Optogenetika odhaluje roli nahromaděných středních špinavých neuronů exprimujících receptory dopaminu D2 v kokainem indukované behaviorální senzitizaci (2014)

Přejít na:

Abstraktní

Dlouhodobé adaptace vyvolané léky v rámci nucleus accumbens (NAc) byly navrženy tak, aby přispívaly k návykovému chování závislému na drogách. Zde jsme použili optogenetický přístup ke zkoumání úlohy NAc středních ostnatých neuronů (MSN) exprimujících dopaminové D2 receptory (D2Rs) při senzibilizaci chování vyvolané kokainem. Adeno-asociované virové vektory kódující channelrhodopsin-2 (ChR2) byly dodány do NAc D2R-Cre transgenních myší. To nám umožnilo selektivně stimulovat D2R-MSN v NAc. D2R-MSN tvoří lokální inhibiční okruhy, protože fotostimulace D2R-MSN vyvolala v sousedních MSN inhibiční postsynaptické proudy (IPSC). Fotostimulace NAc D2R-MSN in vivo neovlivnila ani iniciaci ani expresi senzibilizace vyvolané kokainem. Nicméně fotostimulace během období vysazení léku zmírnila expresi senzibilizace vyvolané kokainem. Tyto výsledky ukazují, že D2R-MSNs NAc hrají klíčovou roli v plastičnosti indukované abstinenčním syndromem a mohou přispět k relapsu po ukončení užívání drog.

Klíčová slova: optogenetika, středně ostré neurony, dopaminové receptory D2, kokain, drogová závislost

Úvod

Dopaminová (DA) signalizace je spojena s očekáváním odměny a cíleným chováním (Wise, 2004; Goto a Grace, 2005; Berridge, 2007). Jednou ze známých patologií dopaminergních poruch je závislost na drogách (Robinson a Berridge, 1993, 2003). Po opakované expozici návykovým látkám dochází k adaptačním změnám na molekulární a buněčné úrovni v DA mesolimbické dráze; to může vést k drogové závislosti, což je chronická, relabující porucha, při které navzdory vážným negativním důsledkům přetrvává kompulzivní hledání drog a chování při užívání drog (Thomas et al., 2008; Baik, 2013). Charakterizace modifikací, ke kterým dochází v mesolimbickém dopaminergním systému, je tedy klíčem k pochopení drogové závislosti.

Dopaminové receptory D1 (D1R) a receptory D2 (D2R) jsou vysoce exprimovány ve středních ostnatých neuronech (MSN) striata. Bylo navrženo, že dlouhodobé adaptace vyvolané léky ve ventrálním striate, lépe známé jako nucleus accumbens (NAc), přispívají k rozvoji závislosti a chování při hledání drog a recidiv (Lobo a Nestler, 2011; Smith a kol., 2013). Dopaminergní buněčná těla z ventrální tegmentální oblasti většinou inervují NAc. Přes 95% buněk v NAc jsou MSN, které dostávají excitační vstupy ze čtyř hlavních oblastí mozku: prefrontální kortex, ventrální subikulum hippocampu, basolaterální amygdala a thalamus (Sesack a Grace, 2010; Lüscher a Malenka, 2011). MSN v rámci NAc lze rozdělit do dvou hlavních subpopulací: přímé dráhy MSN, které exprimují D1Rs a promítají přímo do oblastí středního mozku, a nepřímé dráhy MSN, které exprimují D2Rs a projektují ventrální pallidum (Kreitzer a Malenka, 2008; Sesack a Grace, 2010; Lüscher a Malenka, 2011; Smith a kol., 2013). Protože MSN jsou GABAergní, aktivace MSN neuronů bude inhibovat jejich downstream cíle, které jsou také GABAergic (Chevalier a Deniau, 1990). Aktivace D1R-MSN bude tedy excitovat neurony středního mozku, což pak přispívá k regulaci chování souvisejícího s odměnou (Lüscher a Malenka, 2011; Bocklisch a kol., 2013).

Nedávné studie s použitím geneticky upravených myší, které exprimují Cre rekombinázu specifickým způsobem buněčného typu, odhalily různé role D1R-MSN a D2R-MSN v chování závislém na kokainu. Takové myši umožňují genetické cílení specifických toxinů, optogenetických sond nebo DREADD (receptory konstruktérů výhradně aktivované konstruktérem), aby selektivně manipulovaly s D1R-MSN nebo D2R-MSN. Tento přístup vedl k určitému konsensu o úloze MSN v návykovém chování: D1R-MSN zjevně podporují návykové chování, zatímco pro D2R-MSNs nebyla navržena žádná specifická role (nebo inhibiční role) ve vývoji návykových chování vyvolaných drogami. (Hikida et al., 2010; Lobo et al., 2010; Ferguson et al., 2011; Bock a kol., 2013). Expozice kokainu zřejmě indukuje synaptickou modifikaci a změny genové exprese v obou populacích MSN (Lobo et al., 2010; Lobo a Nestler, 2011; Grueter et al., 2013). Ačkoliv se zdá, že D1R-MSN a D2R-MSN hrají opačné role v kokainem zprostředkovaném návykovém chování, přesná role D2R-MSNs není jasná.

Dříve bylo prokázáno, že D2R knockout (KO) myši vykazují normální kokainem zprostředkovanou behaviorální senzibilizaci a chování hledající kokain, s pouze mírným poklesem citlivosti způsobeným nepřítomností D2R (Baik et al., 1995; Chausmer et al., 2002; Sim et al., 2013). Expozice stresu během vysazování léku však potlačuje expresi senzibilizace vyvolané kokainem, stejně jako chování kokainu a recidivy u D2R KO myší (Sim et al., 2013). Specifické knock-down D2R v NAc neovlivňuje bazální lokomotorickou aktivitu ani kokainem indukovanou behaviorální senzibilizaci, ale poskytuje schopnost stresu inhibovat expresi kokainem indukované behaviorální senzibilizace (Sim et al., 2013). Tato zjištění silně naznačují, že blokáda D2R v NAc nezabraňuje senzibilizaci chování vyvolanou kokainem. Zdá se, že D2R v NAc hraje významnou roli v regulaci synaptických modifikací vyvolaných stresem během vysazení, což vede ke zvýšení chování při vyhledávání kokainu a recidivě (Sim et al., 2013).

Zde jsme použili optogenetiku k dalšímu zhodnocení úlohy NAc D2R-MSN při senzibilizaci chování vyvolané kokainem. Pomocí mozkových řezů zjistíme, že fotostimulace D2R-MSN aktivuje lokální inhibiční obvody uvnitř NAc zahrnující sousední MSN. Fotostimulace NAc D2R-MSN in vivo neovlivňuje ani iniciaci ani expresi senzibilizace vyvolané kokainem. Opakovaná aktivace NAc D2R-MSN během období vysazení léčiva však snižuje návykové chování vyvolané kokainem. Naše výsledky ukazují, že D2R-MSNs NAc hrají klíčovou roli v plastičnosti indukované abstinenčním syndromem a mohou přispět k relapsu po ukončení užívání drog.

Materiály a metody

Myši

Transgenní myši D2-Cre BAC na pozadí C57Bl / 6 byly získány z MMRRC (Mutant Mouse Regional Resource Centres, B6.FVB (Cg) -Tg (Drd2-cre) ER44Gsat / Mmucd). V behaviorálních experimentech byly jako kontrolní vzorky pro myši D2-Cre použity souputníci postrádající D2-Cre transgen. Myši byly udržovány ve specifickém bariérovém zařízení bez patogenů za stálých podmínek teploty a vlhkosti a na 12-h světle, programu 12-h dark. Péče o zvířata a manipulace se zvířaty byly prováděny v souladu s normami schválenými institucionálními komisemi pro péči o zvířata a používání v Korejské univerzitě a KIST.

Příprava vektoru viru

pAAV-EF1a-DIO-hChR2 (H134R) -EYFP-WPRE byl generačně poskytnut Karl Deisseroth (Stanford Univ.). Pro přípravu AAV byly buňky HEK293T pěstovány v médiu DMEM s antibiotiky a FBS. Den před transfekcí byly čtyři misky nad koncentrací 90% z misek 10-cm naneseny na pět misek 15-cm a inkubovány pro 18-22 h nebo do 60 až 70% konfluence. Buňky HEK293T byly transfekovány pAAV-DIO-ChR2-EYFP, pAAV-DJ a pHelperem za použití transfekčního činidla jetPEI (QBiogene). Koktejl DNA / DMEM / PEI byl vortexován a inkubován při teplotě místnosti po dobu 20 min. Po inkubaci byla transfekční směs přidána do každé misky 15 cm. Transfekované buňky byly sklizeny 48 h po transfekci a inkubovány s 0.5% deoxycholátem sodným (Sigma; D6750) a 50 jednotkami / ml benzonázové nukleázy (Sigma; E1014) při 37 ° C pro 1 h. Po odstranění buněčných zbytků odstředěním při 3000 x g pro 15 min, byl supernatant filtrován přes 0.45 mm PVDF filtr (Millipore). Čištění částic AAV-DJ bylo provedeno za použití HiTrap heparinových afinitních kolon (GE Healthcare). Pro koncentraci AAV byly použity odstředivé filtrační jednotky Amicon ultra-15 s limitem molekulové hmotnosti 100,000. Koncentrovaný virus alikvotní a zmrazený pro skladování při -80 ° C. Konečné koncentrace viru byly 3-6 × 1012 částic viru na ml pro každý AAV.

Stereotaxické vstřikování a umístění optických vláken

Zvířata byla anestetizována ip injekcemi 1.6 ul Zoletilu a 0.05 ul xylazinu (Rompun, Bayer) na gram tělesné hmotnosti a umístěna do stereotaxického aparátu (David Kopf Instruments, Tujunga, CA). Pro injekci virů byla použita injekční jehla 31-gauge pro oboustranné infuzi 2 ul viru do NAc v úhlu 0 ° (AP +1.7; ML ± 1.3; DV -4.5) rychlostí 0.1 ul / min. Jehla byla ponechána na místě po dobu 10 minut po injekci a poté byla pomalu vytažena. Kanyla z optických vláken pro implantaci sestávala ze zirkonové objímky (o průměru 1.25 mm a délce 4.5 mm) a ploché špičky optického vlákna (o průměru 200 um). Implantace kanyly z optických vláken do NAc pro osvětlení D2-MSN byla provedena bezprostředně po injekci virů. Souřadnice pro implantaci kanyly z optických vláken byly v úhlu 0 ° (AP +1.7; ML ± 1.35; DV -4.2) pro zacílení NAc. Aby se pomohlo ukotvit optické vlákno, byly do lebky v zadní části implantačního místa kanyly z optických vláken zakotveny dva šrouby. K fixaci kanyly z optických vláken na lebku byl na povrch lebky kolem základny kanyly aplikován C&B Superbond (Sun Medical). Jakmile C&B Superbond vytvrdl, byla kanyla uvolněna z držáku a kolem kanyly a šroubů byl nanesen dentální cement (Poly-F, Dentsply). K uzavření řezu kolem kanylačního místa bylo použito tkáňové lepidlo Vetbond (3 M, 7003449). Po implantaci byla myším podána subkutánní injekce antibiotik (Enrofloxacin, 5 mg / kg, q 12 h) a analgezie (Carprofen, 5 mg / kg, q 24 h) po dobu 3 po sobě následujících dnů.

In vivo fotostimulace

200 µm patch kabel byl připojen k vnější části chronicky implantabilního optického vlákna pomocí rukávu. Optická vlákna byla připojena pomocí adaptéru FC / PC na modrou laserovou diodu (473 nm, MBL-III 473-150 mW) a pomocí stimulátoru (BNC 575) byly generovány světelné pulsy. Pro fotostimulaci neuronů exprimujících ChR2 byla stimulační paradigma 20 Hz, 5 ms pulzní doba a 2 – 5 mW světelného výkonu. Světelný výkon emitovaný z propojovacího kabelu byl měřen pomocí elektroměru (PM100D) se světelným senzorem S121C.

Analýza chování

Byly prováděny behaviorální experimenty u samců myší D2-Cre v době 11 – 13 týdnů, s výjimkou myší podrobených elektrofyziologické analýze, které byly ve věku 5 – 6 týdnů. Myši s negativními kontrolami D2-Cre a Cre s negativní věkovou stálostí byly injikovány virem a umístěny jednotlivě a ponechány aklimatizovat se na klec až do testu chování. Pro každou manipulaci byly myši přeneseny do experimentální místnosti 60 min před nástupem experimentu, aby se umožnila návyková reakce a snížil stres (jas experimentální místnosti byl 70 lux). Každý experimentální přístroj byl mezi experimenty čištěn 70% ethanolem, aby se odstranily případné zápachové signály.

Senzibilizace kokainu

Pro zahájení senzibilizace kokainu byly myši navyknuty na injekce fyziologického roztoku (ip) po dobu 3 po sobě následujících dnů a pak byly injikovány fyziologickým roztokem nebo kokainem (15 mg kg).-1, ip) pro 5 po sobě následující dny. Myši byly injikovány intraperitoneálně (ip) buď hydrochloridem kokainu (Johnson Mattney, Edinburgh, UK) rozpuštěným ve fyziologickém roztoku (0.9% NaCl) nebo fyziologickým roztokem pomocí jehly 30 G. Ihned po každé injekci byly myši testovány na horizontální lokomotorickou aktivitu v komoře s otevřeným polem pro 30 min. Pro měření účinku fotostimulace na iniciaci a expresi senzibilizace (Obr (Obr​​​5), 5), myším bylo dvoustranně osvětleno modré světlo duálním vláknovým optickým patch kabelem na NAc po čtyři 3-min periody během 30 min sezení v domácích klecích. Patchové šňůry z kanyly z optických vláken umístěné na lebce myši byly odstraněny a myším byl poskytnut alespoň 10 min odpočinek. Myši byly poté injikovány buď kokainem nebo fyziologickým roztokem (koks 1d-coc 5d). Po zahájení senzibilizace byl kokain vysazen po dobu 14 dnů bez injekce fyziologického roztoku. Během této ochranné lhůty nebyla aplikována žádná fotostimulace. Exprese senzibilizace chování na kokain byla pak stanovena injekcí stimulační dávky léku (10 mg kg).-1, ip) po fotostimulaci NAc, jak je znázorněno na obrázku Obrázek5A.5A. Měření vlivu fotostimulace během období vysazování kokainu (Obr (Obrázek6), 6), myši byly podrobeny stejnému protokolu pro senzibilizaci, jak je popsáno výše (pro obr Obrázek5) 5) kromě fotostimulace. Po zahájení senzibilizace kokainem byla aplikována fotostimulace na přípravek NAc denně pro přípravek 1 h během celkové ochranné lhůty 14 dnů. Po 14 dnech odběru byly do všech skupin myší injikovány stimulační dávky kokainu (10 mg kg).-1).

Obrázek 1 

Selektivní fotostimulace středních ostnatých neuronů v nucleus accumbens. (A) Selektivní exprese ChR2 v neuronech NAc D2R dodáním virových vektorů AAV-DIO-ChR2-EYFP. měřítko: pozadí, 1 mm: vložka, 200 µm. (B) Konfokální obrazy ...
Obrázek 2 

Fotostimulace D2RCre-MSN pohání lokální inhibiční okruhy. (A) Konfokální obraz živého NAc řezu, ukazující neuron naplněný barvivem, který neexprimuje ChR2 a sousední buňku (šipku), která exprimovala ChR2 a mohla být fotostimulována. (B) IPSC ...
Obrázek 3 

Vlastnosti NAc buněk. (A) Dvoufotonový fluorescenční obraz neuronů naplněných Alexa 594. (A1) ukazuje neuron ze skupiny ChR2 + / AP, zatímco (A3) ukazuje neuron ze skupiny ChR2- / IPSC. (A2) a (A4) jsou obrazy s vysokým zvětšením z ...
Obrázek 4 

Účinky in vivo optogenetické aktivace D2-MSN v NAc na bazální lokomotorickou aktivitu \ t. (A) Sagitální pohled na myši D2 Cre injikované do NAc pomocí AAV-DIO-ChR2-EYFP následované bilaterální implantací kanyly z optických vláken. 473 nm stimulace modrého světla ...
Obrázek 5 

Účinky aktivace D2-MSN při senzibilizaci na kokain. (A) Experimentální schéma fotostimulace D2-MSN během iniciace a exprese senzibilizace na kokain. Modré osvětlení (2 ~ 5 mW, 5 ms, 20 Hz) bylo dodáno pro čtyři ...
Obrázek 6 

Účinky aktivace D2-MSN během vysazení na opakovanou expozici kokainu. (A) Experimentální schéma fotostimulace D2-MSN během vysazení do kokainu. Osvětlení s modrým světlem (2 ~ 5 mW, 5 ms, 20 Hz) bylo dodáno pro osm period 3-min ...

Imunofluorescence a konfokální laserová mikroskopie

Pro imunofluorescenci byly myši anestetizovány Zoletilem (Virbac, 1.6 ul / g, intraperitoneálně) a 0.05 ul / g Rompun (Bayer) a perfundovány filtrátem sterilizovaným 0.1 M PBS následovaným fixací za použití roztoku 4% paraformaldehyd / PBS (Sigma). Mozek byl pak odstraněn a post-fixován pro 4 h ledově chladným fixačním činidlem, jak je uvedeno výše. Mozky pak byly dehydratovány v 30% sacharóze / 0.1 M PBS po dobu 2 dnů. Mozky se pak zmrazily a na kryostatu (Leica CM 40, Německo) se připravily po sobě jdoucí koronální řezy tlusté 1900-um. Sekce (40 um) byly blokovány pro 1 h v 0.1 M PBS obsahujícím 5% normální kozí sérum a 0.2% Triton X-100 a inkubovány s králičí polyklonální anti-D2R (1: 500, Millipore, AB5084P) při 4 ° C přes noc. Po promytí s PBS obsahujícím 0.2% Triton X-100 byly vzorky inkubovány při teplotě místnosti pro 1 h s kozím anti-králičí IgG protilátkou Alexa Fluor 568 (1: 500; Molecular Probes, Eugene, OR, USA) a 0.2 ul / ml 4, 6-diamidino-2-fenylindol HC1 (DAPI; Sigma, St. Louis, MO, USA) v PBS obsahujícím 1% normální kozí sérum a 0.2% Triton X-100. Jako negativní kontrola byly vzorky inkubovány pouze s DAPI a sekundární protilátkou. Řezy byly zkoumány na C1 Plan Apo × 40 / 1.4 vodním konfokálním laserovém skenovacím systému (LSM 700, Zeiss, Berlín, Německo).

Elektrofyziologie a fotostimulace v řezech nucleus accumbens

Myši byly použity pro experimenty 4 týdny po injekci viru, aby se dosáhlo optimální exprese ChR2-EYFP. Myši byly poté anestetizovány a dekapitovány pro přípravu akutních řezů mozku. Mozek byl rychle odstraněn a okamžitě umístěn do ledově studeného řezného roztoku obsahujícího (v mM) 250 Sucrose, 26 NaHCO310 D-glukóza, 3 Myo-inositol, 2.5 KCl, 2 Na-pyruvát, 1.25 NaH2PO40.5 kyselina askorbová, 1 kyselina kynurenová a 7 MgCl2 který byl probubláván 95% O2/ 5% CO2 (pH = 7.4). Koronální řezy mozku (250 µm tlusté) obsahující NAc byly připraveny za použití vibratomu (Leica VT 1200 S) a pak byly inkubovány v plynném umělém mozkomíšním moku (ACSF) obsahujícím (v mM): 11 D-glukózu, 125 NaCl, 25 NaHCO3, 1.25 NaH2PO42.5 KCl, 1.25 MgCl2 a 2.5 CaCl2 při 34 ° C pro 1 h před nahráváním. Řezy pak byly přeneseny do ponorné záznamové komory, ve které O2-saturovaný roztok ACSF byl kontinuálně superfúzován. Buňky v NAc a VTA byly vizualizovány za použití fotonového mikroskopu 2 (Olympus FV1000 MPE, Tokio, Japonsko) vybaveného čočkou 25X pro vodu a infračervenou optikou DIC. Záznamy z celých buněk byly získány z NAc buněk pomocí multiclamp 700B zesilovače a Digidata 1440A digitizéru (Molecular Devices, LLC). Data byla vzorkována za použití softwaru pCLAMP 10.2 a dále analyzována pomocí softwaru Clampfit 10.2 (Molecular Devices, LLC). Patchové elektrody s odporem mezi 3-5 MΩ byly naplněny vnitřním roztokem obsahujícím (v mM): 130 K-glukonát, 2 NaCl, 2 MgCl2, 20 HEPES, 4 Na2ATP, 0.4 Na3GTP, 0.5 EGTA a 10 Na2- fosfokreatin s pH upraveným na 7.3 pomocí 1 N KOH. Bikuculin (10 uM) byl aplikován lázní na řez mozku, aby blokoval receptory GABA v podskupině experimentů.

NAc buňky exprimující ChR2-EYFP byly fotostimulovány LED světelným zdrojem (460 ± 27 nm, UHP-Mic-LED-460, Prizmatix). Modré světlo z LED bylo dále filtrováno a zeslabeno filtrační kostkou vybavenou excitačním filtrem (470 – 495 nm); záblesky světla (doba trvání 10 ms, 0.0366 – 0.354 mW / mm2) byly dodány do řezu mozku pomocí objektivu 25X při frekvencích 5 – 40 Hz. V podmnožině experimentů byly měřeny fotoproudy v buňkách exprimujících ChR2 v odezvě na dobu trvání světla 2 s.

Statistická analýza

Data jsou prezentována jako průměr ± sem a byly analyzovány pomocí dvoustranného Studentova t-test, nebo s obousměrnou analýzou rozptylu následovanou Bonferroni post hoc test. A P-hodnota <0.05 byla považována za statisticky významnou.

výsledky

Selektivní fotostimulace středních ostnatých neuronů v nucleus accumbens

Pro určení role NAc D2R-MSN v návykovém chování závislém na kokainu jsme použili optogenetický přístup ke stimulaci NAc D2R neuronů. Pro selektivní kontrolu aktivity D2R-MSN v NAc světlem byly virové vektory kódující AAV-DIO-ChR2-EYFP injikovány stereotaxicky do NAc D2R-Cre BAC transgenních myší. 4 týdnů po virové injekci byla v NAc pozorována robustní exprese ChR2-EYFP (Obr. (Obrázek 1A) .1A). Specifičnost exprese ChR2 v D2R-MSN byla potvrzena imunofluorescenční konfokální analýzou: exprese YFP-značeného ChR2 byla ko-lokalizována s D2R v NAc (obrázek (Obrázek 1B), 1B), což ukazuje, že ChR2 byl exprimován v D2R-exprimujících neuronech v NAc.

Ačkoli takový přístup byl použit v jiných studiích (např. Lobo et al., 2010), detaily postupů injekce virů se budou lišit od jedné laboratoře k druhé, což je důležité pro dokumentaci kontroly optogenetiky za našich specifických experimentálních podmínek. Hodnotili jsme funkční expresi ChR2 vytvořením celobuněčných patch clamp nahrávek z MSN v řezech NAc. MSN byly identifikovány pomocí: (1) relativně hyperpolarizovaného klidového membránového potenciálu (RMP), typicky negativnějšího než -80 mV; (2) pravidelný vzor spouštění AP v odezvě na aplikované proudové impulsy; (3) dlouhá latence k odpálení prvního AP během aktuálního pulsu; (4) nepřítomnost napětí “pokles” během hyperpolarizace způsobené kationovým proudem aktivovaným hyperpolarizací (Ih); a (5) relativně malá velikost jejich buněčných těl (Chang a Kitai, 1985; O'Donnell a Grace, 1993; Le Moine a Bloch, 1996; Taverna a kol., 2008). Modré světlo (470 nm) bylo aplikováno na celé zorné pole (0.78 mm)2), zatímco napěťové upínání MSNs při udržovacím potenciálu −69 mV. Některé MSN exprimovaly ChR2, evidentní jako fluorescence YFP v jejich somatech (šipky na obrázcích) 1C1, C3). Takové neurony vykazovaly podstatné fotoprůtoky, s jasnějšími světelnými stimuly vyvolávajícími větší světelné proudy (obr. 1) (Obrázek 1D) .1D). Vztah mezi vrcholovou fotoproudovou amplitudou a intenzitou světla (obrázek č. \ T (Figure1E) 1E) měl poloviční maximální světelnou citlivost 0.054 ± 0.0023 mW / mm2 a maximální maximální amplitudu 1.16 ± 0.16 nA (průměr ± sem, n = 4).

Za současného stavu svorky MSNs, které exprimují ChR2, spustily spolehlivě AP v odezvě na vlaky světelných pulzů (doba trvání 10 ms; Obrázek1F) .1F). Za těchto podmínek jsou intenzity světla větší než 0.1 mW / mm2 dostačující k vyvolání AP (obr. \ t (Obrázek 1G, 1G, n = 5). AP byly spolehlivě vyvolávány při fotostimulačních frekvencích do 20 Hz, zatímco u 40 Hz odezvy vyvolané světlem vyvolaly dlouhodobou depolarizaci, která byla méně účinná při vyvolávání AP (obrázky 1F, G).

Fotostimulace D2R-MSN pohání lokální inhibiční okruhy

Pro zkoumání následků aktivity D2R-MSN na lokální obvody v NAc jsme provedli fotostimulované presynaptické MSN exprimující ChR2 při měření postsynaptických odezev v ChN2-negativních MSN (obrázek (Obrázek 2A) .2A). Neuron zobrazený na obrázku Obrázek2A2A neexprimuje ChR2, jak je indikováno nepřítomností fluorescence EYFP, stejně jako nepřítomností fotočasů s krátkou latencí, jako jsou ty, které jsou uvedeny na obrázku Obrázek1D.1D. Když však byly postsynaptické MSN udržovány jako potenciál −69 mV, bliká doba trvání světla 10 ms vyvolané vnější proudy po latenci 9.0 ± 0.42 ms (obrázek (Obrázek 2B, 2B, n = 15). Pro určení povahy těchto odpovědí se postsynaptický membránový potenciál měnil mezi −99 mV až −39 mV, zatímco byl aplikován světelný záblesk (obrázek (Obr. 2C) .2C). Reakce vyvolané světlem se lišily s membránovým potenciálem (Obr (Obrázek 2D, 2D, n = 6) a obrátil jejich polaritu na −81 ± 3.4 mV. Vzhledem k tomu, že rovnovážný potenciál pro chloridové ionty je −80 mV za našich iontových podmínek, světlem indukované proudy mohou být způsobeny chloridovým tokem zprostředkovaným postsynaptickou GABAA receptory. Pro otestování této možnosti, GABAA K externímu roztoku byl přidán antagonista receptoru bicuculinu (10 uM). Tento lék zcela blokoval odezvy vyvolané světlem (obrázek 1) (Obrázek 2B), 2B), potvrzující, že světlem indukované reakce byly GABAergní inhibiční postsynaptické proudy (IPSC).

Na základě jejich odpovědí na fotostimulaci mohou být MSN, které jsme zaznamenali, klasifikovány do jedné z 4 skupin: (1) buněk exprimujících dostatečné množství ChR2 pro oheň AP v reakci na fotostimulaci (ChR2 + / AP), které byly popsány výše; (2) buňky exprimující malé množství ChR2, které evokují subthresholdovou depolarizaci v odezvě na světlo (ChR2 + / No AP); (3) tiché buňky, které neměly žádnou expresi ChR2, ale obdržely světlo indukované IPSC z presynaptických MSN exprimujících ChR2 (ChR2− / IPSC); a (4) ChR2-negativní buňky, které nevykazují IPSC v odezvě na fotostimulaci jiných MSN (ChR2− / No IPSC). Relativní poměr buněk v každé z těchto kategorií je znázorněn na obrázku Obrázek2E2E (n = 53). Celkově téměř polovina buněk (45.3%) exprimovala ChR2 (součet skupin (1) a (2)). Žádný z MSN, které jsme zaznamenali, nevykazoval jak fotoelektrické výboje, tak IPSC v reakci na fotostimulaci; to ukazuje, že MSNs pozitivní na D2R neinervují ostatní členy této stejné buněčné populace v NAc.

Tato klasifikace odpovědí na světlo ukazuje, že fotostimulace AP buněk ChR2 + / No (skupina 2) a buněk ChR2− / No IPSC (skupina 4) nebude generovat žádné elektrické signály, které by mohly přispět k aktivitě obvodu. Abychom definovali účinky fotostimulace na funkci obvodu, podrobně jsme charakterizovali vlastnosti ChR2 + / AP MSN (skupina 1), která bude generovat AP, když je NAc fotostimulován, a ChR2− / IPSC buňky (skupina 3), které jsou postsynaptické k MSNs ChR2 + / AP, protože přijímají světlem indukované IPSC. Buňky ChR2 + / AP a ChR2- / IPSC v NAc byly identifikovány jako ostnaté neurony (obrázek (Obrázek 3A) .3A). V těchto dvou skupinách nebyly významné rozdíly v morfologických nebo elektrofyziologických vlastnostech neuronů. Například somata neuronů v těchto dvou skupinách byla podobná ve velikosti (obrázek 1). \ T (Obrázek 3B) .3B). Navíc jejich RMP (−83.0 ± 1.7 vs. −85.0 ± 1.8 mV; průměr ± sem; n = 10, obrázek Obrázek 3C) 3C) a vstupní odpory (113 ± 15 vs. 133 ± 13 MΩ, n = 6, obrázek Obrázek 3D) 3D) se rovněž nelišily (p > 0.05 dvoustranný student t-test), zatímco jejich AP spouští vzory v odezvě na aktuální pulsy (obrázky) 3E, F) byly rovněž podobné (p > 0.05 dvoustranný student t-test, n = 6). Stručně řečeno, fotostimulace D2R-MSN v NAc aktivuje lokální inhibiční okruhy s postsynaptickými neurony, které jsou velmi podobné D2R-MSN, ale neexprimují D2R.

Optogenetická stimulace NAc D2R-MSN v senzibilizaci chování vyvolané kokainem

Dále jsme zkoumali následky chování in vivo fotostimulace NAc D2R-MSN. Protože fotostimulace D2R-MSN v dorzálním striatu snižuje lokomoční aktivitu (Kravitz et al., 2010), jsme začali charakterizováním účinků akumulace aktiv D2R-MSN na bazální lokomotorickou aktivitu. Pro tento účel byly myši D2R-Cre injikovány DIO-AAV-ChR2-EYFP virem bilaterálně do NAc (D2-Cre (+) NAc-ChR2). D2R-MSNs pak byly fotostimulovány modrým světlem (473 nm, doba trvání 5 ms pulsu, 20 Hz) dodaná NAc prostřednictvím optického vlákna. Fotostimuly byly aplikovány během čtyř periody 3-min trvání v rámci relace 50 min, když byly myši uchovávány v komoře pro záznam lokomotorické aktivity (obrázek (Obrázek 4A) .4A). Paralelně, jako kontrolní myši non-Cre WT littermate byly podobně injikovány virus a obdržely podobné modré osvětlení. Myši D2-Cre (+) NAc-ChR2 vykazovaly srovnatelnou nebo mírně zvýšenou úroveň bazální lokomotorické aktivity ve srovnání s kontrolními myšími D2R-Cre (-) NAc-ChR2 (obrázky 4B, C). Fotostimulace D2R-MSN u myší D2-Cre (+) NAc-ChR2 způsobila významný pokles lokomoční aktivity, která se obnovila po zastavení světelného podnětu (obrázek (Obrázek 4B) .4B). Žádné takové účinky nebyly pozorovány u kontrolních myší D2R-Cre (-) NAc-ChR2 (obrázky 4B, C), což ukazuje, že účinky fotostimulace byly způsobeny aktivací ChR2, spíše než možnými nespecifickými účinky, jako je zahřívání mozkové tkáně. Proto naše data ukázala, že fotostimulace D2R-MSN v NAc vyvolala pokles lokomoční aktivity.

Tyto výsledky potvrdily naši schopnost kontrolovat aktivitu D2R-MSN v rámci NAc in vivo. Dále jsme tuto schopnost využili ke zkoumání vlivu aktivity D2R-MSN na behaviorální senzibilizaci na opakované podávání kokainu. Behaviorální senzibilizace se týká procesu, který umožňuje počáteční expozici psychostimulantům, jako je kokain, za účelem zvýšení schopnosti následných expozic léčiv stimulovat lokomoční aktivitu. Tento proces lze rozdělit do iniciačních a expresních fází: iniciace popisuje okamžité nervové události, které indukují behaviorální senzibilizaci (Vanderschuren a Kalivas, 2000; Sim et al., 2013), zatímco je známo, že exprese je dlouhodobou formou plasticity chování, která přetrvává i po vysazení drog (Vanderschuren a Kalivas, 2000; Sim et al., 2013). Proto jsme během opakovaných intraperitoneálních (ip) injekcí kokainu zkoumali senzibilizaci vyvolanou kokainem, zatímco optogenetika řídila aktivitu D2R-MSN v NAc během každé z těchto fází.

Po návyku na injekci fyziologického roztoku během 3 dnů byly myším injikovány kokain (15 mg / kg) po 5 po sobě jdoucích dnech a lokomoční reakce byly zaznamenány pro 30 min po každé injekci (obrázek (Obrázek 5A) .5A). Fotostimuly byly podávány během 30 min sezení před injekcí kokainu, interspersing 3 min periody osvětlení s 5 min periody, kdy bylo světlo vypnuto (obrázek (Obrázek 5A) .5A). Vzhledem k tomu, že fotostimulace D2R-MSNs v NAc snižuje bazální lokomotorickou aktivitu (Obr. (Obrázek4), 4), fotostimuly byly podány bezprostředně před podáním kokainu, aby se zabránilo možné interferenci s reakcemi chování na injekci kokainu.

Myši D2-Cre (-) NAc-ChR2 a myši D2-Cre (+) NAc-ChR2 vykazovaly výrazné zvýšení lokomoční aktivity v reakci na opakované injekce kokainu (obrázek (Obrázek 5B), 5B), což indikuje zahájení senzibilizace. Zdá se, že fotostimulace D2R-MSN v NAc neovlivňuje iniciaci senzibilizace chování, protože senzitizace chování vyvolaná kokainem byla podobná u myší D2-Cre (+) NAc-ChR2 a kontrolních myší D2-Cre (-) NAc-ChR2.

Po indukci behaviorální senzibilizace opakováním takových injekcí kokainu (15 mg / kg) po dobu 5 dnů bylo léčivo odebráno po dobu 14 dnů a stupeň exprese senzibilizace byl zkoumán napadením myší nižší dávkou kokainu (10 mg). /kg). Exprese senzibilizace je dlouhodobou formou plasticity chování, která přetrvává i po vysazení (Steketee a Kalivas, 2011; Sim et al., 2013). Pro zkoumání úlohy D2R-MSNs v expresi senzibilizace byl NAc fotostimulován bezprostředně před podáním kokainu (obr. (Obrázek 5A) 5A) a senzibilizace byla měřena jako množství lokomoční aktivity indukované injekcí kokainu.

U obou myší předkočených kokainem - myší D2-Cre (-) NAc-ChR2 (D2-Cre (-) :: coc-coc) a D2-Cre (+) NAc-ChR2 (D2-Cre (+): : coc-coc) - došlo k výrazné expresi senzibilizace (Obr (Obr. 5C) .5C). Časový průběh změn lokomoce stimulovaných kokainem byl mezi oběma skupinami také podobný (obr. 1) (Obr. 5C), 5C) mezi dvěma skupinami nebyl pozorován žádný významný rozdíl. Tyto dva experimenty s fotostimulací ukazují, že aktivace D2R-MSN v NAc neovlivňuje iniciaci nebo expresi senzibilizace vyvolané kokainem.

Fotostimulace NAc D2R-MSN během vysazení léčiva

Chronický stres v průběhu vysazování léků po opakované expozici kokainu vede k selektivnímu náboru adaptačního mechanismu závislého na D2R, který kontroluje zvýšení stresu vyvolaného chování při hledání kokainu a recidivách ve spojení se změnami synaptické plasticity v NAc (Sim et al., 2013). To ukazuje, že mechanismy, které jsou vyvolávány abstinencí, jsou odlišné od mechanismů, které se účastní senzibilizace vyvolané drogami. Dále jsme proto zkoumali, zda fotostimulace D2R-MSN v NAc během vysazování kokainu ovlivňuje expresi senzibilizace vyvolané kokainem.

Po indukci behaviorální senzibilizace opakovanou injekcí kokainu, jak je uvedeno výše, byly myši D2-Cre (-) a D2-Cre (+) rozděleny do dvou skupin pro období pro vysazení přípravku 14 den: jedna skupina byla podrobena každodenní modré stimulaci. NAc pro 1 h (3 min × 8 krát), zatímco druhá skupina nebyla (obrázek (Obrázek 6A) .6A). Opakovaná fotostimulace D2R-MSN v NAc během vysazení kokainu neovlivnila expresi senzibilizace u myší D2-Cre (-) :: coc-coc (obrázek (Obrázek 6B) .6B). Naproti tomu u myší s D2-Cre (+) :: coc-coc byla exprese senzibilizace významně zmírněna opakovanou fotostimulací během vysazování léku (obr. (Obrázek 6B), 6B), i když časový průběh stimulace lokomoce vyvolané kokainem nebyl ovlivněn (Obr (Obr. 6C) .6C). Fotostimulace D2R-MSN NAc během vysazení léčiva tak snížila expresi senzibilizace vyvolané kokainem (interakce kokain × fotostimulace F(1,18) = 11.08, P = 0.0037, obrázek Obrázek6B) .6B). Tato data ukazují, že aktivace MSX D2R-NAc během období vysazování léků ovlivňuje chování při hledání kokainu a recidivě.

Diskuse

Značné důkazy ukazují, že senzibilizace vyvolaná kokainem je spojena se zvýšeným dopaminergním přenosem v mesokortikolimbickém systému, který zahrnuje ventrální tegmentální oblast, prefrontální kortex a nucleus accumbens (NAc). Expresní fáze senzibilizace chování je charakterizována zejména perzistencí hyperreaktivity léku po ukončení léčby, která je spojena s kaskádou adaptačních mechanismů (Kalivas a Duffy, 1990; Robinson a Berridge, 1993; Kalivas et al., 1998), které by mohly přispět k nutkavé touze po drogách (Robinson a Berridge, 1993; Kalivas et al., 1998; Steketee a Kalivas, 2011). Bylo navrženo, že kokainem indukované změny molekulární, buněčné a behaviorální plasticity v NAc, ve spojení s DA receptorovou signalizací v MSN, mohou regulovat návykové chování zprostředkované léky (Lobo et al., 2010; Schmidt a Pierce, 2010; Ferguson et al., 2011; Pascoli a kol., 2011; Bocklisch a kol., 2013; Grueter et al., 2013).

Nedávné studie s použitím geneticky upravených myší, které podmíněně exprimují Cre rekombinázu, odhalily role D1R-MSNs nebo D2R-MSNs v návykovém chování kokainu. Optogenetická aktivace D1R-MSNs NAc po 6 dnech opakovaného podávání kokainu zvyšuje lokomotorickou aktivitu, zatímco aktivace D2R-MSNs nemá žádný účinek (Lobo et al., 2010). Tato data naznačují, že opakovaná expozice kokainu zvyšuje výstup D1R-MSNs NAc. Inhibice MSX exprimujících D1R tetanickým toxinem (Hikida et al., 2010) zmenšuje preferenci míst, která je podmíněna kokainem (CPP), zatímco po zrušení synaptického přenosu v D2R-MSN nebyly pozorovány žádné změny v CPP kokainu (Hikida et al., 2010). Optogenetická aktivace D1R-MSN v dorzálním striatu indukuje trvalé zesílení, zatímco stimulace neuronů exprimujících receptor D2 indukuje přechodný trest (Kravitz et al., 2012). Nedávná studie také uvádí, že inhibice D2R-MSN pomocí chemicko-genetického přístupu zvyšuje motivaci k získání kokainu, zatímco optogenetická aktivace D2R-MSN potlačuje autokomunikaci kokainu (Bock et al., 2013). Na druhé straně, Bocklisch et al. (2013) uvádí, že D1R-MSNs projektu NAc do VTA, konkrétně GABAergic neurony v rámci VTA, zatímco D2R-MSNs neprojektují přímo na VTA. Tento okruh znamená, že optogenetická aktivace D1R-MSN inhibuje DA neurony, což nakonec zvyšuje návykové chování vyvolané kokainem (Bocklisch et al., 2013).

Přes zdánlivě jednoduchou organizaci těchto dvou populací MSNs, skutečnost, že MSNs přijímají více vstupů a mají různé výstupy z / do jiných oblastí mozku, stejně jako vytváření lokálních obvodů mezi MSN a jinými třídami interneuronů, výsledný výstup D1R- MSN a D2R-MSN mohou poskytovat komplexní a různé molekulární, buněčné a behaviorální důsledky.

Dříve bylo prokázáno, že D2R přispívá k synaptickým modifikacím indukovaným během vysazování léků a tyto potencují relapsy při hledání kokainu, aniž by ovlivnily počáteční získání léčiva nebo hledání léků (Sim et al., 2013). Naše současné údaje ukazují, že fotostimulace D2R-MSN v NAc vyvolává pokles bazální lokomotorické aktivity. Lobo a kol. (2010) nezjistila žádnou změnu lokomoce, když byl aktivován buď MSN subtyp, ale zkoumaly spíše celkovou lokomotorickou aktivitu než zkoumání okamžitých reakcí bazální lokomotorické aktivity na fotostimulaci. Kravitz et al. (2010) také zjistili, že optogenetická aktivace D2R-MSN v dorzálním striatu také snižuje pohybovou aktivitu. Naše data jsou tedy první, která demonstrují, že bazální lokomotorická aktivita je inhibována fotostimulací D2R-MSN NAc a první systematicky zkoumá časový průběh bazální lokomotorické aktivity během fotostimulace těchto neuronů.

V této studii jsme pozorovali, že optogenetická aktivace D2R-MSN v NAc neovlivnila iniciaci nebo expresi behaviorální senzibilizace. Nicméně fotostimulace D2R-MSN během období pro vysazení léčiva oslabila expresi senzibilizace vyvolané kokainem. Naše data proto ukazují, že D2R-MSNs rekrutují určitý signál specificky během ochranného období, které dále mění genovou expresi nebo jiné formy signalizace a tím spouští změny v synaptické plasticitě, což vede ke změnám v senzibilizaci chování vyvolané kokainem. Jak tyto MSN využívají specifické adaptace buněčného typu, které mohou způsobit jejich odlišné důsledky v chování závislém na závislosti, není známo. Grueter et al. (2013) navrhl, že AFosB v NAc diferencovaně moduluje synaptické vlastnosti a chování související s odměnou v módě specifickém pro buněčný typ a subregion. Nedávno Chandra et al. (2013) uvádí, že opakovaná ChR2 aktivace D1R-MSN, ale ne D2R-MSNs způsobila down-regulaci genu Tiam1, proteinu, který se podílí na přeskupení cytoskeletu aktinu, podobně jako účinky kokainu. Pro pochopení mechanismů, které přinášejí trvalé účinky chování vyvolaného léčivem, bude proto důležité vymezit buněčně selektivní indukci molekulárních událostí v těchto MSN, které kontrolují synaptickou adaptaci na opakovanou expozici léčivu.

V souvislosti s opakovanou expozicí léčivům bylo navrhováno, že odnětí má významnou úlohu, protože některé změny se objevují pouze několik týdnů po konečné expozici kokainu. To naznačuje, že abstinence je důležitým prostředníkem ve vývoji plasticity (Robinson a Berridge, 2003; Boudreau a Wolf, 2005; Boudreau a kol., 2007; Kourrich a kol., 2007). Tato pozorování zvyšují možnost, že samotné stažení by mohlo být spouštěčem změn v NAc, které jsou řízeny signalizací závislou na D2R. Náš výsledek ukazuje, že aktivace D2R-MSN v NAc během vysazení léku ovlivňuje senzibilizaci chování vyvolanou kokainem, což poskytuje přesvědčivou podporu této myšlence.

Dříve bylo prokázáno, že opakované vystavení stresu během vysazování léku potlačuje expresi senzibilizace vyvolané kokainem a chování při vyhledávání kokainu a relapsu u D2R KO myší (Sim et al., 2013). Je proto zajímavé, že fotostimulace D2R-MSN během vysazování léčiva také zmírňuje expresi senzibilizace. Stresem indukovaná synaptická plasticita u glutamategických synapsí je změněna v NAc myší D2R KO (Sim et al., 2013). I když dosud není známo, zda fotostimulace D2R MSNs nebo chronického stresu během abstinenčního období vyvolává podobné změny synaptické plasticity, naše současná zjištění podporují hypotézu, že D2R-MSNs NAc hrají klíčovou roli v plastičnosti indukované abstinenčním stavem a mohou přispět relapsu po ukončení užívání drog. Další výzkum bude vyžadován pro zjištění funkčních neurálních obvodů, ve kterých se D2R MSN účastní během abstinenčního období, a analyzovat a porovnávat důsledky fotostimulace D2R-MSN a chronického stresu na synaptickou plasticitu v tomto konkrétním okruhu.

Další možnou úlohou pro D2R-exprimující MSN může být inhibice výstupu D1R-MSN z NAc. Předchozí výzkum ukazuje, že ačkoli MSNs projektují dlouhé axony na vzdálené cíle, dochází k velkému překrývání mezi axonovými kolaterály a dendritickými stromy sousedních ostnatých projekčních neuronů (Grofová, 1975; Preston et al., 1980; Wilson a Groves, 1980). To by mohlo indikovat možnou místní synaptickou konektivitu pro MSN uvnitř NAc. Intracelulární záznamy z párů ostnatých projekčních neuronů identifikovaly funkční inhibiční spojení mezi MSN v striatu krysy (Czubayko a Plenz, 2002; Tunstall a kol., 2002; Koos et al., 2004; Gustafson a kol., 2006). Bylo také popsáno, že synapsy vytvořené rekurentními kolaterálními axony MSNs ve striatu nejsou náhodné, D2R-MSNs vytvářejí synaptická spojení jak s jinými D2R-MSNs, tak s D1R-MSNs, zatímco D1R-MSNs téměř výhradně tvoří synaptická spojení s jinými D1R-MSN (Taverna et al., 2008). Ačkoli GABAergické propojení lokálními rekurentními axonálními kolaterály mezi akumulovanými MSN bylo také popsáno (Taverna et al., 2004), ještě není jasné, zda D2R-MSN náhodně tvoří lokální mikroobvody, nebo přispívají k mikroobvodům v NA s preferenčním připojením, jako to dělají ve striatu. Naše data naznačují, že D2R-MSNs v NAc exprimujícím ChR2 tvoří synaptické spojení se sousedními MSN, které exprimují D1R, a že D2R-MSNs pak vykazují inhibiční kontakt s D1-MSN, aby modulovaly D1R-mediovanou podporu návykového chování.

Na závěr jsme ukázali, že optogenetická aktivace NAc D2R-MSN mění plastičnost vyvolanou abstinencí, ke které dochází během závislosti na kokainu. Vzhledem k tomu, že aktivita signalizace závislé na D2R během ochranné lhůty se zdá být klíčovým regulátorem exprese senzibilizace vyvolané kokainem, navrhujeme, aby D2R-MSNs byly důležitým mediátorem dlouhodobé adaptace pro hledání léků a relapsu. Identifikace molekulárních substrátů D2R-dependentní signalizace, spolu s identifikací specifického obvodu NAc D2R-MSN používaných v opakované expozici léčivem, by měla poskytnout nové cíle pro terapeutickou intervenci v relapsu léků.

Prohlášení o střetu zájmů

Autoři prohlašují, že výzkum byl proveden bez obchodních či finančních vztahů, které by mohly být považovány za potenciální střet zájmů.

Poděkování

Tato práce byla podpořena grantem Národní výzkumné nadace Koreje (NRF), který financuje Ministerstvo vědy, informačních a komunikačních technologií a plánování budoucnosti v rámci programu pro výzkum mozku (Ja-Hyun Baik; Grant č. 2013M3C7A1056101) a Bio a Medical Technology Program rozvoje (na Ja-Hyun Baik; Grant č. 2013M3A9D5072550) a program World Class Institute (WCI) Národní nadace pro výzkum v Koreji (NRF) financované Ministerstvem vědy, informačních a komunikačních technologií a plánování budoucnosti (George J. Augustine WCI 2009-003), jakož i Grantem z Korejské univerzity (na Ja-Hyun Baik) a grantem CRP od Národní výzkumné nadace Singapuru (George J. Augustine).

Reference

  1. Baik JH (2013). Dopaminová signalizace v chování souvisejícím s odměnou. Přední. Neuronové obvody 7: 152 10.3389 / fncir.2013.00152 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  2. Baik JH, Picetti R., Saiardi A., Thiriet G., Dierich A., Depaulis A., et al. (1995). Lokomotorické poškození podobné Parkinsonově chorobě u myší bez receptorů dopaminu D2. Příroda 377, 424 – 428 10.1038 / 377424a0 [PubMed] [Cross Ref]
  3. Berridge KC (2007). Debata o roli dopaminu v odměně: případ pobídkové motivace. Psychofarmakologie (Berl) 191, 391 – 431 10.1007 / s00213-006-0578-x [PubMed] [Cross Ref]
  4. Bock R., Shin JH, Kaplan AR, Dobi A., Markey E., Kramer PF, et al. (2013). Posílení akumulace nepřímé dráhy podporuje odolnost vůči kompulzivnímu užívání kokainu. Nat. Neurosci. 16, 632 – 638 10.1038 / nn.3369 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  5. Bocklisch C., Pascoli V., Wong JC, House DR, Yvon C., de Roo M., et al. (2013). Kokain inhibuje dopaminové neurony potenciací přenosu GABA ve ventrální tegmentální oblasti. Věda 341, 1521 – 1525 10.1126 / science.1237059 [PubMed] [Cross Ref]
  6. Boudreau AC, Reimers JM, Milovanovic M., Wolf ME (2007). Receptory buněčného povrchu AMPA receptorů v jádru krysy se zvyšují během vysazování kokainu, ale internalizují se po provokaci kokainu ve spojení se změnou aktivace mitogenem aktivovaných protein kináz. J. Neurosci. 27, 10621 – 10635 10.1523 / jneurosci.2163-07.2007 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  7. Boudreau AC, Wolf ME (2005). Senzibilizace chování na kokain je spojena se zvýšenou povrchovou expresí AMPA receptoru v nucleus accumbens. J. Neurosci. 25, 9144 – 9151 10.1523 / jneurosci.2252-05.2005 [PubMed] [Cross Ref]
  8. Chandra R., Lenz JD, Gancarz AM, Chaudhury D., Schroeder GL, Han MH a kol. (2013). Optogenetická inhibice D1R obsahující neurony nucleus accumbens mění kokainem zprostředkovanou regulaci Tiam1. Přední. Mol. Neurosci. 6: 13 10.3389 / fnmol.2013.00013 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  9. Chang HT, Kitai ST (1985). Projekční neurony nucleus accumbens: studie intracelulárního značení. Brain Res. 347, 112 – 116 10.1016 / 0006-8993 (85) 90894-7 [PubMed] [Cross Ref]
  10. Chausmer AL, Elmer GI, Rubinstein M., Low MJ, Grandy DK, Katz JL (2002). Kokainem indukovaná lokomoční aktivita a diskriminace kokainu u mutantních myší s dopaminovým receptorem D2. Psychofarmakologie (Berl) 163, 54 – 61 10.1007 / s00213-002-1142-y [PubMed] [Cross Ref]
  11. Chevalier G., Deniau JM (1990). Disinhibice jako základní proces v expresi striatálních funkcí. Trendy Neurosci. 13, 277 – 280 10.1016 / 0166-2236 (90) 90109-n [PubMed] [Cross Ref]
  12. Czubayko U., Plenz D. (2002). Rychlý synaptický přenos mezi striatálními ostnatými projekčními neurony. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 15764 – 15769 10.1073 / pnas.242428599 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  13. Ferguson SM, Eskenazi D., Ishikawa M., Wanat MJ, Phillips PE, Dong Y., et al. (2011). Přechodná neuronová inhibice odhaluje protichůdné role nepřímých a přímých cest v senzibilizaci. Nat. Neurosci. 14, 22 – 24 10.1038 / nn.2703 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  14. Goto Y., Grace AA (2005). Dopaminergní modulace limbického a kortikálního mechanismu nucleus accumbens v cílovém chování. Nat. Neurosci. 8, 805 – 812 10.1038 / nn1471 [PubMed] [Cross Ref]
  15. Grofová I. (1975). Identifikace striatálních a palidálních neuronů promítaných do substantia nigra. Experimentální studie pomocí retrográdního axonálního transportu křenové peroxidázy. Brain Res. 91, 286 – 291 10.1016 / 0006-8993 (75) 90550-8 [PubMed] [Cross Ref]
  16. Grueter BA, Robison AJ, Neve RL, Nestler EJ, Malenka RC (2013). AFosB diferenciálně moduluje nucleus accumbens přímou a nepřímou funkci dráhy. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 1923 – 1928 10.1073 / pnas.1221742110 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  17. Gustafson N., Gireesh-Dharmaraj E., Czubayko U., Blackwell KT, Plenz D. (2006). Komparativní analýza napětí a proudu-svorky zpětné vazby a dopředného synaptického přenosu ve striatálním mikroobvodu in vitro. J. Neurophysiol. 95, 737 – 752 10.1152 / jn.00802.2005 [PubMed] [Cross Ref]
  18. Hikida T., Kimura K., Wada N., Funabiki K., Nakanishi S. (2010). Odlišné role synaptického přenosu v přímých a nepřímých striatálních cestách k odměňování a averzivnímu chování. Neuron 66, 896 – 907 10.1016 / j.neuron.2010.05.011 [PubMed] [Cross Ref]
  19. Kalivas PW, Duffy P. (1990). Vliv akutní a denní léčby kokainem na extracelulární dopamin v nucleus accumbens. Synapse 5, 48 – 58 10.1002 / syn.890050104 [PubMed] [Cross Ref]
  20. Kalivas PW, Pierce RC, Cornish J., Sorg BA (1998). Úloha senzibilizace při toužení a relapsu závislosti na kokainu. J. Psychopharmacol. 12, 49 – 53 10.1177 / 026988119801200107 [PubMed] [Cross Ref]
  21. Koos T., Tepper JM, Wilson CJ (2004). Srovnání IPSC vyvolaných ostnatými a rychle se šířícími neurony v neostriatu. J. Neurosci. 24, 7916 – 7922 10.1523 / jneurosci.2163-04.2004 [PubMed] [Cross Ref]
  22. Kourrich S., Rothwell PE, Klug JR, Thomas MJ (2007). Zkušenosti s kokainem kontrolují obousměrnou synaptickou plasticitu v nucleus accumbens. J. Neurosci. 27, 7921 – 7928 10.1523 / jneurosci.1859-07.2007 [PubMed] [Cross Ref]
  23. Kravitz AV, Freeze BS, Parker PR, Kay K., Thwin MT, Deisseroth K. a kol. (2010). Regulace parkinsonovského motorického chování optogenetickou kontrolou bazálních ganglií. Příroda 466, 622 – 626 10.1038 / nature09159 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  24. Kravitz AV, Tye LD, Kreitzer AC (2012). Významné role přímých a nepřímých striatálních neuronů ve zpevnění. Nat. Neurosci. 15, 816 – 818 10.1038 / nn.3100 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  25. Kreitzer AC, Malenka RC (2008). Striatální plasticita a funkce bazálního ganglia. Příroda 60, 543 – 554 10.1016 / j.neuron.2008.11.005 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  26. Le Moine C., Bloch B. (1996). Exprese dopaminového receptoru D3 v peptidergních neuronech nucleus accumbens: srovnání s dopaminovými receptory D1 a D2. Neuroscience 73, 131 – 143 10.1016 / 0306-4522 (96) 00029-2 [PubMed] [Cross Ref]
  27. Lobo MK, Covington HE, 3rd, Chaudhury D., Friedman AK, Sun H., Damez-Werno D., et al. (2010). Buněčná specifická ztráta signalizace BDNF signalizuje optogenetickou kontrolu odměny kokainu. Věda 330, 385 – 390 10.1126 / science.1188472 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  28. Lobo MK, Nestler EJ (2011). Striatální vyvažování působí v závislosti na drogách: odlišné role přímých a nepřímých drah středních ostnatých neuronů. Přední. Neuroanat. 5: 41 10.3389 / fnana.2011.00041 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  29. Lüscher C., Malenka RC (2011). Synaptická plasticita vyvolaná léky v závislosti: od molekulárních změn po remodelaci obvodu. Neuron 69, 650 – 663 10.1016 / j.neuron.2011.01.017 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  30. O'Donnell P., Grace AA (1993). Fyziologické a morfologické vlastnosti akumulačních jader a shell neuronů zaznamenaných in vitro. Synapse 13, 135 – 160 10.1002 / syn.890130206 [PubMed] [Cross Ref]
  31. Pascoli V., Turiault M., Lüscher C. (2011). Reverze synaptické potenciace vyvolané kokainem obnovuje adaptivní chování vyvolané léky. Příroda 481, 71 – 75 10.1038 / nature10709 [PubMed] [Cross Ref]
  32. Preston RJ, Bishop GA, Kitai ST (1980). Projekce středního ostnatého neuronu z neostriata krysy: studie intracelulární křenové peroxidázy. Brain Res. 183, 253 – 263 10.1016 / 0006-8993 (80) 90462-x [PubMed] [Cross Ref]
  33. Robinson TE, Berridge KC (1993). Neurální základ pro nutkání drog: stimulační-senzitizující teorie závislosti. Brain Res. Brain Res. Revize 18, 247-291 10.1016 / 0165-0173 (93) 90013-p [PubMed] [Cross Ref]
  34. Robinson TE, Berridge KC (2003). Závislost. Annu. Psychol. 54, 25 – 53 10.1146 / annurev.psych.54.101601.145237 [PubMed] [Cross Ref]
  35. Schmidt HD, Pierce RC (2010). Kokainem indukované neuroadaptace v přenosu glutamátu: potenciální terapeutické cíle pro touhu a závislost. Ann. NY Acad. Sci. 1187, 35 – 75 10.1111 / j.1749-6632.2009.05144.x [PubMed] [Cross Ref]
  36. Sesack SR, Grace AA (2010). Kortiko-bazální ganglia odměna síť: microcircuitry. Neuropsychofarmakologie 35, 27 – 47 10.1038 / npp.2009.93 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  37. Sim HR, Choi TY, Lee HJ, Kang EY, Yoon S., Han PL a kol. (2013). Role receptorů dopaminu D2 v plasticitě stresově indukovaného návykového chování. Nat. Commun. 4: 1579 10.1038 / ncomms2598 [PubMed] [Cross Ref]
  38. Smith RJ, Lobo MK, Spencer S., Kalivas PW (2013). Adaptace vyvolané kokainem v D1 a D2 accumbens projekční neurony (dichotomie nemusí být synonymem přímých a nepřímých cest). Curr. Opin. Neurobiol. 23, 546 – 552 10.1016 / j.conb.2013.01.026 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  39. Steketee JD, Kalivas PW (2011). Droga chce: behaviorální senzibilizace a recidiva k chování při hledání drog. Pharmacol. 63, 348 – 365 10.1124 / pr.109.001933 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  40. Taverna S., Ilijic E., Surmeier DJ (2008). Opakující se kolaterální spojení striatálních středních ostnatých neuronů je narušeno v modelech Parkinsonovy nemoci. J. Neurosci. 28, 5504 – 5512 10.1523 / JNEUROSCI.5493-07.2008 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  41. Taverna S., van Dongen YC, Groenewegen HJ, Pennartz CM (2004). Přímý fyziologický důkaz pro synaptickou konektivitu mezi středně velkými ostnatými neurony v nucleus accumbens krysy in situ. J. Neurophysiol. 91, 1111 – 1121 10.1152 / jn.00892.2003 [PubMed] [Cross Ref]
  42. Thomas MJ, Kalivas PW, Shaham Y. (2008). Neuroplasticita v mesolimbickém dopaminovém systému a závislost na kokainu. Br. J. Pharmacol. 154, 327 – 342 10.1038 / bjp.2008.77 [PMC bezplatný článek] [PubMed] [Cross Ref]
  43. Tunstall MJ, Oorschot DE, Kean A., Wickens JR (2002). Inhibiční interakce mezi ostnatými projekčními neurony ve striatu krysy. J. Neurophysiol. 88, 1263 – 1269 10.1152 / jn.00886.2001 [PubMed] [Cross Ref]
  44. Vanderschuren LJ, Kalivas PW (2000). Změny dopaminergního a glutamátergického přenosu v indukci a expresi behaviorální senzibilizace: kritický přehled preklinických studií. Psychofarmakologie (Berl) 151, 99 – 120 10.1007 / s002130000493 [PubMed] [Cross Ref]
  45. Wilson CJ, Groves PM (1980). Jemná struktura a synaptické spojení běžného ostnatého neuronu potkaního neostriatia: studie využívající intracelulární injekci křenové peroxidázy. J. Comp. Neurol. 194, 599 – 615 10.1002 / cne.901940308 [PubMed] [Cross Ref]
  • Wise RA (2004). Dopamin, učení a motivace. Nat. Neurosci. 5, 483 – 494 10.1038 / nrn1406 [PubMed] [Cross Ref]