداية الحركة (التين 2B) وتنبأ بزمن بدء الحركة مع إطلاق نار أكبر في التجارب ذات زمن الانتقال الأقصر (التين 2D()McGinty et al.، 2013; موريسون ونيكولا ، 2014). ولذلك ، فإن الإثارة المستحثة هي التي تعتمد على الدوبامين على حد سواء وضرورية للمكافأة النشطة القوية.

تدل نتائجنا على أن الإثارة المستحثة ، وليس أي شكل آخر من النشاط العصبي في NAc ، من المرجح أن تكون إشارة حرجة في الدائرة العصبية التي تحدد كمون الحركات الموجهة نحو الهدف. ويتبع هذا الاستنتاج من ملاحظة أن الخصوم قللوا من الإثارة المستحثة دون التقليل من الموانع المستحثة ، أو مكافأة إطلاق النار المرتبط بالاستهلاك ، أو معدلات إطلاق خط الأساس. علاوة على ذلك ، كانت التجارب التي كانت فيها الحقن الثنائي للمضادات الأكثر فعالية في الحد من الإثارة هي تلك التي تسبب فيها أكبر خلل سلوكي (التين 4) ، عارض بشدة احتمال أن بعض التغييرات الأخرى غير المكتشفة في ترميز الخلايا العصبية كانت مسؤولة عن التأثيرات السلوكية. لذلك ، تربط بياناتنا ارتباطًا وثيقًا بتنشيط مستقبلات الدوبامين في NAc ، وحجم الإثارة التي تثيرها الإشارات ، ووقت استجابة الحيوان لبدء البحث عن المكافأة.

وأظهر العمل السابق أن تعطيل VTA الذي قلل من الإشارات والمثبطات المستحثة في NAc منعت أيضًا الحيوانات من إظهار سلوك النهج المتبع.Yun et al.، 2004). ومع ذلك ، لم تقض تلك الدراسة على احتمال أن تكون هذه التغييرات تأثير دائرة غير مباشر. هنا ، علينا أن نثبت أن مستقبلات الدوبامين المحلية إلى الخلايا العصبية المسجلة ضرورية لإثارة الإثارة ، مما يلغي احتمال أن الآثار المضادة هي نتيجة لعمل الدوبامين المنبع من NAc. على النقيض من ذلك ، على الرغم من أن الموانع المستحثة عن طريق cue قد انخفضت بسبب تعطيل VTA (Yun et al.، 2004) ، لم يتم تقليلها من خلال حقن مضادات الدوبامين المحلية ، وبالتالي من غير المحتمل أن تكون هذه الموانع نتيجة عمل مباشر من الدوبامين داخل NAc.

كانت تأثيرات مضادات D1 و D2 على كل من سلوك النهج المستحث DS وطرح الإثارة DS مماثلة بشكل ملحوظ. تتوافق هذه الملاحظات مع خط طويل من تجارب الحقن المجهري NAc التي أنتجت فيها مضادات D1 و D2 تأثيرات سلوكية لا يمكن تمييزها تقريبًا بجرعات مشابهة لجرعاتنا (Hiroi و White ، 1991; Ozer et al.، 1997; كوخ وآخرون ، 2000; Eiler et al.، 2006; Pezze et al.، 2007; Lex و Hauber ، 2008; لياو ، 2008; نيكولا ، 2010; شين وآخرون ، 2010; Haghparast وآخرون ، 2012). هذه النتائج ، جنبا إلى جنب مع التباين بين تركيز المضاد في الحقن المطلوب لمراقبة الآثار (مم) ، وتقارب الأدوية لأهدافها (nm) ، نثير التساؤل عما إذا كانت تأثيرات الدواء محددة. على الرغم من أن التركيز الفعال في المستقبلات من المرجح أن يكون أقل بكثير من التركيز المحقون بسبب الانتشار ، والتمثيل الغذائي ، وتأكسد الأدوية ، فإن الفعالية والوقت المشتركين لهذه العمليات غير معروف. ولذلك ، فإن أحد الاحتمالات الرسمية هو أن كلا من التأثيرات السلوكية والكهربية ل SCH23390 و Raclopride هي نتيجة لكل من الأدوية التي تربط مستقبلاً واحدًا أو أكثر غير مرتبط بالدوبامين على الإطلاق. هناك عدة عوامل تجادل ضد هذا الاحتمال. لا يتم حظر سلوك النهج المستفتى من قبل SCH23390 و Raclopride ، ولكن أيضًا عن طريق حقن flupenthixol مستقبل مضادات الدوبامين واسع الطيف في NAc (Di Ciano et al.، 2001; سوندرز وروبنسون ، 2012) ، عن طريق تعطيل VTA (Yun et al.، 2004) وبآفة NAc مع 6-hydroxydopamine (باركنسون وآخرون ، 2002) ، والذي يقتل انتقائي الألياف الكاتيكولامينية. وعلاوة على ذلك ، فإن حقن NAc من مانع امتصاص الدوبامين ، أو ناهض مستقبلات D1 أو D2 ، أو الأمفيتامين المحرر للدوبامين يزيد من احتمالية النهج المتبع.Wyvell and Berridge، 2000; نيكولا وآخرون ، 2005; du Hoffmann and Nicola، 2013). وأخيرًا ، يتم تحفيز التحفيز الذاتي optogenetic لعصبونات الدوبامين VTA (وهو سلوك يتم الحفاظ عليه بدون شك من خلال تنشيط الخلايا العصبية الدوبامين) عن طريق حقن SCH23390 أو raclopride في NAc بجرعات مشابهة لتلك المستخدمة هنا (شتاينبرغ وآخرون ، 2014). من الصعب تصور آلية بسيطة يمكن أن تسفر عن كل من هذه النتائج دون أن تفترض أن نهج SCH23390 ورابط راسيلوبريدي عن طريق منع تأثيرات الدوبامين الذاتية.

الاحتمال البديل هو أن الخصوم لا يرتبطون فقط بمستقبلات الهدف ، بل بمستقبلات الدوبامين غير المستهدفة. عند تركيزات 10 orm أو أقل ، لا تربط Raclopride المستقبلات الشبيهة بـ D1 (هول وآخرون ، 1986)؛ تركيزات أعلى لم يتم اختبارها. لذلك ، يمكن أن يكون raclopride محددًا لمستقبلات D2 / D3 حتى عند التركيزات بالحقن بالميليمترات التي نستخدمها نحن والآخرين ، خاصة بعد أخذ الانتشار والتمثيل الغذائي والأكسدة في الاعتبار. تتراوح تقديرات ثابت ربط SCH23390 لمستقبلات تشبه D2 بين 1 و 5 μm (بورن ، 2001; موتولا وآخرون ، 2002)؛ على الرغم من أن هذه القيم تشير إلى أن SCH23390 تربط مستقبلات D2 / D3 بالتركيزات المحقونة ، فإن الفعالية الوظيفية لـ SCH23390 في منع تفعيل مستقبلات D2 من قبل الدوبامين غير معروفة. ملاحظتنا أن raclopride قللت الإثارة التي أثارها NS في حين أن SCH23390 لم تدعم فكرة أن الأدوية تصرفت في مستقبلات مختلفة ، لكنها لم تثبت بشكل محدد خصوصيتها. على الرغم من ذلك ، حتى إذا قام أحد العقاقير أو كلاهما بمنع كل من أنواع المستقبلات لتقليل الإثارة المستحثة بـ DS ، فإن هذا سيكون متوافقاً تمامًا مع استنتاجنا بأن تفعيل شكل واحد على الأقل من مستقبلات الدوبامين مطلوب للإثارة المحفزة من قبل DS. وهكذا ، على الرغم من أن مسألة خصوصية الدواء لا تزال دون إجابة ، فإن هذه المسألة تضعف بشكل هامشي استنتاجنا الرئيسي بأن الدوبامين يسهل النهج المتبع عن طريق زيادة الإثارة المستحثة.

إذا كانت الأدوية في الواقع تعمل بشكل محدد ، فإن النتائج التي توصلنا إليها تشير إلى أن مضادات D1 و D2 / D3 تقلل من إطلاق الإشارات في معظم الخلايا العصبية المتلوية ، تشير إلى أن تنشيط هذه المستقبلات يؤدي إلى تآزر في نفس الخلايا العصبية. في حين تم العثور على مستقبلات D1 و D2 في مجموعات معزولة إلى حد كبير من الخلايا العصبية في NAc (ألبين وآخرون ، 1989; Gerfen وآخرون ، 1990) ، تحتوي نسبًا كبيرة من الخلايا العصبية الأساسية والصدفية NAc التي تعبر عن مستقبلات D1 أيضًا على mRNA لمستقبلات D3 (Le Moine and Bloch، 1996) ، والتي يتم حظرها من قبل مضادات D2 ، بما في ذلك raclopride. يوفر Coexpression لمستقبلات D1 و D3 آلية محتملة حيث يمكن أن يعزز الدوبامين الإثارة في الخلايا العصبية NAc من خلال التأثير التآزري الذي سيتم حظره إما من قبل مضادات D1 أو D2 / 3 (شوارتز وآخرون ، 1998). بدلاً من ذلك (أو بالإضافة إلى ذلك) ، قد يحدث التفاعل بين مستقبلات D1 و D2 (و / أو D3) على مستوى الدائرة المحلية (Goto و Grace ، 2005; Gerfen و Surmeier ، 2011). على سبيل المثال ، يعمل الدوبامين في مستقبلات D1 للحد من إطلاق GABA على الخلايا العصبية NAc (Nicola and Malenka، 1997; Hjelmstad ، 2004) ، وهو تأثير يمكن أن يعزز الإثارة بالتنسيق مع تنشيط مستقبلات D2 / D3 على الخلايا العصبية الشوكية (Hopf وآخرون ، 2003). وتجدر الإشارة إلى أن هذه الآليات تفترض أن الدوبامين لا يفرز الخلايا العصبية في NAc مباشرة ، بل إنه يزيد من استثارة هذه الخلايا استجابة لمدخلات الجلوتامين. وبالتالي ، يمكن أن يفسر لماذا لا يتم حظر الإثارة المستحثة من خلال مضادات الدوبامين فقط ، ولكن أيضًا عن طريق تعطيل اللوزة القاعدية الوحشية والقشرة الأمامية الجبهية (Ambroggi et al.، 2008; Ishikawa et al.، 2008) ، وكلاهما يرسل إسقاطات glutamatergic إلى NAc (Brog et al.، 1993).

قد تكون أوجه التشابه والاختلاف بين تأثيرات SCH23390 و Raclopride نتيجة لآليتين عصبيتين متناقضتين ، تشمل الدوبامين الطوري والمنشط. لأن كلا من مضادات D1 و D2 / D3 خفضت الإثارة DS الإثارة ، ولكن تم تقليل الإثارة الأصغر إثارة الذكر التي تحدث في نفس الخلايا العصبية فقط من قبل المضاد D2 / D3 (تين. 8, ، 9)، 9) ، يبدو أن الدوبامين يشجع ترميز قيمة التحفيز من خلال تفعيل مستقبلات D1 ، ولكنه يسهل استجابات الإطلاق لجميع الإشارات (سواء كانت مرتبطة بنتائج قيّمة أم لا) عبر مستقبلات D2 / D3. يمكن أن يكون هذا بسبب زيادة عابرة الدوبامين العابرة في الـ NAc من خلال التنبؤ بالمكافأة من الإشارات الحيادية (Phillips et al.، 2003; Roitman وآخرون ، 2004). نظرًا لأن مستقبلات D2 / 3 لها تقارب أعلى للدوبامين من مستقبلات D1 ، فقد تكون نواتج الدوبامين الصغيرة المستحثة من قِبَل NS كافية لتنشيط مستقبلات D2 / 3 فقط ، في حين قد ترفع قيم DSs المكافئة للمكافئات تركيز الدوبامين إلى مستويات عالية بما فيه الكفاية لتنشيط مستقبلات D1 (نعمة ، 1991).

بدلا من ذلك ، يمكن تنظيم حجم الإثارة جديلة بواسطة منشط ، بدلا من الدوبامين طوري. قد تعكس مستويات الدوبامين المنشطة تكلفة الفرصة البديلة للتقاعس عن العمل (Niv وآخرون ، 2007) ، وبالتالي تحديد قوة الأداء المتميز. وبالتالي ، إذا تم تحقيق مستويات منشط عالية من الدوبامين ، يمكن تنشيط مستقبلات الدوبامين بما يكفي لتسهيل الإثارة المستحثة بالبخار وتقليل وقت استجابة نهج البحث عن الثواب. قد تكمن آلية مماثلة أيضًا في المساهمة المعروفة من NAc dopamine في أداء المهام النشطة غير المطلوبة والتي تتطلب مستوى عاليًا من الجهد (Salamone و Correa ، 2012) ، حيث يزيد تعطيل الدوبامين من حالات التأخير حتى يصل إلى العامل (نيكولا ، 2010). يمكن للمنبهات الخارجية الضمنية (على سبيل المثال ، رؤية الرافعة) أو الإشارات الداخلية (على سبيل المثال ، الناشئة عن التوقيت أو الجوع) أن تحفز النهج من خلال الخلايا العصبية NAc المثيرة إلى حد كبير عندما تكون تكاليف الفرصة ومستويات الدوبامين مرتفعة.

باختصار ، بغض النظر عن الآلية الدوائية المحددة ، تثبت نتائجنا أن الدوبامين NAc يعزز سلوك البحث عن المكافأة من خلال رفع إثارة الخلايا العصبية NAc إلى محفزات بيئية بارزة. يحدد حجم هذا الاستثارة وقت استجابة الموضوع لبدء استجابة النهج. من خلال هذه الآلية ، ينظم الدوبامين كلاً من النشاط واحتمالية البحث عن المكافأة.

الحواشي

مراجع حسابات