Konvergenční zpracování pozitivních i negativních motivačních signálů populacemi dopaminových neuronů VTA (2011)

KOMENTÁŘE: Tento výzkum ukazuje, že obvody odměn a nervové buňky produkující dopamin reagují na strach. Stejný okruh, který nás pohání dopaminem k plnění našich cílů, jako je orgasmus, je také aktivován strachem. To je důvod, proč máme „rádi“ děsivé věci - horské dráhy, bungy-jumping, horory atd. Zajímalo by nás, jestli strach nebo úzkost vytvářející pornografii zvyšují množství uvolněného dopaminu. To by dávalo smysl, protože mnoho uživatelů přechází do porno žánrů, které způsobují úzkost a strach. Pokud uživatel porno již nedostává dostatek dopaminu ze současného žánru, může hledat porno, které vyvolá úzkost a strach, aby získal větší dopaminovou opravu. Adrenalin a noradrenalin také stimulují obvody odměn, jak je popsáno v dalších článcích v této části.

Úplná studie: konvergentní zpracování pozitivních i negativních motivačních signálů u populací neuronů VTA dopaminu

Wang DV, Tsien JZ, 2011 PLoS ONE 6 (2): e17047. dva: 10.1371 / journal.pone.0017047

Abstraktní

Dopaminové neurony ve ventrální tegmentální oblasti (VTA) byly tradičně studovány za jejich roli v odměňování související motivaci nebo drogové závislosti. Zde studujeme, jak může populace neuronů VTA dopaminových proteinů zpracovávat strachné a negativní zkušenosti, stejně jako odměňování informací u myší s volným chováním. Při použití multi-tetrodového záznamu zjistíme, že až 89% pravděpodobných dopaminových neuronů ve VTA vykazuje významnou aktivaci v odezvě na podmíněný tón, který předpovídá odměnu za potravu, zatímco stejná populace neuronů dopaminu reaguje také na strašné zkušenosti, jako je bezplatná pády a otřesy událostí. Většina těchto domnělých dopaminových neuronů VTA vykazuje supresi a excitaci s odlehčujícím odrazem, zatímco 25% zaznamenaných předpokládaných dopaminových neuronů vykazuje excitaci u strachových událostí. Důležité je, že předpokládané dopaminové neurony VTA vykazují parametrické parametry kódování: jejich trvání změn při střídání je úměrné délce trýznivých událostí. Dále demonstrujeme, že kontextové informace jsou pro tyto neurony rozhodující, aby vyvolaly pozitivní nebo negativní motivační reakce stejným podmíněným tónem. Společně, naše zjištění naznačují, že neurony VTA dopaminu mohou využívat konvergentní kódovací strategii pro zpracování jak pozitivních, tak negativních zážitků, důvěrně se integrujících s podněty a environmentálním kontextem.

čísla

Citace: Wang DV, Tsien JZ (2011) Konvergenční zpracování pozitivních i negativních motivačních signálů populací VTA dopaminových neuronů. PLoS ONE 6 (2): e17047. dva: 10.1371 / journal.pone.0017047

Editor: Hiromu Tanimoto, Max-Planck-Institut für neurobiologie, Německo

obdržel: Listopad 9, 2010; Přijato: Leden 19, 2011; Publikováno: Února 15, 2011

Copyright: © 2011 Wang, Tsien. Toto je článek s otevřeným přístupem, který je distribuován pod licencí Creative Commons Attribution License, která umožňuje neomezené použití, distribuci a reprodukci v jakémkoli médiu za předpokladu, že původní autor a zdroj jsou připsány.

Financování: Tato práce byla podpořena z prostředků NIMH (MH060236), NIA (AG024022, AG034663 & AG025918), USAMRA00002 a Georgia Research Alliance (vše pro JZT). Financující subjekty neměly žádnou roli v designu studií, sběru a analýze dat, rozhodnutí o publikování nebo přípravě rukopisu.

Konkurenční zájmy: Autoři prohlásili, že neexistují žádné konkurenční zájmy.

Úvod

Dopaminové neurony ve ventrální tegmentální oblasti (VTA) byly tradičně studovány za jejich roli v motivaci související s odměnou nebo drogovou závislostí [1]-[3]. Nicméně, VPA dopaminových neuronů jsou také považovány za důležité pro negativní motivaci [1]-[4]. V literatuře byla úloha dopaminového neuronu v pozitivní motivaci dobře potvrzena a podporována mnoha studiemi, které ukazují, že odměna (např. Jídlo, džus) a odměňování (podmíněné podněty) vyvolávají krátkou latenci (50-110 ms) a krátkodobou (~ 200 ms) prasknoucí aktivitu dopaminového neuronu [5]-[9]. Zdá se, že reakce těchto dopaminových neuronů kóduje širokou škálu nových událostí a událostí souvisejících s odměnami prostřednictvím pravidla chyby predikce [5]-[9]. Bylo také prokázáno, že dopaminová aktivita VTA hraje zásadní roli v drogové závislosti: téměř všechny návykové látky zvyšují hladinu synaptického dopaminu v nucleus accumbens, který přijímá rozsáhlé dopaminergní vstupy z oblasti VTA [10]-[12].

Byla také zaznamenána úloha dopaminového neuronu VTA v negativní motivaci. Řada studií zjistila, že averzivní příhody (např. Perorální infúze chininu nebo LiCl) nebo negativní stavy (např. Odvykání léčiv) mohou měnit koncentrace dopaminu v oblastech mozku inervovaných VPA dopaminovými neurony [13]-[15]. Kromě toho narušení přenosu dopaminu ve struktuře VTA navazující na vedení vede ke zhoršené kondiciování na odporné nebo strašné zážitky [16], [17]. Navíc hladiny dopaminu mohou vykazovat opačné funkce v posilování chování: zdá se, že nižší hladina dopaminu v nucleus accumbens zlepšuje trestání, ale zhoršuje učení založené na odměňování, zatímco vyšší hladina dopaminu zlepšuje odměnu - ale zhoršuje učení [18]. Tyto výše uvedené studie silně naznačují, že dopaminové neurony VTA také hrají důležitou roli při zpracování negativních motivačních signálů. Přesná role dopaminového neuronu VTA v negativní motivaci však není zcela jasná.

Na druhé straně, nedávné studie zjistily, že dopaminové neurony v substantia nigra pars compacta (SNc) mohou reagovat jak na odměnu (např. Šťávu), tak na averzivní podněty (např. Nafukovací vzduch) a dvě populace dopaminových neuronů SNc mohou výrazně přenášet pozitivní a negativní motivační signály [9], [19]. Byly však vzneseny obavy, pokud jde o to, zda je nafukovací nástřik na kůži, nebo podmíněná nápověda, která předpovídá výskyt vzdušného bafetu, je opravdu opozici opicím, pokud se takové činnosti nepovažují za škodlivé [9]. Navíc je známo, že SNc dopaminové neurony zpracovávají různé aspekty informací as odlišnými vstupními a výstupními neuronovými obvody, pokud jde o VTA [5]. Existuje tedy velký zájem na tom, zda a jak neurony dopaminových VTA zpracovávají negativní zkušenosti a zda existují odlišné populace dopaminových neuronů, které se zabývají zpracováním pozitivních a negativních informací.

Při řešení těchto důležitých otázek jsme použili multi-tetrodový extracelulární záznam u myší s volným chováním a použili dva typy silných strašlivých událostí (volné pády a chvění) [20] jako způsob, jak studovat roli neuronů VTA při zpracování negativních motivačních signálů. Vyškoleli jsme také myši, aby spárovaly neutrální tón s následným dodáním potravin, což nám umožnilo zkoumat, jak může stejná populace VTA dopaminových neuronů zpracovávat pozitivní pohybové signály. Kromě toho, protože kontextové informace jsou tak nedílnou součástí mnoha celkových zkušeností, ptali jsme se, zda a jak mohou environmentální kontexty hrát roli při diskriminaci odměn a odvrácených informací. V tomto ohledu jsme dále provedli soubor experimentů, ve kterých jsme vyškoleli myši, aby spárovali jeden jediný tón s odměnou jídla a strašlivou událostí, ale v různých kontextech, což nám umožnilo určit, jak podmíněná VTA dopaminová neurální odpověď byla skutečně ovlivněna prostředí. Naše výsledky naznačují, že neurony VTA dopaminu mohou používat konvergentní kódovací strategii pro zpracování pozitivních i negativních zkušeností.

výsledky

Klasifikace předpokládaných dopaminových neuronů

Implantovali jsme pohyblivé svazky 8 tetrod (32 kanálů) do VTA pravé hemisféry myší a polohy záznamových elektrod byly potvrzeny histologií na konci našeho experimentu (Obrázek 1A). Údaje z myší 24, ze kterých jsme zaznamenali předpokládané dopaminové neurony, byly použity v současných analýzách. Z těchto 210 myší bylo zaznamenáno celkem 24 jednotek s jasnými hrotovými křivkami (pro příklady dobře izolovaných jednotek, viz Obrázek S1). Z nich byly jednotky 96 klasifikovány jako předpokládané dopaminové neurony na základě jejich vzorků (viz Materiály a metody) a ostatní jednotky 114 byly takto klasifikovány jako ne-dopaminové neurony. Klasifikované předpokládané dopaminové neurony typicky vykazovaly široké, trojfázové akční potenciály (Obrázek 1B, červená), i když s variací, zatímco ne-dopaminové neurony vykazovaly užší trifázové nebo dvojfázové akční potenciály (Obrázek 1B, modrá a černá, resp. Důležité je, že pouze neurony s nízkou počáteční rychlostí spalování (0.5-10 Hz; Obrázek 1C), relativně dlouhý interval mezi hroty (> 4 ms) a pravidelný vzor střelby byly klasifikovány jako domnělé dopaminové neurony. Naproti tomu klasifikované nedopaminové neurony typicky vykazovaly vyšší základní rychlost střelby (> 10 Hz; Obrázek 1C) a / nebo významnou modulací rychlosti střelby během pohybu, vzhledem k tichému bdění [21]-[23].

thumbnail

Obrázek 1. Nahrávání muti-tetrodu a klasifikace neuronů VTA.

(A) Dráha pole elektrod zobrazená na příkladě koronální části mozku (vpravo nahoře) a umístění vrcholů polí elektrod (od myší 21) na diagramy řezu atlasu [52]. Modré čtverce reprezentují místa, kde byly zaznamenány předpokládané DA neurony typu 1 / 2; červené čtverečky představují místa, kde byly zaznamenány neurony typu 3; purpurové čtverečky představují místa, kde byly zaznamenány oba typy neuronů typu 1 / 2 a typu-3 (viz Obrázek 2 pro klasifikaci tří typů předpokládaných DA neuronů). (B) Příklady typicky zaznamenaných průběhů křivky pro předpokládané DA (červené) a ne-DA (modré a černé) neurony. Šířka poloviny AP byla měřena od žlabu k následujícímu vrcholu akčního potenciálu. (C) Základní rychlosti vypalování a poloviny AP šířky klasifikovaných neuronů DA (červený) a non-DA (černý). DA, dopamin; Non-DA, non-dopamin; AP, akční potenciál.

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.g001

Tři typy strachově citlivých VTA domnělých dopaminových neuronů

Použili jsme dva typy silných strašlivých událostí (volné pády a chvění) pro zkoumání toho, jak neurony VTA mohou reagovat na negativní zkušenosti [20]. Po obnovení myší z operací a dosažení stabilních záznamů (obvykle 1 ~ 2 týdnů po operaci) jsme zahájili experimenty. Každá myš byla umístěna do komory s volným pádem nebo do komory pro třepání, kde bylo mezi jednotlivými pokusy podáno každé 20-testy s volným pádem nebo třesem s intervalem 1-2 minObrázek 2A). Interval mezi relacemi je obvykle 1-2 hodin. Vždy jsme sledovali stabilitu zaznamenaných jednotek tím, že zkoumáme tvary křivky hrotu, základní stav vypalování a distribuci clusterů špiček před a po událostech, stejně jako v průběhu celého experimentu. Bylo zjištěno, že během dvou strašlivých událostí nedošlo k dočasné ztrátě jednotek zkoumáním současně zaznamenaných jednotek (např. Dvě jednotky zaznamenané z téže tetrody, která vykazují protilehlé střílecí změny) (Obrázek S2). Také jsme zajistili, aby do zaznamenaných dat nebyly zahrnuty žádné umělé elektrické nebo mechanické zvuky, a to posouzením průběhů přímo před, během a po strašlivých událostech (Obrázek S3). Celkově byly tyto předpokládané dopaminové neurony (n = 96) rozděleny do tří hlavních typů založených na jejich reakčních vlastnostech na dvě strašlivé události: typ 1 (59%, 57 / 96), typ 2 (13%, 12 / 96) a typ-3 (25%, 24 / 96).

thumbnail

Obrázek 2. Tři typy předpokládaných dopaminových (DA) neuronů VTA.

(AC) Rastry v průběhu periody (studie 1-20 shora dolů) a histogramy tří příkladů předpokládaných dopaminových neuronů VTA (A: typ-1, B: typ-2 a C: typ-3) pádu (levé panely), protřepání (střední panely) a podmíněný tón, který spolehlivě předpovídal dodávku cukrových pelet (pravé panely). (D) Procenta různých typů předpokládaných DA neuronů. (E, F) Procenta pravděpodobných DA neuronů, které byly potlačeny strachem (E: typ-1 a 2) a vzbuzující strach (F: typ-3), které byly signifikantně aktivovány podmíněným tónem, který spolehlivě předpovídal dodávání cukerných pelet. Volný pád, výška 30 cm; Shake, 0.2 sec; Tón, 5 kHz, 1 sec.

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.g002

Putativní dopaminové neurony typ-1 VTA ukázaly nejen významné potlačení jejich vystřelování v odezvěch jak na volné pády, tak na třepání (Obrázek 2A, levý a střední panel) (P<0.05, Wilcoxonův test se znaménkem), ale také silné offset-rebound buzení na konci obou událostí. Odrazovou excitaci jsme definovali jako posunutou špičkovou rychlost střelby (vyhlazenou Gaussovým filtrem), která má být alespoň dvakrát vyšší než základní rychlost střelby a se skóre z větší než 2. Taková odrazová excitace může signalizovat bezpečnost na konci děsivé události nebo motivace těmito událostmi. Poté jsme se zeptali, zda tyto dopaminové neurony typu 1 reagují na signály odměny. Opakovaným spárováním neutrálního tónu s následným dodáním cukrové pelety jsme zjistili, že tyto neurony také významně zvýšily svoji palbu na podmíněný tón, který spolehlivě předpovídal odměnu (Obrázek 2A, pravý panel). Proto tyto neurony typu 1 dopaminu reagovaly jak na odměňování, tak na negativní signály.

Putativní dopaminové neurony typ-2 VTA vykazovaly signifikantní supresi (P<0.05, Wilcoxonův test se znaménkem) během volného pádu nebo otřesů, ale po ukončení těchto událostí neměli aktivaci odskoku (z-skóre <2) (Obrázek 2B, levý a středový panel). Podobně jako u předpokládaných dopaminových neuronů typu 1, tyto neurony typu 2 výrazně zvýšily jejich vystřelování na podmíněný tón, který spolehlivě předpovídal odměnu (Obrázek 2B, pravý panel). Takže jak dopaminové neurony typu 1, tak typ 2 vykazují obousměrnou modulaci negativními a pozitivními událostmi, tj. Snižují jejich spálení na strašné události a zvyšují jejich odpalování na signály odměňování.

Zajímavé jsme také zaznamenali třetí typ dopaminergně podobných neuronů, které sdílely více podobnosti s předpokládanými dopaminovými neurony typu 1 / 2 spíše než ne-dopaminovými neurony. Tyto neurony typu 3 (asi 25% všech zaznamenaných domnělých dopaminových neuronů) zvýšily jejich vypalování jak na volné pády, tak na třepání (Obrázek 2C, levý a střední panel) (P<0.05, Wilcoxonův test se znaménkem). Po jejich zvýšené palbě obvykle následovalo potlačení ofsetu. Navíc tyto dopaminové neurony typu 3 mohou také zvýšit jejich střelbu v reakci na podmíněný tón, který předpovídal odměnu (Obrázek 2C, pravý panel). Tyto neurony typu 3, které zvýšily jejich střelbu na pozitivní i na negativní události, jsou zcela odlišné od neuronů typu 1 a typu 2 dopaminu. To silně naznačuje rozmanitost populace VTA dopaminových neuronů [24], [25].

Celkově neurony typu 1 a typu 2 tvoří většinu (72%) zaznamenané předpokládané neuronové populace dopaminových VTA, zatímco neurony typu 3 představují asi 25%, přičemž zbývající předpokládané dopaminové neurony (3%) nereagují na strašné události (Obrázek 2D). Naše analýzy navíc naznačují, že všechny reakce těchto neuronů na negativní události mají tendenci být směrově jednotné (45 neuronů testovaných jak na události volného pádu, tak na otřesy), to znamená, že neurony potlačené (nebo aktivované) událostí volného pádu byly vždy potlačeny (nebo aktivovány) jinými strašlivými událostmi, jako je otřesená událost, a naopak. Z dopaminových neuronů potlačených strachem (typ 1 a typ 2), které jsme zkoumali z hlediska jejich odezvy na signály odměny, vykázalo 96% z nich (44/46) významnou aktivaci odměňujícím tónem (Obrázek 2E) (P<0.05, Wilcoxonův test se znaménkem). To jasně ukazuje, že drtivá většina dopaminových neuronů typu 1 a typu 2 VTA dopaminových neuronů je schopna obousměrně reagovat na pozitivní i negativní události, to znamená, že vykazují vzrušení informacemi o odměně, zatímco potlačení strašnými zážitky. Na druhou stranu asi 71% domnělých dopaminových neuronů typu 3 (12/17), které byly aktivovány strašlivými událostmi, může být také aktivováno signály odměny (Obrázek 2F) (P<0.05, Wilcoxonův test se znaménkem). To silně naznačuje, že děsivé události, nejen odměna, mohou vzrušit některé z domnělých dopaminových neuronů VTA.

Vzory pálení a farmakologické charakterizace

Navzdory jejich podobnostem ve vzorcích střelby a hrotových vlnách tří typů předpokládaných dopaminových neuronů (např. Obrázek 3A-C), všimli jsme si některé rozdíly mezi nimi. Nejprve dopaminergně podobné neurony typu 3 vykazovaly signifikantně nižší pravděpodobnost (9 ± 2.3%, průměr ± sem) spáleného spálení ve srovnání s předpokládaným dopaminem typu 1 (55.2 ± 2.5%) nebo typu 2 (32.0 ± 3.8%) neurony (Obrázek 3D a E). Za druhé, neurony typu 3 vykazovaly mnohem nižší počáteční rychlost vypalování (2.15 ± 0.33 Hz, průměr ± sem, n = 24) ve srovnání s typem 1 (5.66 ± 0.27 Hz; n = 57) nebo typu 2 (4.92 ± 0.49 Hz, n = 12) neurony (Obrázek 3F).

thumbnail

Obrázek 3. Vzory pálení a farmakologické charakterizace.

(A-C) Tři příklady tetrodě zaznamenaných domnělých dopaminových neuronů (typ-1, typ-2 a typ-3) a jejich reprezentativní špičkové vlny. PC1 a PC2 představují první a druhou hlavní součást analýzy hlavního komponentu. Modré tečky představují jednotlivé špičky pro izolované dopaminové neurony; černé tečky ukazují jednotlivé hroty pro jiné netříděné neurony VTA. (DInter-spike intervaly tří příkladů předpokládaných dopaminových neuronů (typ-1, typ-2 a typ-3). (E) Procento výbuchu při spálení u tří typů předpokládaných dopaminových neuronů. Typy chyb, sem; ***P<0.001, studentské t-test. (F) Základní míra spalování tří typů předpokládaných dopaminových neuronů. Typy chyb, sem; ***P<0.001, studentské t-test. (G) Kumulativní špičková aktivita těchto příkladů předpokládaných dopaminových neuronů (typ-1, typ-2 a typ-3) jako odpověď na agonistu dopaminového receptoru apomorfin. Bylo poznamenáno, že předpokládané dopaminové neurony typu 1 a typu 3 byly zaznamenány současně z jedné tetrody. (H a I) Počáteční a post-drogová rychlost spalování předpokládaných dopaminových (H) a ne-dopaminových (I) neuronů. Myši byly injikovány agonistou dopaminového receptoru apomorfinem (1 mg / kg, ip) a rychlost spalování byla zprůměrována 30 min před a 30 min po injekci apomorfinu.

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.g003

Také myši jsme injikovali agonisty dopaminového receptoru apomorfin (1 mg / kg, ip) a / nebo chinpirole (1 mg / kg, ip), u kterých bylo hlavně prokázáno, že inhibují aktivitu dopaminového neuronu [6], [8], [24], [25]. Celkový počet neuronů 77 VTA (včetně klasifikovaných předpokládaných dopaminových neuronů 33 a ne-dopaminových neuronů 44) byl testován s agonisty receptoru dopaminu. Naše farmakologické výsledky ukázaly, že převážná většina (96%, 23 / 24) putativních dopaminových neuronů typu 1 a 2 byla významně potlačena, zatímco překvapivě neurony typu 3 (n = 9) jinak vykazovaly excitaci apomorfinemObrázek 3H). Navíc byly klasifikovány hypotézy dopaminových neuronů klasifikovaných podle 4, a to jak s apomorfinem, tak s chinpirolem (v různých dnech). Tyto předpokládané dopaminové neurony 4 vykazovaly podobné reakce na apomorfin a quinpirole: neurony (n = 2) potlačené apomorfinem byly také potlačeny chinpirolem; neurony (n = 2) aktivované apomorfinem byly také aktivovány chinpirolem. Naproti tomu ne-dopaminové neurony VTA (n = 44) vykazovaly po injekci apomorfinu nebo chinpirolu velmi omezené nebo žádné změny rychlosti vypalování (Obrázek 3I).

Odpovědi VTA předpokládaných dopaminových neuronů k různým časům a intenzitě strašlivých událostí

Pro další pochopení kódovacích vlastností dopaminových neuronů VTA pro strachové události jsme provedli soubor parametrických experimentů. Různé výšky volného pádu (10 a 30 cm) a různé trvání chvění (0.2, 0.5 a 1 sec) byly provedeny v náhodných zakázkách během záznamových experimentů. Zjistili jsme, že dopaminové neurony VTA vykazovaly časové změny dynamické aktivity, které byly úměrné délce trýznivých událostí. Jak je uvedeno v Obrázek 4A, předpokládané dopaminové neurony typu 1 vykazovaly potlačení závislého na délce trvání záchvatu (10 cm vs. 30 cm vysoké). Populační analýza odhalila, že v reakci na události 10 a 30 cm volného pádu (Obrázek 4B), průměrná počáteční latence excitace excitace (latence vyhlazené maximální frekvence vypálení špičky) předpokládaných dopaminových neuronů typu 1 byla 293 ± 38 ms (průměr ± sd, n = 15) a 398 ± 28 ms (n = 20) (P<0.001, studentské t-test). Tyto výsledky naznačují, že reakce předpokládaných dopaminových neuronů typu 1 korelují s trváním strašlivých událostí (Obrázek 4B, pravý panel). Bylo poznamenáno, že vrcholová rychlost vypalování byla nepatrně vyšší během události 30 cm (30.9 ± 6.6 Hz, průměr ± sd) ve srovnání s událostí 10 cm (26.3 ± 5.9 Hz) (P = 0.04, studentské t-test), což naznačuje, že odpovědi negativních neuronů typu 1 VTA na negativní mohou také v menší míře odrážet intenzitu událostí volného pádu.

thumbnail

Obrázek 4. Odpovědi předpokládaných dopaminových neuronů typu VTA-1 s různou dobou trvání a intenzitou strachu.

(A) Rastry pro každou událost (studie 1-20) a histogramy jednoho příkladu typ-1 neuron v odezvě na 10 cm (vlevo) a 30 cm (vpravo) události volného pádu. (B) Vyrovnané průměrné populační histogramy peri-událostí (vlevo) a latentní odchylky excitace (vpravo) neuronů typu 1 v odezvě na události volného pádu 10 cm (modrá čára; n = 15) a 30 cm (červená linie; . (C) Průběhy událostí a histogramy jiného typu neuronu 1 v reakci na události 0.5 sec (vlevo) a 1 sec (vpravo). (D) Čisté populační průměrné histogramy peri událostí (vlevo) a latentní odchylky excitace (vpravo) typu neuronů 1 v odezvě na 0.2 sec (zelená čára; n = 13), 0.5 sec (modrá čára; n = 20) sec (červená čára; n = 1). (E) Rastry a histogramy s dalšími událostmi jiného typu neuronu 1 v reakci na události s nízkou (levou) a vysokou intenzitou (vpravo). (F) Hladké populační průměrné peri-události histogramy (vlevo) a offset excitace špičkové míry střelby (vpravo) typ-1 neuronů v odezvě na low- (modrá linka, n = 9) a high-intensity (červená čára, n = 9) otřesy událostí. Typy chyb, sd; * *P<0.05, ***P-8, Studentské t-test.

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.g004

Podobně tyto typy neuronů typu 1 vykazovaly reakční vlastnosti závislé na délce trvání událostí třesu (Obrázek 4C a D). Průměrné počty otevíraných excitací byly 374 ± 25 ms (průměr ± sd, n = 13), 672 ± 52 ms (n = 20) a 1169 ± 35 ms (n = 14) pro události třesu pro 0.2, 0.5 a 1 sec, resp. (P<0.001, jednosměrná ANOVA). Následná práce studentů t-testy pro každé srovnání vykazovaly velmi významné rozdíly (Obrázek 4D, pravý panel). Nebyly však žádné významné rozdíly v rychlostech střelby v offsetových špičkách v různých trvání událostí třesu (P> 0.05; jednosměrná ANOVA). Také jsme měnili intenzitu otřesové události: neurony typu 1 vykazovaly o něco vyšší offsetový excitační vrchol v případě protřepání s vysokou intenzitou ve srovnání s nízkou intenzitou (Obrázek 4E a F; 29.1 ± 7.7 vs. 23.5 ± 9.5 Hz, průměr ± sd). Tyto výše uvedené výsledky naznačují, že reakce pravděpodobných dopaminových neuronů typu VTA typu-1 korelují s trváním strašlivých událostí a v menší míře s intenzitou strachových událostí.

Délka excitace neuronů typu dopaminergního typu typu 3 také korelovala s trváním strašlivých událostí. V reakci na události 10 a 30 cm volného pádu (Obrázek 5A a B), doba excitace byla 251 ± 29 ms (průměr ± sd, n = 8) a 345 ± 33 ms (n = 10)P<0.001, studentské t-test). V reakci na události 0.2, 0.5 a 1 sec třást (Obrázek 5C a D), buzení trvání neuronů typu 3 byla 294 ± 53 ms (n = 10), 573 ± 80 ms (n = 9) a 1091 ± 23 ms (n = 7)P<0.001, jednosměrná ANOVA). Následná práce studentů t-test vykazoval pro každé srovnání velmi významné rozdíly (Obrázek 5D, pravý panel). V reakci na různé intenzity událostí třesu vykazovaly neurony typu -3 vyšší vrchol excitace u událostí s vysokou intenzitou třepání ve srovnání s nízkointenzivními (Obrázek 5E a F; 24.2 ± 4.6 vs. 15.5 ± 1.3 Hz, průměr ± sd).

thumbnail

Obrázek 5. Odpovědi neuronů typu VTA typu-3 dopaminu k různým časům a intenzitě strašných událostí.

(A) Rastry pro každou událost (studie 1-20) a histogramy jednoho příkladu typ-3 neuron v odezvě na 10 cm (vlevo) a 30 cm (vpravo) události volného pádu. (B) Vyrovnané průměrné populační histogramy peri-událostí (vlevo) a latentní odchylky excitace (vpravo) neuronů typu 3 v odezvě na události volného pádu 10 cm (modrá čára; n = 8) a 30 cm (červená linie; . (C) Prohlížeče a histogramy sledujících události a histogramy stejného neuronu (jak je znázorněno v části A) v reakci na události 0.5 sec (vlevo) a 1 sec (pravé). (D) Čisté populační průměrné histogramy peri událostí (vlevo) a latentní odchylky excitace (vpravo) typu neuronů 3 v odezvě na 0.2 sec (zelená čára; n = 10), 0.5 sec (modrá čára; n = 9) sec (červená čára; n = 1). (E) Rastry a histogramy s dalšími událostmi jiného typu neuronu 3 v reakci na události s nízkou (levou) a vysokou intenzitou (vpravo). (F) Hladké populační průměrné peri-události histogramy (vlevo) a offset excitace špičkové míry střelby (vpravo) typ-3 neuronů v odezvě na low- (modrá linka, n = 5) a high-intensity (červená čára, n = 5) otřesy událostí. Typy chyb, sd; * *P<0.05, ***P-5, Studentské t-test.

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.g005

Společně tyto výsledky naznačují, že časové dynamické změny při spalování předpokládaných dopaminových neuronů VTA dobře korelovaly s dobou stimulace strachových událostí, s potlačením vypalování pro neurony typu 1 a typu-2 a zvýšené palby pro neurony typu 3. Jejich vystřelovací změny mohou také korelovat s intenzitou stimulace strašlivých událostí, ale do mnohem menší míry.

Integrované kódování událostí a kontextů

Mozok typicky zpracovává epizodické zkušenosti v kontextech prostředí, a to platí také pro návykové chování. Kontextová informace byla navržena jako důležitá pro citlivost dopaminových neuronů k odměňování předpovědí příznaků [26]. Zeptali jsme se, zda environmentální kontext hraje roli v kódování negativních událostí a co je důležitější, jak neurony dopaminových VTA reagují na stejnou podmíněnou bolest, ale jsou propojeny s odlišnými kontexty, které by předpovídaly opačný výsledek (např. Odměna vs. aversivní podněty) .

Proto jsme provedli další soubor pokusů, ve kterých byly myši podrobeny obousměrné kondicionaci (jak odměňování, tak averzní kondice). Jako podmíněný podnět (CS) jsme použili jeden neutrální tón pro spárování s odlišnými nepodmíněnými podněty (USA, buď s cukrovou peletkou nebo volným pádem) v různých prostředích (Obrázek 6A). Podstoupili jsme myši Pavlovskému kondicionování po dobu jednoho týdne, během kterého myši obdržely ~ 200 CS / US párování pro odměnu a averzivní kondicionování (viz Materiály a metody). Po tréninku se myši rychle přiblížily k nádobě na pelety cukru, obvykle v 3-10 sec (průměr 4.3 sec) po nástupu podmíněného tónu, ale bez zjevného přiblížení se k kontrolní misce, která neobdržela cukrové pelety, což naznačuje účinnost a specifičnosti asociativního odměňování (Obrázek 6B, levý panel). Na druhou stranu, v odezvě na podmíněný tón, který předpovídal událost volného pádu v komoře volného pádu, myši vykazovaly výrazný zvýšený zpětný pohyb po vyslechnutí podmíněného tónu (Obrázek 6B, pravý panel), což může odrážet vyhýbání se zvířeti nebo obranné chování [27]. Zvýšená odezva na strach / úzkost u těchto myší byla také patrná ze zvýšené defekce a močení v komoře volného pádu ve srovnání s odměnou nebo neutrálními komorami (Obrázek 6C).

thumbnail

Obrázek 6. Obousměrné kódování pozitivních a záporných signálů stejným podmíněným tónem v různých kontextech.

(A) Schéma experimentální paradigmatu pro obousměrné kondicionování. Jeden tón (5 kHz, 1 sec) byl použit v celém rozsahu: předpovídal dodávku cukrových pelet v kompenzační komoře (horní); předpovídala událost volného pádu v komoře volného pádu (střední); a v neutrální komoře (v dolní části) nic předpovídalo. (B) Vlevo, zpoždění příchodu po příjezdu po nástupu podmíněného tónu, který předpovídá dodávku cukru. Správně, myši vykazovaly signifikantně zvýšený zpětný pohyb po nástupu podmíněného tónu, který předpověděl událost volného pádu. (C) Aversion-like chování (časté defekace a močení) vyvolané v komoře volného pádu ve srovnání s odměnou nebo neutrální komorou. Typy chyb, sem; n = 10; * *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001, studentské t-test. (D, E) Rastry s opakovanými událostmi (studie 1-20) a histogramy dvou příkladů předpokládaných dopaminových neuronů VTA v odezvě na stejný podmíněný tón, který předpovídal podávání cukrových pelet (vlevo), které předpovídaly událost volného pádu (střední) předpovědět cokoliv (vpravo) s intervalem 1-2 h mezi relacemi. (F) Vyhlizené populační průměrné peri-eventové histogramy strachu-potlačených (typ-1 a 2) předpokládaných dopaminových neuronů v odezvě na stejný podmíněný tón, který předpovídal cukrovou peletu (levý panel, n = 16) , stejné neurony 16, jak je znázorněno na levém panelu) a to nepředvídalo nic (pravý panel, n = 10). Volný pád, výška 30 cm.

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.g006

Záznamy o neuronálních aktivitách u těchto podmíněných myší (po tréninku v týdnu 1) ukázaly, že předpokládané dopaminové neurony VTA významně reagovaly na podmíněný tón, který předpovídá cukrovou peletu v odměrové komoře (Obrázek 6D, levý panel). Je zajímavé, že stejné VTA neurony také spolehlivě reagovaly na stejný podmíněný tón, když předpovídal volný pád komory volného pádu (Obrázek 6D, střední panel). Když byl stejný podmíněný tón dodán myším v neutrální komoře, která nebyla spojena s žádnou událostí, neprodukovala významné změny v palbě (Obrázek 6D, pravý panel).

Celkem jsme zaznamenali dopaminové neurony potlačené strachem 16 (typ-1 a typ-2) myší, které byly podrobeny obousměrnému kondicionačnímu protokolu. Všechny tyto neurony vykazovaly významné zvýšení rychlostí spálení po nástupu podmíněného tónu, který spolehlivě předpovídal cukrovou peletu (Obrázek 6D-F, levé panely) (P<0.001, Wilcoxonův test se znaménkem). V reakci na stejný tón, který předpovídal událost volného pádu, vykázala polovina neuronů (8/16) významné snížení rychlosti střelby (Obrázek 6D, střední panel) (P<0.05, Wilcoxonův test se znaménkem), zatímco druhá polovina (8/16) vykázala krátký okamžitý aktivační vrchol (alespoň dvakrát vyšší než základní rychlost střelby a se z-skóre větším než 2) následovaným významným potlačením (Obrázek 6E, střední panel) (P<0.05, Wilcoxonův test se znaménkem). V reakci na stejný tón zastoupený v neutrální komoře došlo k velmi omezeným nebo žádným změnám v palbě (Obrázek 6D-F, pravé panely). Tyto výsledky naznačují, že předpokládané dopaminové neurony typ-1 a typu-2 VTA mohou obousměrně kódovat integrované pozitivní a negativní signály (podmíněná tónová a kontextová informace kombinovaná) zvýšením a snížením počtu výbojů.

Význam kontextu při vytváření odlišných podmíněných odpovědí byl také patrný u neuronů typu dopaminergního typu typu 3. Jako příklad neuron typu 3 významně reagoval na podmíněný tón, který byl spojen s cukrovou peletou v odměňovací komoře (Obrázek 7A, levý panel) nebo volný pád komory volného pádu (Obrázek 7A, střední panel). Na druhou stranu neprokázala žádnou změnu rychlosti střelby, když byl tón přehráván v neutrální komoře (Obrázek 7A, pravý panel). Populační analýza znovu potvrdila, že tyto neurony typu 3 zvýšily své odpalování na stejný podmíněný tón v komorách odměn a volných pádů (Obrázek 7B, levý a střední panel), ale nikoliv v neutrální komoře (Obrázek 7B, pravý panel) (P <0.05, studentské t-test). Souhrnně výše uvedené kontextuální experimenty naznačují, že informace reprezentované na úrovni VTA dopaminových neuronů jsou vysoce zpracovávány a bohatě integrovány k zakódování daného souboru pozitivních nebo negativních motivačních událostí spojených s environmentálními kontexty.

thumbnail

Obrázek 7. Odpovědi typu-3 dopaminergně podobných neuronů k pozitivním a negativním signálům prostřednictvím stejného podmíněného tónu v různých kontextech.

(A) Rastry v průběhu období (studie 1-20) a histogramy příkladného typu neuronu 3 v odezvě na stejný podmíněný tón, který předpovídal dodávání cukrových pelet (vlevo), který předpovídal událost volného pádu (střední) a která nepředvídala cokoli v neutrální komoře (vpravo). (B) Vyhlizené průměrné populační peri-události histogramů typu-3 neuronů (n = 6) v odezvě na stejný podmíněný tón, který předpovídal dodávku cukrových pelet (vlevo), který předpovídal volné pádu událost (střední), a to nic předpovědět nic že jo). Volný pád, výška 30 cm.

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.g007

Lahce nástupu odpovědi dopaminových neuronů VTA

Dále jsme se vydali na to, abychom prozkoumali latentní počáteční reakci předpokládaných dopaminových neuronů jak na odměnu, tak na strach. Průběh histogramů událostí 10 a 30 cm bez volného pádu a histogramů peri-událostí událostí 0.2, 0.5 a 1 se spojily pro individuální dopaminové neurony pro výpočet latence nástupu odpovědi. Latentnost nástupu odpovědi byla určena nejprve získáním průměrné rychlosti spalování (průměr) a standardní odchylky (sd) z košů 1000 (bin = 10 ms) bezprostředně před počátkem stimulace. Latentnost odezvy byla považována za čas odpovídající prvnímu zásobníku nejméně tří po sobě jdoucích kontejnerů s Z-skóre ≥ 2 po nástupu stimulace. Vzhledem k nízké výchozí rychlosti spalování dopaminového neuronu byly histogramy peri-událostí (bin = 10 ms) vyhlazeny Gaussovským filtrem (šířka filtru = koše 3) pro výpočet latence počátku odezvy suprese (latence nástupu odpovědi typu -1 a typu-2 neuronů na volný pád, protřepání a aversivní CS).

Naše výsledky ukázaly, že předpokládané dopaminové neurony typu 1 a typu 2 vykazovaly podobnou latenci nástupu nástupu k událostem s volným pádem a třesem (90.6 ± 31.3 ms versus 108.4 ± 48.6 ms, průměr ± sd) (Obrázek 8A a E). Neurony dopaminergního typu typu 3 také vykazovaly podobnou latenci nástupu reakce na dvě strachové události (43.5 ± 20.6 ms versus 46.8 ± 24.2 ms), stejně jako ke dvěma podmíněným podnětům (75.7 ± 19.0 ms vs. 62.9 ± 12.5 ms ) (Obrázek 8B, D a F). Na druhou stranu neurony typu 1 a typ-2 vykazovaly mnohem delší počáteční latenci počátku odezvy na averzivní CS v porovnání s latencí nástupu odpovědi (aktivace) na odměnu CS (181.6 ± 51.9 ms versus 67.1 ± 19.0 ms) (Obrázek 8C a E). Celkově byla počáteční latence počátku odezvy obvykle delší než počáteční latence nástupu aktivace pro jakékoliv srovnání (Obrázek 8E a F).

thumbnail

Obrázek 8. Počáteční latence odpovědi na předpokládané dopaminové neurony VTA.

(A) Počet latencí nástupu jednotlivých typů neuronů typu 1 a 2 dopaminu na události volného pádu a třesu. (B) Nástupní latence jednotlivých typů neuronů typu 3 dopaminu k volným pádům a otřesům. (C) Nástupní latence nástupu jednotlivých typů neuronů typu 1 a 2 dopaminu na odměnu CS, která předpovídá cukrovou peletu a odvrácenou CS, která předpokládala volný pád. (D) Nástupní latence nástupu jednotlivých neuronů typu 3 dopaminu k odměně CS, která předpovídala cukrovou peletu a averzitivní CS, která předpovídala volný pád. (E) Populační průměrná doba odezvy nástupu latencí typu 1 a 2 dopaminových neuronů (ze stejných údajů jako v A a C) a (F) neuronů typu 3 (ze stejných údajů jako v B a D). Lahve nástupu odpovědi u neuronů typu 1 / 2 na volné pády, otřesy a averzivní CS odpovídají latenci potlačení; zatímco ostatní odpovídají latenci aktivace. Typy chyb, sd

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.g008

Synchronizace mezi jedinečnými soubory VTA dopaminových neuronů

Vzhledem k tomu, že hladiny dopaminu v cílových oblastech byly často spojeny s různými kognitivními výsledky, bylo již dlouho předpokládáno, že synchronní vypalování dopaminových neuronů může představovat nervový mechanismus pro implementaci této neurální chemické strategie [28], [29]. Tento názor podporuje studie, které ukazují, že podskupiny dopaminových neuronů v substantia nigra pars compacta (SNc) vykazovaly spontánní synchronizovanou aktivitu [24], [30]. Použitím multi-tetrodového záznamu v našich experimentech jsme měli příležitost zkoumat dynamické korelace mezi současně zaznamenanými domnělými dopaminovými neurony ve VTA (s až pěti domnělými dopaminovými neurony zaznamenanými současně). Naše analýzy odhalily, že drtivá většina domnělých dopaminových neuronů vykazovala spontánně synchronizovanou palbu, bez ohledu na cyklus spánku a bdění zvířete (Obrázek 9). Například křížová korelace dvou současně zaznamenaných neuronů dopaminového typu typu 1 byla velmi významná (Obrázek 9A a B). Z analýzy shromážděných datových souborů a převážně většina (83%; 48/58 párů) současně zaznamenaných neuronů typu 1 vykázala významnou synchronizaci (vrchol z-skóre> 11) v časovém okně asi 100 ms bez ohledu na to, zda se myši volně chovaly nebo spaly (Obrázek 9C). Podobně došlo k významné synchronizaci mezi současně zaznamenanými dopaminovými neurony typ-1 a typu-2 (Obrázek 9D-F). Ze současně zaznamenaných párů typu neuronů typu 1 a typu 2 75% (6 / 8) z nich vykazovalo signifikantní synchronizaci, když se myši libovolně chovaly nebo spaly (Obrázek 9F).

thumbnail

Obrázek 9. Synchronizace mezi jedinečnými množinami předpokládaných dopaminových neuronů VTA.

(A) Rastry pro každou událost (studie 1-20) a histogramy dvou současně zaznamenaných neuronů typu 1 v reakci na událost volného pádu a (B) křížový korelogram mezi těmito dvěma neurony, když se myška volně chová. (C) Průměrné křížové korelace mezi současně zaznamenanými neurony typu 1 (dvojice 48 během volného chování a dvojice 35 během spánku). (D) Průběhy událostí a histogramy dvou současně zaznamenaných neuronů typ-1 a typu-2 v reakci na událost volného pádu a (E) křížový korelogram mezi těmito dvěma neurony během volného chování. (F) Průměrové křížové korelace mezi souběžně zaznamenanými neurony typ-1 a type-2 (dvojice 6 během volného chování a spánku). (G) Rastry a histogramy pro každou událost dvou současně zaznamenaných neuronů typu 3 v reakci na událost volného pádu a (H) křížový korelogram mezi těmito dvěma neurony během volného chování. (I) Průměrné křížové korelace mezi současně zaznamenanými neurony typu 3 (dvojice 15 během volného chování a dvojice 12 během spánku). (J) Průběhy událostí a histogramy dvou typů neuronů typu 1 a typu 3 (současně zaznamenaných z jedné tetrody) v reakci na událost volného pádu a (K) křížový korelogram mezi těmito dvěma neurony během volného chování. (L) Průměrové křížové korelace mezi současně zaznamenanými neurony typu 1 a typu 3 (dvojice 12 během volného chování a dvojice 10 během spánku). Volný pád, výška 30 cm.

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.g009

Kromě toho byla pozorována významná synchronizace v populaci neuronů typu dopaminových receptorů typu 3 (Obrázek 9G-I). Ze současně zaznamenaných dvojic neuronů typu dopaminového typu 3 79% (15 / 19) z nich vykazovalo významnou synchronizaci (Obrázek 9I). Na druhou stranu, když byly pro jejich vzájemné korelace vypočteny současně zaznamenané neurony typu 1 a typ-3 nebo typu-2 a typu-3 dopaminové neurony (n = 12), nezjistila se žádná významná synchronizaceObrázek 9J-L). Současně synchronizovaná aktivita mezi neurony dopaminových neuronů potlačených strachem (typ-1 a typ-2), stejně jako mezi strachem vybuzenými neurony typu 3 naznačuje, že různé subpopulace domnělých dopaminových neuronů mohou dostat odlišné vstupy z oddělených oblastí mozku a jsou integrovány do odlišných sítí [25], [31], [32].

Diskuse

Naše výše uvedené záznamy a analýzy souboru poskytly soubor důkazů o roli dopaminových neuronů při zpracování pozitivních i negativních zkušeností. Zjistili jsme, že VTA dopaminové neurony vykazují různé reakční vlastnosti a drtivá většina domnělých dopaminových neuronů reaguje jak na odměnu, tak na strašlivé podněty. Tato konvergentní strategie kódování pomocí dopaminových neuronů VTA je zajímavá ve světle vysoko citované studie u opiček opic, která ukazuje, že dopaminové neurony přednostně reagují na podněty s motivační hodnotou spíše než aversivní [33]. Averzivní podněty, jako je vzduchový puff použitý v této studii, jsou spíše mírným podnětem ve srovnání se dvěma strachovými událostmi použitými v našem experimentu. Někteří výzkumníci naznačují, že averzivní podněty, jako je vzduchový puff, nemusí vykazovat zápornou hodnotu, protože opice se mohou naučit blikat nebo zavírat oči k podmíněnému podnětu, aby se vyhnuli averznímu podnětu [9], [34]. Na druhé straně, nejnovější studie u vzhůru opic ukazují na existenci různých typů dopaminových neuronů v substantia nigra pars compacta (SNc) pro přenos jak pozitivních, tak negativních signálů [5], [9], [19]. Proto dopaminové neurony VTA a SNc mohou následovat jednotnou kódovací strategii pro konvergentní zpracování pozitivních a negativních motivačních signálů.

Ve studii VTA prokázala dřívější studie, že různé populace pravděpodobných dopaminových neuronů VTA byly aktivovány nebo potlačeny diferenciální úpravou strachu [35]. Nedávno bylo uvedeno, že dopaminové neurony nacházející se ve ventrální části VTA byly aktivovány nohami u anestetizovaných krys [36]. Nicméně tyto dvě studie nekontrolovaly, jak by stejné neurony dopaminu reagovaly na odměny nebo pozitivní události. Využíváním volně chovaných stavů našich záznamových myší jsme myši prezentovali pozitivní i negativní podněty a zjistili jsme, že drtivá většina dopaminových neuronů VTA reaguje na odměny a negativní zkušenosti.

Je důležité poznamenat, že naše současná extracelulární záznamová technika nemá schopnost vizualizovat různé typy předpokládaných dopaminových neuronů v našem experimentu. Odhadujeme, že neurony podobné typu dopaminergního typu 3 zaznamenané v našem experimentu se zdají být lokalizovány dorsálně nebo přední v oblasti VTA (Obrázek 1A, červené a fialové čtverce). Bylo však zaznamenáno, že alespoň párů 12 typů-1 / 2 a typu-3 neuronů bylo zaznamenáno současně a v několika případech zaznamenaných z jedné tetrody (např. Obrázek 3G; Obrázek 9J). K vyřešení tohoto problému bude možná zapotřebí dalších pečlivějších anatomických experimentů. Naše výsledky z probuzených volně se chovajících myší nicméně dále podporují představu, že zatímco většina domnělých dopaminových neuronů VTA vykazuje sníženou aktivitu, malá skupina dopaminergních neuronů může být aktivována negativními nebo averzními událostmi. Dopaminergní neurony typu 3 zaznamenané v našem experimentu sdílely více podobnosti s domnělými dopaminovými neurony typu 1/2 spíše než s neurony nedopaminovými: všechny tři typy neuronů vykazovaly nízkou základní rychlost střelby (0.5–10 Hz), relativně dlouhou interval mezi hroty (> 4 ms) a pravidelný vzor střelby. Na druhé straně, VTA nedopaminové neurony většinou vykazovaly vyšší základní rychlost střelby (> 10 Hz) a silnou modulaci pohybem [21]-[23]. V reakci na tyto dvě děsivé události většina těchto nedopaminových neuronů (> 70%) vykazovala významnou aktivaci a velkou rozmanitost vzorů dočasného střelby. Složitá základní aktivita, stejně jako vlastnosti odezvy těchto neuronů bez dopaminu na tyto dvě děsivé události, jsou nad rámec této diskuse.

Naše současné poznatky také poskytují několik nových poznatků o roli dopaminových neuronů VTA v pozitivní i negativní motivaci. Nejprve předpokládané dopaminové neurony VTA reagují na různé negativní podněty podobným způsobem u vzhůru zvířat. To znamená, že neurony, které reagovaly na volný pád, vždy reagovaly na otřesy podobným způsobem (potlačení typů 1 a neuronů typu-2, aktivace neuronů typu 3). Jednosměrné reakce na negativní události v daném typu dopaminových neuronů VTA jsou podobné jako reakce na širokou škálu nových a odměn souvisejících událostí [5], [37].

Druhým pozoruhodným rysem je silné odrazné znovuzískávání neuronů typu 1 dopaminu při ukončení volných pádů nebo otřesů. Toto offsetové buzení u volně chovajících zvířat může zakódovat informace, které odrážejí nejen úlevu při ukončení takových strašlivých událostí [38]-[40], ale možná i nějaké motivační signály (např. motivace k útěku). Stejně tak je také možné, že vzrůstající vzrušení může hrát důležitou roli při zapojení do vzrušujícího chování (např. Extrémní sporty, jízda Tower of Terror na Disney World). Je pozoruhodné poukázat na to, že aktivace odrazu dopaminového neuronu VTA byla popsána také při ukončení stimulačních stimulů u anestetizovaných krys [36]. Bude však velkým zájmem dále zkoumat funkční význam neuronu dopaminu v různých rizikových chováních.

Za třetí, předpokládané dopaminové neurony VTA vykazují dočasné dynamické aktivity, které úzce souvisí s dobou trvání strašlivých událostí. Použití změny časové aktivity pro kódování déle trvající události má zřejmě dobrý smysl, protože potlačení je velmi omezené kvůli nízké výchylkové rychlosti většiny dopaminových neuronů. To je zajímavé ve srovnání se zjištěním, že dopaminové neurony vykazují různé špičkové odpovědi na různé hodnoty odměn bolusů [41]. Při zvažování zdrojů, které pohánějí potlačení typu 1 a typ-2 dopaminových neuronů, nedávné studie naznačují, že vedlejší jádro (LHb) a GABAergic rostomedialové tegmentální jádro (RMTg) hrají důležité role [42]-[45]. Nejprve tato jádra vykazují protichůdné reakce na odměňující nebo averzní podněty ve srovnání s odpověďmi dopaminových neuronů na stejné podněty [42], [44]. Za druhé, dopaminové neurony jsou po aktivaci LHb nebo RMTg silně potlačeny [43], [45].

Začtvrté dále prozrazujeme, že neurony VTA dopaminu mohou vykazovat naprostou opačnou změnu ve vypalování podmíněným podnětem pro signalizaci buď odměn nebo strašných událostí, které se vyskytly v odlišných kontextech (Obrázek 6). To silně naznačuje, že nervové zpracování, které se vyskytuje na úrovni VTA, je vysoce integrované a kontextové informace jsou nedílnou součástí procesu kódování jak pozitivních, tak negativních zážitků. Toto zjištění je v souladu s anatomickými důkazy a předchozími hypotézami, že neurony VTA dostávají vysoce zpracované informace z forebrainových struktur, jako je hipokampus a prefrontální kortex [37], [46]-[48]. Tato integrace na vysoké úrovni zkušeností a událostí u neuronové populace VTA může vysvětlit, proč prostředí hraje takovou dominantní roli při vyvolávání touhy nebo posilování návyků.

Konečně, naše simultánní nahrávací techniky nám umožnily prokázat významnou korelaci mezi předpokládanými dopaminovými neurony typu 1 a typu 2, stejně jako mezi neurony typu 3. Specifičnost této synchronizace při spalování je velmi zajímavá vzhledem k možnému uspořádání sítě VTA. To naznačuje, že předpokládané dopaminové neurony VTA mohou využívat dvě vysoce specifické synchronizované strategie pro optimalizaci a dopaminovou účinnost přenosu a tím zajištění koordinované modulace downstream struktur, jako je nucleus accumbens. Nedostatek synchronizované aktivity mezi typu 3 a typem-1 / 2 neurony je v souladu s řadou dalších rozdílů mezi nimi, a to jak elektrofyziologicky, tak farmakologicky (Obrázek 3). Zvláště na rozdíl od předpokládaných dopaminových neuronů typu 1 a typu 2 vykazují téměř všechny (96%; 23 / 24) významné potlačení neurony typu 3 jinak vykazují excitaci agonisty dopaminového receptoru (Obrázek 3H). Je třeba poznamenat, že předběžné neurony dopaminu byly v předchozích studiích hlavně inhibovány nebo nebyly ovlivněny agonistou dopaminového receptoru. Pouze několik studií uvádí, že některé dopaminové neurony mohou být aktivovány agonisty dopaminových receptorů [24], [25], možná proto, že aktivované neurony byly v předchozích studiích jednoduše klasifikovány jako ne-dopaminové neurony. Pozoruhodné je, že malý počet VTA dopaminových neuronů, které jsou také TH-pozitivní, bylo popsáno jako aktivováno agonistou receptoru dopaminu [25]. Budoucí experimenty, možná s použitím optogenetiky, budou vyžadovány k potvrzení, zda ty strach-aktivované typu-3 neurony byly dopaminové neurony. A přijetí těchto neuronů typu 3 jako dopaminových neuronů by mělo být dodnes opatrné.

Stručně řečeno, ukážíme, že drtivá většina předpokládaných dopaminových neuronů VTA je schopná reagovat na odmítavé i od strachů pohnuté averzivní informace. Tyto předpokládané dopaminové neurony reagují na různé negativní události obdobným způsobem a co je důležitější, jejich časová délka dynamických změn střelby je úměrná délce trýznivých událostí. Předpokládané dopaminové neurony VTA také integrují podněty a kontextové informace pro rozlišení mezi odměnou a hroznými událostmi. Vezmeme-li dohromady, navrhujeme, aby VTA dopaminové neurony používaly konvergentní kódovací strategii na úrovni síťové populace pro zpracování jak pozitivních, tak negativních zkušeností. Takové konvergentní kódování zkušeností je také vysoce integrováno s podněty a environmentálními kontexty, které dále zvyšují behaviorální specifičnost.

Materiály a metody

Etické prohlášení

Všechna zvířata použitá v této studii byla podle postupů schválených Institutem pro péči o zvířata a užitím zvířat, Georgia Health Sciences University a pokrytá pod protokolem BR-07-11-001.

Předměty

Celkem bylo použito celkem 71 samců C57BL / 6J myší pro záznam a jednotlivě uloženo na tmavém cyklu 12-h světlo / 12-h. Pouze údaje z myší 24, ze kterých jsme zaznamenali předpokládané dopaminové neurony, byly použity v současných analýzách.

Operace

32kanálové (svazek 8 tetrod), ultralehké (váha <1 g), pohyblivé (šroubové) pole elektrod bylo konstruováno podobně jako dříve popsané [49]. Každá tetroda byla tvořena čtyřmi dráty Fe-Ni-Cr s průměrem 13-μm (Stablohm 675, Kalifornie Fine Wire, s impedancemi typicky 2-4 MΩ pro každý drát) nebo Platinum dráty 17-μm (90% Platinum 10% Iridium, Kalifornie Fine Wire, s impedancemi typicky 1-2 MΩ pro každý vodič). Jeden týden před chirurgickým zákrokem byly myši (3-6 měsíce staré) odebrány ze standardní klece a umístěny v přizpůsobených homecages (40 × 20 × 25 cm). V den operace byly myši anestetizovány ketamínem / Xylazinem (80 / 12 mg / kg, ip); elektrodové pole bylo potom implantováno k VTA v pravé hemisféře (3.4 mm posterior k bregmatu, 0.5 mm laterální a 3.8-4.0 mm ventrální k povrchu mozku) a zajištěno zubním cementem.

Zaznamenávání tetrodu a izolace jednotek

Dva nebo tři dny po operaci byly elektrody denně vyšetřovány na nervovou aktivitu. Pokud nebyly detekovány žádné dopaminové neurony, pole elektrod bylo pokročilo 40 ~ 100 μm denně, dokud jsme nemohli zaznamenat z předpokládaného dopaminového neuronu. Vícekanálový extracelulární záznam byl podobný záznamu popsanému dříve [49]. Stručně řečeno, hroty (filtrované při 250-8000 Hz, digitalizované na 40 kHz) byly zaznamenány během celého experimentálního procesu s využitím systému Plexon multichannel akvizice (Plexon Inc.). Chování myší bylo současně zaznamenáváno pomocí sledovacího systému Plexon CinePlex. Zaznamenané hroty byly izolovány pomocí softwaru Plexon OfflineSorter: pro nejlepší izolaci tetrodových záznamů hrotů špice byly použity různé parametry třídění špice (např. Analýza principových komponent, energetická analýza). Kombinace stability multi-tetrodového záznamu a technik izolace několika jednotek dostupných v OfflineSorteru (např. Principiální analýza komponent, energetická analýza) mohou být jednotlivé neurony VTA studovány velmi podrobně, v mnoha případech po dobu několika dní (Obrázek S1).

Strašné události

Dvě strašlivé události, volné pádu (od 10 a 30 cm) a třes (pro 0.2, 0.5 a 1 sec) byly náhodně provedeny v našich experimentech s intervalem typicky 1-2 hodin mezi relacemi. Na událost volného pádu jsme použili buď čtvercovou (10 × 10 × 15 cm) nebo kulatou komoru (11 cm v průměru, 15 cm na výšku). Pro události otřesů jsme použili kulatou komoru (12.5 cm v průměru a výšku 15 cm). V každé relaci volného pádu nebo roztřesení byla myš umístěna do prostoru pro volné pády nebo třepání (myš se mohla volně pohybovat uvnitř komor). Po 3 min habituation, byly provedeny pokusy 20 o volném pádu (nebo třepání) s intervalem 1-2 min mezi pokusy. Komora volného pádu byla zvednutá (buď 10 cm nebo 30 cm výška) a vázána na solenoidový systém (Magnetic Sensor Systems, Série S-20-125) před každou událostí volného pádu. Událost volného pádu byla dodána poskytnutím přesného mechanického ovládání (WPI, PulseMaster A300) systému solenoidu pro uvolnění závěsného lana. Komora volného pádu pak přistála na měkké podložce, která výrazně snižuje odraz a zabraňuje možnému poškození stability záznamu (Obrázky S2 a S3). Doba volného pádu byla vypočítána z rovnice: T = SQRT (2 × h / g), kde h je výška volného pádu a g je zrychlení zemské gravitace. S ohledem na zpoždění měkkého přistání byly odhadované doby volného pádu 10 a 30 cm 230, respektive 340 ms. Událost protřepávání byla zajištěna poskytnutím přesného mechanického ovládání vířivého stroje (mixér Thermolyne Maxi Mix II Type 37600) při maximální rychlosti 3000 otáček za minutu, pokud tomu tak nebylo u nízké intenzity, která byla přibližně 1500 otáček za minutu.

Vždy jsme sledovali stabilitu zaznamenaných jednotek zkoumáním průběhů špiček, základním stavem vypalování a distribucí clusterů špiček před událostmi i po nich, jakož i prostřednictvím všech experimentů. Do datových souborů jsme zahrnovali pouze zvířata, která splnila tato kritéria záznamu pro další analýzy dat. Jak je uvedeno v Obrázky S1, S2, a S3, dopaminové neurony uvedené v této studii byly stabilně zaznamenány a dobře izolovány během jak volného pádu, tak i třepání bez dočasné ztráty jednotky nebo hluku / artifaktu.

Zejména jsme učinili tři kroky, abychom zajistili, že hroty nebyly kontaminovány žádnými artefakty: 1) Snížili jsme zásahy do záznamu tím, že jsme uzemnili celý experimentální přístroj. Zjistili jsme, že elektrické artefakty generované v průběhu volného pádu a třepání byly na podobné úrovni jako v době pohybového průzkumu. 2) Další zbývající artefakty jsme zrušili klientem Plexon Referencing Client, který nám umožnil vybrat kanál bez viditelně dobrých jednotek jako referenční kanál. Tento výrazně eliminoval zvuky pozadí a artefakty. 3) Pokud byly ještě nějaké možné artefaktové průběhy, pak jsme je odstranili během předběžného zpracování bodových vln pomocí Plexon Offline Sorter, protože artefaktové průběhy byly velmi odlišné od vlnových průběhů neuronálních špiček.

Odměna a obousměrná klimatizace

Myši byly mírně omezeny před odměňováním. V podmínkách odměn byly myši umístěny do odměřovací komory (45 cm v průměru, 40 cm na výšku). Myši byly vycvičeny pro párování tónu (5 kHz, 1 sec) s následným podáním cukrových pelet po dobu nejméně dvou dnů (studie 40-60 za den, s intervalem 1-2 min mezi pokusy). Tón byl generován generátorem zvukových signálů A12-33 (vzestup a pád 5-ms, kolem 80 dB ve středu komory) (Coulbourn Instruments). Sáček obsahující cukr (14 mg) byl dodán potravinovým dávkovačem (ENV-203-14P, Med. Associates Inc.) a na konci tónu (druhý nádoba byla použita jako kontrola, kde nebyla nikdy přijata cukrová peleta).

V odděleném souboru experimentů byly myši vyškoleny pro obousměrnou kondicionaci (jak odměnu, tak i odvrácené podmínky). Kondenzovaný tón (5 kHz, 1 sec) byl identický, avšak v různých kontextech: během odměňování (v komoře odměny, 45 cm v průměru, 40 cm vysoký) byl tón spárován s dávkováním cukrových pelet; během averzivního kondicionování (v komoře volného pádu) byl stejný tón spárován s událostí volného pádu (30 cm vysoká). Myši byly trénovány po dobu jednoho týdne nebo více a byly vyváženy: polovina myší byla v den 1 a 2 ošetřena odměnou, po níž následovala averzivní úprava ve dnech 3 a 4 (studie 40-60 každý den); druhá polovina myší dostávala nepříznivé kondicionování v dnech 1 a 2, následovala kondiční odměna ve dnech 3 a 4 (studie 40-60 za den). Ve dnech 5 a později byly každý den v náhodném pořadí uvedeny tři sekce (20-30 pokusy na relaci), včetně kondice odměn, averzivní úpravy a ve třetí neutrální komoře (55 × 30 × 30 cm, obohacené o hračky ), kde tón nepředvídal nic. Interval mezi relacemi byl 1-2 hodin; interval mezi pokusy byl 1-2 min. Latentnost přístupu cukru / kontrolní nádoby po nástupu podmíněného tónu byla zkoumána v den 7. Latence delší než 60 sec byly považovány za 60 sec; v případě, že myš byla uvnitř kontejneru během kondiciovaného tónu, latence nebyla použita pro výpočet. Zpětné chování (hlava a / nebo končetiny, které se pohybují vzad) po zahájení podmíněného tónu byly také vyšetřeny v den 7.

Histologická kontrola záznamového místa

Po dokončení pokusů byla konečná poloha elektrody označena průchodem proudem 10-sec, 20-μA (Stimulus Isolator A365, WPI) dvěma elektrodami. Myši byly hluboce anestetizovány a perfundovány s fyziologickým roztokem 0.9% následovaným 4% paraformaldehydem. Mozky byly poté odstraněny a následně fixovány v paraformaldehydu nejméně po dobu 24 h. Mozky byly rychle zmrazeny a nakrájeny na kryostat (50-μm koronální sekce) a obarveny krezylovou fialou. Histologické experimenty byly prováděny na myších 21 (u jiných 3 myší nebyly sekrety mozku bohužel dobře připraveny). Naše výsledky z histologie potvrzují, že dopaminové neurony byly zaznamenávány z oblasti VTA u myší 17 az hraniční oblasti VTA-SNc u myší 4 (Obrázek 1A).

Analýza dat

Tříděné neurální hroty byly zpracovány a analyzovány v programech NeuroExplorer (Nex Technologies) a Matlab. Dopaminové neurony byly klasifikovány na základě následujících tří kritérií: 1) nízká základní rychlost střelby (0.5–10 Hz); 2) relativně dlouhý interval mezi špičkami (všechny klasifikované domnělé dopaminové neurony jsou s ISI> 4 ms v rámci úrovně spolehlivosti ≥ 99.8%). Nejkratší ISI, kterou jsme zaznamenali, byla 4.1 ms za jakýchkoli podmínek v našem experimentu (pro výpočet nejkratší ISI byly použity pouze dobře izolované jednotky s amplitudou ≥ 0.4 mV). Průměrná nejkratší ISI byla 6.8 ± 2.2 ms (průměr ± sd; n = 36). Naproti tomu ISI pro neurony bez dopaminu může být krátká až 1.1 ms; 3) pravidelný vzor střelby, když se myši chovaly volně (fluktuace <3 Hz). Zde fluktuace představuje směrodatnou odchylku (sd) hodnot sloupcových hodnot histogramu rychlosti střelby (bin = 1 s; zaznamenaná po dobu nejméně 600 s). Kromě toho bylo zjištěno, že drtivá většina (89%; 56/63) testovaných klasifikovaných dopaminových neuronů vykazovala významnou aktivaci v reakci na tón předpovídající odměnu (Obrázek 2E a F). Bylo také zjištěno, že většina testovaných neuronů dopaminových neuronů (70%, 23 / 33, typ-1 a 2) vykazuje signifikantní potlačení (≤ 30% výchozí rychlosti vypalování) a další neurony 27% typu-3 = 9) ukázala aktivaci (Obrázek 3H). Na druhou stranu, ne-dopaminové neurony VTA vykazovaly omezenou nebo žádnou změnu rychlosti spalování pomocí agonistů dopaminového receptoru (Obrázek 3I). Poločas AP šířky hrotových křivek byly měřeny od žlabů po následující píky akčního potenciálu (Obrázek 1B). Poloviční šířky AP širší než 0.8 ms byly považovány za 0.8 ms. Pro výpočet pravděpodobnosti výbuchu dopaminových neuronů byla použita základní aktivita, když se myši chovaly volně podle dříve stanovených kritérií (nástup výbuchu, ISI ≤ 80 ms; offset výbuchu, ISI ≥ 160 ms) [50].

Změny neuronální aktivity na podmíněné a nepodmíněné podněty byly srovnávány s kontrolním obdobím 10-sektem před nástupem stimulace v každé studii s vybraným časovým oknem (v závislosti na délce podnětů) pomocí Wilcoxonovu signalizačnímu testu. U událostí 10 a 30 cm volného pádu byly časové okna 100-230 a 100-340 ms po nástupu události volného pádu; pro události 0.2, 0.5 a 1 sec byly časové okénky 100-200, 100-500 a 100-1000 ms po zahájení události třesu (bylo zjištěno, že několik neuronů typu dopaminu typu 1 / 2 , ~ 10%, také ukázala malou aktivaci během počátečního 100 ms hned po náběhu událostí volného pádu a třesu). Pro úpravu odměn bylo časové okno 50-600 ms po náběhu podmíněného tónu; pro odvrácenou úpravu bylo časové okno 200-600 ms po začátku podmíněného tónu.

Prohlídky s opakovanými událostmi (studie 1-20, shora dolů) a histogramy byly provedeny v NeuroExplorer (Nex Technologies). Všechna vyhlazení byla prováděna v NeuroExploreru pomocí Gaussova filtru (šířka filtru = koše 3). Křížové korelace byly prováděny mezi současně zaznamenanými páry neuronů dopaminu, když se myši volně chovaly (bez vnějších podnětů) nebo spaly ve domě. Pro výpočet z-skóre špičkové hodnoty vzájemné korelace byly histogramy vzájemné korelace vyhlazeny, aby se dosáhlo vrcholové hodnoty; střední a standardní odchylky byly získány z promíchávaných (randomizovaných) hrotů v Matlabu [51]. Je třeba poznamenat, že synchronizované jednotky představují spíše různé dopaminové neurony než stejný neuron. Vyloučili jsme možnost, že synchronizované jednotky byly zaznamenány nebo kontaminovány stejným neuronem (kdyby se to stalo, došlo by ostrý vrchol v době vdovy o ~ 1 ms namísto ~ 100 ms, jak je ukázáno v Obrázek 9).

Podpůrné informace

Obrázek_S1.tif

VPA dopaminové neurony jsou stabilně zaznamenávány a dobře izolovány. (A) Příklad dobře izolovaného typu dopaminového neuronu typu 1 (modré tečky) v 2-dimenzionální analýze hlavních složek a jeho reprezentativních průbězích (zaznamenaných tetrodou) v den 1 (horní panel) a den 2 (dolní panel) . Izolace Spike byla provedena pomocí Plexon OfflineSorter (Plexon Inc. Dallas, TX). PC1 a PC2 představují první a druhou hlavní součást. Modré tečky představují jednotlivé špičky pro izolovaný dopaminový neuron; černé tečky ukazují jednotlivé špičky pro jiné neurony VTA. (B) Příklad dobře izolovaného typu dopaminového neuronu typu 2 (modré tečky) a jeho reprezentativních průběhů v den 1 (horní panel) a den 2 (spodní panel). (C) Příklad dobře izolovaného neuronu dopaminového typu 3 (modré body) a jeho reprezentativních průběhů v den 1 (horní panel) a den 2 (spodní panel).

Obrázek S1.

VPA dopaminové neurony jsou stabilně zaznamenávány a dobře izolovány. (A) Příklad dobře izolovaného typu dopaminového neuronu typu 1 (modré tečky) v 2-dimenzionální analýze hlavních složek a jeho reprezentativních průbězích (zaznamenaných tetrodou) v den 1 (horní panel) a den 2 (dolní panel) . Izolace Spike byla provedena pomocí Plexon OfflineSorter (Plexon Inc. Dallas, TX). PC1 a PC2 představují první a druhou hlavní součást. Modré tečky představují jednotlivé špičky pro izolovaný dopaminový neuron; černé tečky ukazují jednotlivé špičky pro jiné neurony VTA. (B) Příklad dobře izolovaného typu dopaminového neuronu typu 2 (modré tečky) a jeho reprezentativních průběhů v den 1 (horní panel) a den 2 (spodní panel). (C) Příklad dobře izolovaného neuronu dopaminového typu 3 (modré body) a jeho reprezentativních průběhů v den 1 (horní panel) a den 2 (spodní panel).

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.s001

(TIF)

Obrázek S2.

Žádná dočasná ztráta jednotky během událostí volného pádu a otřesů. (A) Odpovědi čtyř současně zaznamenaných VTA dopaminových a nedopaminových neuronů během událostí volného pádu. Všimněte si, že jednotky zaznamenané ze stejné tetrody mohou vykazovat opačné reakce (např. Tetroda # 5 jednotek 1 & 2; tetroda # 8 jednotek 1 & 2), což naznačuje, že záznam byl stabilní bez dočasných ztrát jednotek. (B) Odpovědi stejných čtyř neuronů VTA během otřesů. (C) Reprezentativní křivky pro stejné čtyři neurony VTA 1 hodinu před, během relace události volného pádu a otřesů a 1 hodinu po ní.

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.s002

(TIF)

Obrázek S3.

Žádné kontaminaci hlukem / artefaktem při volném pádu a potřísnění. (A) Odpovědi příkladného předpokládaného dopaminového neuronu (typ-1) a jeho průběhů před (1 sec), během (1 sec) a po (1 sec) události volného pádu a třesu. Všimněte si, že křivky nezaznamenaly významnou změnu po volném pádu a třepání, což naznačuje, že nedošlo k žádné kontaminaci hlukem / artefaktem. (B) Odpovědi jiného předpokládaného dopaminového neuronu (typ-3) a jeho průběhů před (1 sec), během (1 sec) a po (1 sec)

dva: 10.1371 / journal.pone.0017047.s003

(TIF)

Poděkování

Děkujeme Dr. Rhe-Bethovi Markowitzovi za úpravu našeho rukopisu a Kun Xie za poskytnutí technické podpory.

Autorské příspěvky

Koncipoval a navrhl experimenty: DVW JZT. Provedl experimenty: DVW. Analyzovala data: DVW JZT. Napsal papír: DVW JZT.

Reference

  1. 1. Berridge KC, Robinson TE (1998) Jaká je role dopaminu v odměně: hedonický dopad, učení se odměňování nebo stimulační podněcování? Brain Res Rev 28: 309-369.
  2. 2. Ikemoto S, Panksepp J (1999) Úloha jádra accumbens dopamine v motivovaném chování: sjednocující interpretace se zvláštním zřetelem k odměňování. Brain Res Rev 31: 6-41.
  3. Zobrazit článek
  4. PubMed / NCBI
  5. Google Scholar
  6. Zobrazit článek
  7. PubMed / NCBI
  8. Google Scholar
  9. Zobrazit článek
  10. PubMed / NCBI
  11. Google Scholar
  12. Zobrazit článek
  13. PubMed / NCBI
  14. Google Scholar
  15. Zobrazit článek
  16. PubMed / NCBI
  17. Google Scholar
  18. Zobrazit článek
  19. PubMed / NCBI
  20. Google Scholar
  21. Zobrazit článek
  22. PubMed / NCBI
  23. Google Scholar
  24. Zobrazit článek
  25. PubMed / NCBI
  26. Google Scholar
  27. Zobrazit článek
  28. PubMed / NCBI
  29. Google Scholar
  30. Zobrazit článek
  31. PubMed / NCBI
  32. Google Scholar
  33. Zobrazit článek
  34. PubMed / NCBI
  35. Google Scholar
  36. Zobrazit článek
  37. PubMed / NCBI
  38. Google Scholar
  39. Zobrazit článek
  40. PubMed / NCBI
  41. Google Scholar
  42. Zobrazit článek
  43. PubMed / NCBI
  44. Google Scholar
  45. Zobrazit článek
  46. PubMed / NCBI
  47. Google Scholar
  48. Zobrazit článek
  49. PubMed / NCBI
  50. Google Scholar
  51. Zobrazit článek
  52. PubMed / NCBI
  53. Google Scholar
  54. Zobrazit článek
  55. PubMed / NCBI
  56. Google Scholar
  57. Zobrazit článek
  58. PubMed / NCBI
  59. Google Scholar
  60. Zobrazit článek
  61. PubMed / NCBI
  62. Google Scholar
  63. Zobrazit článek
  64. PubMed / NCBI
  65. Google Scholar
  66. Zobrazit článek
  67. PubMed / NCBI
  68. Google Scholar
  69. Zobrazit článek
  70. PubMed / NCBI
  71. Google Scholar
  72. Zobrazit článek
  73. PubMed / NCBI
  74. Google Scholar
  75. Zobrazit článek
  76. PubMed / NCBI
  77. Google Scholar
  78. Zobrazit článek
  79. PubMed / NCBI
  80. Google Scholar
  81. Zobrazit článek
  82. PubMed / NCBI
  83. Google Scholar
  84. Zobrazit článek
  85. PubMed / NCBI
  86. Google Scholar
  87. Zobrazit článek
  88. PubMed / NCBI
  89. Google Scholar
  90. Zobrazit článek
  91. PubMed / NCBI
  92. Google Scholar
  93. Zobrazit článek
  94. PubMed / NCBI
  95. Google Scholar
  96. Zobrazit článek
  97. PubMed / NCBI
  98. Google Scholar
  99. Zobrazit článek
  100. PubMed / NCBI
  101. Google Scholar
  102. Zobrazit článek
  103. PubMed / NCBI
  104. Google Scholar
  105. Zobrazit článek
  106. PubMed / NCBI
  107. Google Scholar
  108. Zobrazit článek
  109. PubMed / NCBI
  110. Google Scholar
  111. Zobrazit článek
  112. PubMed / NCBI
  113. Google Scholar
  114. Zobrazit článek
  115. PubMed / NCBI
  116. Google Scholar
  117. Zobrazit článek
  118. PubMed / NCBI
  119. Google Scholar
  120. Zobrazit článek
  121. PubMed / NCBI
  122. Google Scholar
  123. Zobrazit článek
  124. PubMed / NCBI
  125. Google Scholar
  126. Zobrazit článek
  127. PubMed / NCBI
  128. Google Scholar
  129. Zobrazit článek
  130. PubMed / NCBI
  131. Google Scholar
  132. Zobrazit článek
  133. PubMed / NCBI
  134. Google Scholar
  135. Zobrazit článek
  136. PubMed / NCBI
  137. Google Scholar
  138. Zobrazit článek
  139. PubMed / NCBI
  140. Google Scholar
  141. Zobrazit článek
  142. PubMed / NCBI
  143. Google Scholar
  144. Zobrazit článek
  145. PubMed / NCBI
  146. Google Scholar
  147. Zobrazit článek
  148. PubMed / NCBI
  149. Google Scholar
  150. Zobrazit článek
  151. PubMed / NCBI
  152. Google Scholar
  153. 3. Wise RA (2004) Dopamin, učení a motivace. Nat Rev Neurosci 5: 483-494.
  154. 4. Joshua M, Adler A, Bergman H (2009) Dynamika dopaminu v řízení chování motorů. Curr Opin Neurobiol 19: 615-620.
  155. 5. Schultz W (2007) Vícenásobné dopaminové funkce v různých časových cyklech. Annu Rev Neurosci 30: 259-288.
  156. 6. Pan WX, Schmidt R, Wickens JR, Hyland BI (2005) Dopaminové buňky reagují na předvídané události během klasické kondicionace: důkaz o stopách způsobilosti v síti pro získávání odměn. J Neurosci 25: 6235-6242.
  157. 7. Bayer HM, Glimcher PW (2005) Midbrain dopaminové neurony kódují kvantitativní chybový signál předpovědi odměn. Neuron 47: 129-141.
  158. 8. Roesch MR, Calu DJ, Schoenbaum G (2007) Dopaminové neurony zakódují lepší volbu u potkanů, kteří rozhodují mezi různě odloženými nebo velkými odměnami. Nat Neurosci 10: 1615-1624.
  159. 9. (HNUMX) Dopaminergní neurony středního mozku a striatální cholinergní interneurony kódují rozdíl mezi odměnou a averzními událostmi v různých epochách pravděpodobnostních klasických podmíněných studií. J Neurosci 2008: 28-11673.
  160. 10. Di Chiara G, Imperato A (1988) Lék užívaný člověkem přednostně zvyšuje koncentrace synaptických dopaminů v mezolimbickém systému volně se pohybujících krys. Proc Natl Acad Sci USA 85: 5274-5278.
  161. 11. Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ (2006) Neurální mechanismy závislosti: role odměňování a paměti. Annu Rev Neurosci 29: 565-598.
  162. 12. Everitt BJ, Robbins TW (2005) Neuronové systémy výztuže pro drogovou závislost: od akcí k návykům k nátlaku. Nat Neurosci 8: 1481-1489.
  163. 13. Roitman MF, Wheeler RA, Wightman RM, Carelli RM (2008) Chemické reakce v reálném čase v nucleus accumbens odlišit odměňující a averzní podněty. Nat Neurosci 11: 1376-1377.
  164. 14. Ventura R, Morrone C, Puglisi-Allegra S (2007) Prefrontální / akumbalový katecholaminový systém určuje motivační povahu výnosu jak pro odměny, tak pro odmítavé stimuly. Proc Natl Acad Sci USA 104: 5181-5186.
  165. 15. Diana M, Pistis M, Carboni S, Gessa GL, Rossetti ZL (1993) Hluboké snížení mezolimbické dopaminergní neuronální aktivity při abstinenčním syndromu u potkanů: elektrofyziologické a biochemické důkazy. Proc Natl Acad Sci USA 90: 7966-7969.
  166. 16. Levita L, Dalley JW, Robbins TW (2002) Nucleus accumbens dopamin a naučený strach se vrátil; přehled a některé nové poznatky. Behav Brain Res 137: 115-127.
  167. 17. Pezze MA, Feldon J (2004) Mesolimbické dopaminergní dráhy v podmínkách strachu. Prog Neurobiol 74: 301-320.
  168. 18. Cools R, Lewis SJ, Clark L, Barker RA, Robbins TW (2007) L-DOPA narušuje aktivitu v nucleus accumbens během reverzního učení u Parkinsonovy choroby. Neuropsychopharmacology 32: 180–189.
  169. 19. Matsumoto M, Hikosaka O (2009) Dva typy dopaminových neuronů vykazují výrazně pozitivní a negativní motivační signály. Příroda 459: 837-841.
  170. 20. Lin L, Osan R, Shoham S, Jin W, Zuo W a kol. (2005) Identifikace kódovacích jednotek na úrovni sítě pro reprezentaci epizodických zkušeností v hippocampu v reálném čase. Proc Natl Acad Sci USA 102: 6125-6130.
  171. 21. Miller JD, Farber J, Gatz P, Roffwarg H, německý DC (1983) Činnost mezencefalického dopaminu a ne-dopaminových neuronů v průběhu fáze spánku a chůze u potkanů. Brain Res 273: 133-41.
  172. 22. Kiyatkin EA, Rebec GV (1998) Heterogenita neuronů ventrální tegmentové oblasti: jednopodlažní záznam a iontoforéza u vzrušujících, neomezených krys. Neurovědy 85: 1285-1309.
  173. 23. Lee RS, Steffensen SC, Henriksen SJ (2001) Vypouštěcí profily ventrální tegmentální oblasti GABA neuronů během pohybu, anestézie a cyklu spánku-bdění. J Neurosci 21: 1757-1766.
  174. 24. Hyland BI, Reynolds JN, Hay J, Perk CG, Miller R (2002) Režimy spalování buněk dopaminu středního mozku u volně se pohybujících krys. Neurovědy 114: 475-492.
  175. 25. Margolis EB, Mitchell JM, Ishikawa J, Hjelmstad GO, Fields HL (2008) Midbrain dopaminové neurony: projektivní cíl určuje trvání akčního potenciálu a inhibici receptoru dopaminu D (2). J Neurosci 28: 8908-8913.
  176. 26. Nakahara H, Itoh H, Kawagoe R, Takikawa Y, Hikosaka O (2004) Dopaminové neurony mohou představovat chybu predikce závislou na kontextu. Neuron 41: 269-280.
  177. 27. Depaulis A, Keay KA, Bandler R (1992) Podélná neuronová organizace obranných reakcí v oblasti středního mozku periaqueduktální šedé oblasti potkana. Exp Brain Res 90: 307-318.
  178. 28. Wilson CJ, Callaway CH (2000) Spojený model oscilátoru dopaminových neuronů substantia nigra. J Neurophsiol 83: 3084-3100.
  179. 29. Komendantov AO, Canavier CC (2002) Elektrická spojka mezi dopaminovými neurony středního mozku modelu: účinky na vzorec a synchrónii. J Neurofyziol 87: 1526-1541.
  180. 30. Joshua M, Adler A, Prut Y, Vaadia E, Wickens JR a kol. (2009) Synchronizace dopaminergních neuronů středního mozku je posílena odměňováním událostí. Neuron 62: 695-704.
  181. 31. Pole HL, Hjelmstad GO, Margolis EB, Nicola SM (2007) Neurony ventrální tegmentální oblasti v naučeném chování a pozitivní výztuži. Annu Rev Neurosci 30: 289-316.
  182. 32. Lammel S, Hetzel A, Häckel O, Jones I, Liss B a kol. (2008) Jedinečné vlastnosti mezoprefrontálních neuronů v rámci dvojitého mezokorticolimbického dopaminového systému. Neuron 57: 760-773.
  183. 33. Mirenowicz J, Schultz W (1996) Preferenční aktivace dopaminových neuronů středního mozku než averzními podněty. Příroda 379: 449-451.
  184. 34. Frank MJ, Surmeier DJ (2009) Do substantia nigra dopaminergní neurony rozlišují mezi odměnou a trestem? J Mol buňky buňky 1: 15-16.
  185. 35. Guarraci FA, Kapp BC (1999) Elektrofyziologická charakterizace dopaminových neuronů ventrální tegmentální oblasti v průběhu diferenciální pavalovské obavy ze stavby ve vzhůru králičích. Behav Brain Res 99: 169-179.
  186. 36. Brischoux F, Chakraborty S, Brierley DI, Ungless MA (2009) Fázická excitace dopaminových neuronů v ventrální VTA pomocí škodlivých podnětů. Proc Natl Acad Sci USA 106: 4894-4899.
  187. 37. Lisman JE, Grace AA (2005) Hipokampální-VTA smyčka: ovládání vstupu informací do dlouhodobé paměti. Neuron 46: 703-713.
  188. 38. Solomon RL, Corbit JD (1974) Protivníková teorie motivace: I. časová dynamika vlivu. Psycholog Rev 81: 119-145.
  189. 39. Seymour B, O'Doherty JP, Koltzenburg M, Wiech K, Frackowiak R, et al. (2005) Oponentní apetitivní averzní nervové procesy jsou základem prediktivního učení úlevy od bolesti. Nat Neurosci 8: 1234–1240.
  190. 40. Baliki MN, Geha PY, pole HL, Apkarian AV (2010) Predikce hodnoty bolesti a analgezie: odpověď nucleus accumbens na škodlivé stimulační změny za přítomnosti chronické bolesti. Neuron 66: 149-160.
  191. 41. Tobler PN, Fiorillo CD, Schultz W (2005) Adaptivní kódování hodnoty odměny dopaminovými neurony. Věda 307: 1642-1645.
  192. 42. Matsumoto M, Hikosaka O (2007) Laterální habenula jako zdroj negativních signálů odměn v dopaminových neuronech. Příroda 447: 1111-1115.
  193. 43. Ji H, Shepard PD (2007) Boční stimulace habenula inhibuje dopaminové neurony středního mozku potkana mechanismem zprostředkovaným receptorem GABA (A). J Neurosci 27: 6923-6930.
  194. 44. JMT, Fields HL, Baxter MG, Saper CB, Holland PC (2009) Pestromedialové tegmentové jádro (RMTg), GABAergic aferent na dopaminové neurony středního mozku, kóduje averzivní stimuly a inhibuje reakce motoru. Neuron 61: 786-800.
  195. 45. Joux TC, Geisler S, Marinelli M, Degarmo BA, Zahm DS (2009) Mezopontinní rostlinné tegmentové jádro: struktura zaměřená na laterální habenula, která se projevuje na ventrální tegmentální ploše tsai a substantia nigra compacta. J Comp Neurol 513: 566-596.
  196. 46. Karreman M, Moghaddam B (1996) Prefrontální kůra reguluje bazální uvolňování dopaminu v limbickém striatu: efekt zprostředkovaný ventrální tegmentální oblastí. J Neurochem 66: 589-598.
  197. 47. Carr DB, Sesack SR (2000) Projekce od prefrontální kůry krys do ventrální tegmentální oblasti: cílová specifičnost v synaptických souvislostech s mezoakcumbeny a mezokortikálními neurony. J Neurosci 20: 3864-3873.
  198. 48. Berridge KC (2007) Debata o roli dopaminu v odměně. Psychopharmacology 191: 391–431.
  199. 49. Lin L, Chen G, Xie K, Zaia KA, Zhang S a kol. (2006) Záznam velkého neurálního souboru v mozcích volně se chovajících myší. Metody J Neurosci 155: 28-38.
  200. 50. Grace AA, Bunney BS (1984) Kontrola vzoru střelby v neuronech nigrálních dopaminů: spálení. J Neurosci 4: 2877-2890.
  201. 51. Narayanan NS, Laubach M (2009) Metody pro studium funkčních interakcí mezi populacemi neuronů. Metody Mol Biol 489: 135-165.
  202. 52. Paxinos G, Franklin KBJ (2001) Myší mozok ve stereotaxických souřadnicích, ed. 2. Londýn: Academic Press.