fonto
Fako de Neŭroscienco, Universitato de Pittsburgh, Pittsburgh, PA 15260, Usono.
abstrakta
Adoleskantoj ofte respondas malsame ol plenkreskuloj al samaj elstaraj instigaj kuntekstoj, kiel samideanaj interagoj kaj plaĉaj stimuloj. Delimigi la neŭrajn prilaborajn diferencojn de adoleskantoj estas kritika por kompreni ĉi tiun fenomenon, same kiel la bazojn de seriozaj kondutaj kaj psikiatriaj vundeblecoj, kiel drogaj misuzoj, humoro-malordoj, kaj skizofrenio. Ni kredas, ke ŝanĝoj ligitaj al aĝoj de la maniero, kiel prilaboritaj elstaraj stimuloj en ĉefaj cerbaj regionoj, povus subteni la unikajn predilektojn kaj vundeblecojn de adoleskeco. Ĉar motivita konduto estas la centra afero, estas kritike, ke komparoj kun cerba aktiveco estu agataj dum motivaj kuntekstoj. Ni komparis unu-unuajn aktivecojn kaj lokajn kampajn potencialojn en la kerno accumbens (NAc) kaj dorsal striatum (DS) de adoleskaj kaj plenkreskaj ratoj dum rekompenco-instrumenta tasko. Ĉi tiuj regionoj okupiĝas pri instigita lernado, rekompenc-prilaborado kaj agado-elekto. Ni raportas adoleskajn neŭrajn prilaboradajn diferencojn en la DS, regiono ĝenerale asociita pli kun lernado ol rekompenca prilaborado en plenkreskuloj. Specife, adoleskantoj, sed ne plenkreskuloj, havis grandan proporcion de neŭronoj en la DS, kiuj aktivis antaŭ atingo de rekompenco. Pli similaj respondaj padronoj estis observitaj en NAc de la du aĝaj grupoj. DS-unuaklasaj agadaj diferencoj estis trovitaj malgraŭ similaj lokaj kampaj eblaj osciloj. Ĉi tiu studo pruvas, ke en adoleskantoj, regiono kritike implikita en lernado kaj kutima formado tre respondas al rekompenco. Ĝi tiel sugestas mekanismon por kiel rekompencoj povas formi adoleskan konduton malsame, kaj por iliaj pliigitaj vundeblecoj al afektaj malordoj.
Dum adoleskeco okazas multego da neŭroevoluaj ŝanĝoj (1) kiuj eble influas kiel elstaraj eventoj, kiel rekompencaj stimuloj, estas prilaboritaj. Tiaj ŝanĝoj de neŭra prilaborado povus bazi iujn el la oftaj kondutismaj antaŭdiroj vidataj en adoleskantoj tra mamulaj specioj, kiel ekzemple pliigita risko (1-5), Tiel kiel la pliigitaj inklinoj al disvolvi malordojn kiel toksomanio, depresio kaj skizofrenio (6-8). Antaŭ ol ni povas kompreni la neŭrajn substratojn de ĉi tiuj vundeblecoj, ni devas unue lerni pli pri la tipaj neŭraj prilaboraj ŝablonoj de la adoleska cerbo, kompare kaj kontraste kun tiuj de la plenkreskulo.
Esence ĉiu konduta kaj psikiatria vundebleco de adoleskeco estas ŝajna dum motivaj kuntekstoj. Tial gravas kompari la neŭralan agadon de adoleskantoj kun tiu de plenkreskuloj dum motivita konduto. Motivita konduto estas ago, kiu faciligas ĝustigon en la fizika rilato inter organismo kaj stimuloj (ekz., La probablo de aŭ proksimeco al aparta rekompenco) (9). Tiaj kondutaj kuntekstoj tamen nature komplikos la analizon de neŭrala agado: Kiel ni scias, ke neŭraj diferencoj ne nur reflektas kondutan rendimentan diferencon inter la du aĝaj grupoj? Ĉu diferenco en neŭrala prilaborado simple kaŭzas kondutan konfuzon, aŭ ĉu ekzistas pli bazaj diferencoj en la manieroj, ke adoleskantoj kodas kaj prilaboras elstarajn eventojn en instiga kunteksto? Ni realigis in vivo-unu-elektrofiziologian registradon por kompari la neŭralan agadon de adoleskantoj kun tiu de plenkreskuloj dum elstaraj eventoj, kiam konduta agado estis nedistingebla inter la du grupoj (ekz. Rekompencas rekuperi latencojn en malfruaj kunsidoj kiam la tasko estis bone lernita). Farante ĉi tion, ni efike uzis "kondutan krampon", kiu permesis al ni identigi fundamentajn aĝ-rilatajn prilaborajn diferencojn, kiuj ne konfuziĝis pro agado.
Kvankam multe de la adoleska cerbo ankoraŭ estas ekzamenita tiamaniere, ni koncentriĝis sur la dorsal striatum (DS) kaj kerno accumbens (NAc) pro ilia centra rolo en instigita konduto. Kune, ĉi tiuj cerbaj regionoj okupiĝas pri asocia lernado, formado de kutimoj, prilaborado de rekompencoj kaj adapta kontrolo de kondutaj padronoj (10-13). La striato ricevas projekciojn de kortikaj regionoj implikitaj en sensoraj, motoraj kaj kognaj procezoj (14), same kiel dopaminergiaj enigaĵoj (15). La NAc, parto de la ventrala striatumo, ricevas aferojn de la amigdala (16) kaj kortekso prefrontal (17), kaj dopaminergiaj aferentoj el la ventra tegmenta areo (18). La NAc estas konsiderata ŝlosila por tradukado de instigo al ago (19) kaj estas centra en iuj aktualaj hipotezoj pri la neurobiologiaj elpensoj de adoleska risko kaj sento de serĉado (5, 20, 21).
rezultoj
Neŭra unita aktiveco estis registrita de la DS kaj NAc (Fig. S1) de adoleskanto (n = 16) kaj plenkreskulo (n = 12) ratoj dum ili lernis asocii instrumentan agon (poke) kun rekompenco (manĝa buleto); Figo. 1A). Kondutaj datumoj estas montritaj kombinitaj (Figo. 1 B-D), ĉar neniuj statistikaj diferencoj estis observitaj inter regionoj. Ekzistis neniuj signifaj aĝoj rilataj al trejnado en la nombro da provoj per sesio [F(1, 1) = 1.74, P = 0.20]; la latencia de la signo ĝis la instrumenta poke [F(1, 1) = 0.875, P = 0.36]; aŭ latencia de la instrumenta poke al la eniro en la manĝaĵon [F(1, 1) = 0.82, P = 0.36]. La latencia de komenco de kvino ĝis instrumenta poke ŝajnis esti malsama en la fruaj kunsidoj, kvankam tio ne estis statistike signifa kaj estis pelita de tri pli fruaj bestoj, kiuj ankoraŭ ne lernis la asocion (Figo. 1C, Inset). De sesio 4 antaŭen, ĉiuj mezuroj atingis stabilan maksimumon en ambaŭ aĝaj grupoj. Dum ĉi tiuj kunsidoj la meza plenkreska plenkreskulo kaj plenkreskulo de la instrumenta respondo al eniro en la trinkaĵon estis (meznivela ± SEM) 2.47 ± 0.12 s kaj 2.54 ± 0.17 s, respektive.
Konsistentaj DS neŭralaj respondoj ĉirkaŭ la instrumenta pokeo kaj manĝaĵo tra eniro estis observitaj dum ratoj lernis la agon-rezultan asocion kaj elfaris multajn provojn en ĉiu kunsido (t.e., kunsidoj 4-6; Fig. S2A). Pli proksima ekzameno de ĉi tiu aktiveco dum kunsidoj 4-6 malkaŝas similecojn en la agado de iuj neŭronaj grupoj, sed konsiderindaj diferencoj en aliaj (Figo. 2). Proksimume 10% de registritaj neŭronoj aktivigis ĉe la provo-komenco, kun malmultaj ĉeloj inhibiciitaj (Figo. 2 A kaj C, maldekstre). La dissendoj por adoleska kaj plenkreska pafo Z-sorkoj ne diferencis tiutempe (Z = 1.066, P = 0.29; Figo. 2B, maldekstre). Ekzistis ankaŭ neniuj aĝoj rilataj al la proporcioj de aktivigitaj, inhibiciitaj, kaj sensignivaj neŭronoj al la okazo [χ2(2, n = 570) = 2.35, P = 0.31; tablo 1]. La proporcio de aktivigitaj ĉeloj kaj ilia grando de aktiveco pliiĝis en ambaŭ grupoj antaŭ la instrumenta respondo, kvankam tia grando kreskas en pli grandaj en adoleskantoj (Z = -2.41, P = 0.02; Figo. 2B, centro). Aĝaj rilataj diferencoj en la respond-tipaj proporcioj dum la 0.5-s antaŭ la instrumenta pokeo estis signifaj [χ2(2, n = 570) = 10.01, P <0.01], efiko pelata de pli granda proporcio de plenkreskaj inhibitaj unuoj (Z = 3.05, P <0.01; tablo 1). Tuj post la instrumenta respondo, ĉeloj, kiuj antaŭe estis aktivigitaj, malhelpis, same kiel multaj unuoj ne antaŭe engaĝitaj (Figo. 2A, centro). Ĉi tio kondukis al transira malkreska deflankiĝo en la aktiveco de la loĝantaro, kiu pliiĝis denove laŭ specifaj aĝoj, kun daŭraj statistikaj diferencoj inter adoleska kaj plenkreska aktiveco dum la 0.5-oj post la instrumenta respondo (Z = 2.19, P = 0.03; Figo. 2B, centro). Dum ĉi tiu periodo la proporcioj de respondotipoj denove diferencis inter la du [χ2(2, n = 570) = 10.57, P <0.01], pro pli granda proporcio de plenkreskaj aktivigitaj unuoj (Z = 2.87, P <0.01; Figo. 2C, centro kaj tablo 1). Multaj el la samaj neŭronoj, kiuj plialtigis sian aktivecon antaŭ ol la instrumenta pokeo, estis transigite inhibitaj kaj tiam aktivigitaj denove antaŭ eniro en la trinkaĵon (varmaj intrigaj vicoj montras ruĝan-bluan-ruĝan skemon en Figo. 2A, centro). La tempolimo de ĉi tiu ŝablono diferencis inter adoleskantoj kaj plenkreskuloj. Grandega proporcio de adoleskaj neŭronoj restis aktivigita ĝis rekompenco. Tiaj "rekompencaj anticipaj neŭronoj" estis malmulte da plenkreskuloj (Figo. 2A, dekstra). Krom diferencoj en tempa kurso, adoleskaj neŭronoj, kiuj aktivis en la 0.5-s antaŭ eniro en la manĝaĵon, ankaŭ pintis kun pli granda grando (Z = -7.63, P <0.01; Figo. 2B, dekstra). Ĉi tiu ĝenerala aranĝo de aktiveco estis relative stabila dum sesioj 4 – 6 (Filmo S1), kvankam hazarda specimenado de unuoj pruvas ene-unuecan variablon por iuj unuoj (Fig. S3). La proporcioj de aktivigitaj kaj inhibitaj unuoj malsamis [χ2(2, n = 570) = 41.18, P <0.01], kun adoleskantoj kaj plenkreskuloj, respektive, havante signife pli grandajn proporciojn de aktivigita (Z = -6.21, P <0.01) kaj inhibitaj unuoj (Z = 4.59, P <0.01; Figo. 2C, dekstra kaj tablo 1). En la 0.5-S post atingi la manĝaĵon, adoleskantoj daŭre montris pli fortan agadon (Z = –6.43, P <0.01). La proporcioj de aktivigitaj, inhibitaj kaj sensignifaj restis malsamaj, kiel ĝi estis tuj antaŭ eniro en la manĝejon [χ2(2, n = 570] = 31.18, P <0.01; Figo. 2C, dekstra kaj tablo 1). Denove, adoleskantoj havis pli grandan proporcion de aktivigitaj unuoj (Z = –4.89, P <0.01) kaj pli malgranda proporcio de inhibitaj unuoj nuntempe (Z = 4.36, P <0.01).
En la NAc, averaĝa adoleska kaj plenkreska spikado aktiveco iris de malmulta aŭ ŝanĝiĝema tasko-respondoj al pli konsekvencaj ŝablonoj (Fig. S2B). Per sesio 4, ambaŭ grupoj havis similan kreskon kaj poste malpliiĝon de fazo-aktiveco ĉe la instrumenta pokeo. Ĉi tiu mastro estis pli prononcita kondukante al kaj sekva rekompenco (manĝaĵo per eniro). Pli proksima ekzameno de la fazo-neŭra aktiveco de NAc rivelas plurajn proksimajn similecojn en la mastro kaj amplekso de neurona aktivigo kaj inhibicio, kune kun iuj rimarkindaj diferencoj (Figo. 3). Specife, la apero de la kvina lumo kaŭzis la aktivigon de ĉirkaŭ 10% de NAc-neŭronoj en kaj adoleskantoj kaj plenkreskuloj, kun malmultaj neŭronoj malhelpitaj, kaj neniu signifa aĝo-rilata diferenco en la proporcio de aktivigitaj aŭ inhibitaj neŭronoj en ĉi tiu tempo [ χ2(2, n = 349) = 1.51, P = 0.47], kaj neniuj diferencoj en entuta loĝantara agado (Z = 1.82, P = 0.07; Figo. 3, maldekstre). Post kiam neŭronoj aktiviĝis por provo, ili emis resti aktivigitaj ĝis la eniro de la besto en la manĝejon. La tempa dinamiko estis tia, ke iu proporcio de neŭronoj pli forte aktiviĝis ĉirkaŭ kaj la instrumenta poke kaj manĝa trogo. Neniuj aĝ-rilataj diferencoj en populacia agado (Z = –0.16, P = 0.87) aŭ unuopaĵaj proporcioj [χ2(2, n = 349) = 0.22, P = 0.90] estis trovitaj en la 0.5-oj antaŭ la instrumenta pokeo. Post la instrumenta pokeo, plenkreskuloj montris pli altan averaĝan agadon (Z = 4.09, P <0.01) kaj diferencoj en unuokategoriaj proporcioj [χ2(2, n = 349) = 7.23, P = 0.03] pro pli granda proporcio de neŭraj aktivigitaj neŭronoj (Z = 2.53, P = 0.01; Figo. 3C, centro kaj tablo 1). Simile, pli alta averaĝa plenkreska agado estis observita en la 0.5-s antaŭ manĝaĵo tra eniroZ = 2.67, P <0.01), kaj denove, oni observis malsamajn proporciojn de kategorio de unuoj [χ2(2, n = 349) = 6.64, P = 0.04] pro signife pli grandaj proporcioj de plenkreskaj aktivigitaj ekzempleroj (Z = 2.32, P = 0.02; Figo. 3C, dekstra kaj tablo 1). Dum ĉi tiu periodo, senprokrasta neŭra aktiveco ankoraŭ montris ian mezuron de stabileco, tamen malpli ol en la DS (Filmo S2). Ekzistis neniu signifa aĝa diferenco en populacio-agado en la 0.5-oj post eniro en la manĝaĵon.Z = -0.61, P = 0.54), kvankam ekzistis unuecaj proporciaj diferencoj [χ2(2, n = 349) = 7.81, P = 0.02]. Ĉi tio reflektis signife pli grandan proporcion de inhibitaj adoleskaj unuoj en ĉi tiu tempo (Z = -2.81, P <0.01; Figo. 3C, dekstra kaj tablo 1). Tiel, kvankam estis iuj diferencoj inter la grupoj, la ĝenerala mastro de neŭralaj respondoj (kaj aktiveco trans unuoj) estis pli simila en la NAc ol en la DS.
Averaĝaj normaligitaj LFP-spektrogramoj estis similaj por adoleskantoj kaj plenkreskuloj en kaj la NAc kaj DS (Figo. 4). Antaŭ la eniro de manĝaĵoj, en la NAc, ambaŭ junuloj kaj plenkreskuloj montris malpliigitan potencon en β (13-30 Hz) kaj γ (> 30 Hz) bandoj, kun pli ampleksaj γ-potencaj reduktoj en plenkreskuloj. Post eniro en la manĝotruon, ambaŭ grupoj montris pasemajn β-potencajn pliiĝojn centritajn ĉirkaŭ 20 Hz. Ekzistis tendenco por pli granda adoleska LFP-potenco en pli malaltaj frekvencoj kiel θ (3-7 Hz) kaj α (8-12 Hz), kun signifaj aĝ-rilataj diferencoj trovitaj ∼500 m post manĝa trogo (Figo. 4 A kaj B). Similaj padronoj estis viditaj en la DS, kun iomete pli fortaj plenkreskuloj en β-potenco tuj post eniro en la manĝaĵon (Figo. 4 C kaj D). Entute la statistikaj kontrastaj mapoj (Figo. 4 B kaj D) pruvas la similecon en la rekompenco-rilata LFP-agado de adoleskantoj kaj plenkreskuloj tra multaj oftecoj, kun pluraj notitaj esceptoj.
diskuto
Ni trovis fortan rekompencan rilatan aktivadon en la adoleska sed ne plenkreskula DS, strukturo asociita kun la formado de kutimoj kaj la adapta kontrolo de kondutaj ŝablonoj (11-13, 22). La NAc respondis simile en ambaŭ aĝaj grupoj; kvankam iuj diferencoj de unuo-aktivecoj estis viditaj en la NAc, ĉi tiuj diferencoj estis pli malgrandaj kaj pli transiraj, kaj la tempo-kurso de neŭra aktiveco estis tre simila inter grupoj en ĉi tiu regiono. Ĉi tiuj trovoj pruvas regionan heterogenecon ligitan al rekompenca prilaborado en la funkcia matureco de bazaj ganglioj-strukturoj dum adoleskeco kaj, kun la DS, sugestas ke ĝis nun neatendita loko de adoleskaj neŭra prilaboraj diferencoj, kiuj eble rekte rilatas al aĝaj rilataj vundeblecoj. Ni ankaŭ trovis, ke kvankam signifaj aĝaj diferencoj estis viditaj ĉe la unuonivelo, tiaj diferencoj ne estis facile observeblaj en la potenco de LFP-osciloj, kiuj pli similas al la pli grandaj skalaj regionaj signaloj de fMRI kaj EEG (23).
Datumoj pri fazaj neŭra agado sugestis, ke la preciza rolo de la DS dum rekompenco de rekompenco, aŭ la influo de rekompencaj stimuloj sur ĝiaj neŭralaj reprezentadoj, estas malsama en adoleskantoj vs. plenkreskuloj. Ambaŭ grupoj havis unuojn, kiuj aktivis komence de provoj, mallonge malhelpitaj ĉe la instrumenta respondo, kaj tiam aktivigitaj denove. Inter ĉi tiuj, konforme al aliaj studoj, plenkreskaj unuoj estis reaktivigitaj pli frue kaj revenis al bazlinio antaŭ rekompenco (24, 25). La aktivado de iliaj adoleskaj samideanoj, male, persistis tute ĝis la tempo de rekompenco. Tiel, nur adoleskantoj havis konsiderindan grupon de tio, kio povus esti priskribita kiel rekompenco-anticipaj neŭronoj en la DS. Kvankam aliaj antaŭe observis antaŭan agadon en la DS (24-26), la kritika punkto ĉi tie estas, ke adoleskantoj kaj plenkreskuloj havas malsaman ekvilibron kaj tempan kurson laŭ siaj padronoj de tia agado. La striatumo pensas ke ĝi ludas rektan rolon en situacioj-agaj asocioj (25) kaj povas servi kiel aktoro en "aktoro-kritikisto" por fleksi konduton al agoj pli avantaĝaj (27). La striato ricevas dopaminan enigon de la projektoj de substantia nigra kaj glutamato el kortikaj regionoj; ĝi sendas GABA-projekciojn al globus pallidus, kiu plue projektas al talamo, finfine buklarante reen al la kortekso. Aferentaj signaloj de nematura antaŭfronta kortekso aŭ bazaj ganglioj-regionoj povus parte klarigi la aĝ-specifajn padronojn nuntempe observitajn en la DS. Efektive, ni antaŭe observis reduktitan inhibicion kaj pliigitan aktivadon porcion en adoleska orbitofrontala kortekso (OFC) dum ĉi tiu tasko (28), kiu rekte projektas al ĉi tiu regiono de DS (29).
Konsekvenca kun antaŭaj raportoj pri pliigitaj LFP θ- kaj β-osciloj en la DS dum libervola konduto (30, 31), kaj adoleskantoj kaj plenkreskuloj ekspoziciis ĉi tiujn antaŭ kaj post manĝaĵo tra eniro. Malgraŭ la substancaj unuopaj agadaj diferencoj en la DS, LFP-osciloj estis tre similaj inter la du aĝaj grupoj en kaj la DS kaj NAc. Ĉi tiu trovo estas kritika, ĉar homaj studentoj en la adoleskanto centris en pli grandskalaj funkciaj mezuroj kiel fMRI kaj EEG. Ni montras, ke fortikaj diferencaj agadaj diferencoj troveblas eĉ kiam pli grandaj skalaj regionaj osciloj, kiuj pli bone rilatas al fMRI-signaloj, estas similaj (23). Kvankam la funkcioj de basaj ganglioj LFP-osciloj estas nekonataj, ili estas modulitaj per kondutisma kunteksto (30, 31), kio estis la sama por la du aĝaj grupoj.
En la NAc, krom iuj transiraj diferencoj, la proporcioj de varbitaj aktivigitaj kaj inhibitaj unuoj, kaj la tempa kurso de iliaj respondoj, estis ĝenerale similaj, kiel reflektita en la averaĝa normaligita loĝantara agado. Manipuladoj de la NAc influas instigon, bazan kondutan agadon, kaj lernadon kaj ekzekuton de instrumenta konduto (32-35). En la aktuala studo, adoleskaj neŭra aktiveco diferencoj en NAc estis modestaj kaj trairaj kompare kun tiuj en DS. fMRI-studoj en homoj estis malkonsekvencaj en komparoj pri rekompenco-rilata NAc-agado en adoleskantoj vs. plenkreskuloj. Iuj studoj montris pli fortajn NAc-adoleskajn signalojn por rekompenci (36, 37) kaj aliaj trovis pli malfortajn (38) aŭ pli kompleksaj dependaj de kunteksto39). Ĉi tiu studo, kiu registras subkortikan unuopan kaj LFP-agadon en vekantaj kondutaj adoleskantoj, eklumas ĉi tiun aferon: ni pruvas, ke tiaj aĝoj rilatigitaj povas dependi de la speco de signalo mezurita. Niaj trovoj ankaŭ konformas al antaŭaj evidentecoj, ke funkcia matureco estas atingita en la NAc pli frue ol aliaj regionoj kiel la OFC (37, 28). Tamen, trovante ke la aktiveco de adoleskanto DS diferencas de tiu de plenkreskulo, ni konkludas, ke tio ne estas simple kortika vs subkortika distingo, kiel oni proponis (40).
Gravas substreki, ke la neŭra aktiveco diferencoj en la nuna studo estis observitaj malgraŭ manko de mezuritaj kondutaj diferencoj. Pro la rolo de la DS en la ekzekuto de kondutaj padronoj, neŭralaj diferencoj eble ŝuldiĝas parte al neekzistataj kondutaj diferencoj. Kvankam tiaj diferencoj estas ĉiam eblaj, en la aktuala studo ili ŝajnas tre malprobablaj pro kelkaj kialoj. Neŭralaj komparoj estis faritaj nur kiam ratoj estis tre kompetentaj kun la tasko kaj oni observis esti tre taskigitaj. La periodo de plej grandaj neŭralaj diferencoj estis la tempo inter la instrumenta respondo kaj eniro en la manĝaĵon, dum la averaĝa latenco de ĉi tiu konduto estis esence identa por la du aĝaj grupoj. Plue, neŭralaj diferencoj estis konstante observitaj en iuj lokoj (ekz., Dum rekompenco de rekompenco) sed ne aliaj (ekz., Respondo al la provo-ekapero), kaj kvankam la tempa kurso de neurona aktivado ofte diferencis substance, la tempa kurso de neŭrona inhibicio. estis ĝenerale simila en ambaŭ cerbaj regionoj de ĉiu aĝa grupo. Kune, ĉi tiuj trovoj konformas al la interpreto, ke ekzistas fundamentaj diferencoj pri neŭra prilaborado de aĝo, precipe en la DS, eĉ dum similaj kondutoj / kuntekstoj, kiuj parolas pri diferencoj en neŭra arkitekturo, prilabora efikeco kaj / aŭ la fiziologia efiko de elstaraĵoj. eventoj.
Konklude, ni trovis, ke rekompencaj elstaraj eventoj forte kroĉas al la DS de adoleskantoj sed ne plenkreskuloj, kio povus indiki novan lokon ene de retoj respondecaj pri kondutaj kaj psikiatriaj vundeblecoj. Ĉi tiu baza strukturo de ganglioj ludas centran rolon en normala lernado kaj memoro, formado de kutimoj kaj aliaj aspektoj de motivita konduto, kaj ĝia disfunkcio asocias kun psikiatriaj problemoj (41-43). Sekve, lerni pli pri kiel la agado de ĉi tiu regiono ŝanĝiĝas per evoluo, kune kun ĝia interagado kun aliaj ŝlosilaj cerbaj regionoj, estos kritika por nia kompreno de la mekanismoj de adoleskaj vundeblecoj kaj estonta dezajno de klinikaj intervenoj. La komplekseco de adoleska kondutisma kaj psikiatria vundebleco estas probable multifactorial, implikante multajn cerbajn regionojn. Tiel, la DS estas nur unu el multaj interagantaj regionoj, kiuj kune (kaj ne izolite) estas probable kritikaj al la kondutaj kaj psikiatriaj vundeblecoj de adoleskeco. Ni esperas, ke kun teknikoj kiel adoleska elektrofisiologia registrado kaj la kondutisma kroĉa alproksimiĝo al studado de neŭra prilabora diferenco en kondutaj kuntekstoj, ni povos komenci estimi la substratojn de adoleska vundebleco ĉe la reto-nivelo.
Materialoj kaj metodoj
Aferoj kaj Kirurgio.
Bestaj proceduroj estis aprobitaj de la Komitato por Uzado de Besto kaj Uzado de Universitato de Pittsburgh Plenkreska masklo (postnaska tago 70 – 90, n = 12) kaj graveda digo (embria tago 16; n = 4) Sprague-Dawley-ratoj (Harlan) estis loĝigitaj en klimat-kontrolita vivaria kun 12-h lumo / malhela ciklo (lumoj en 7: 00 PM), kaj ad libitum-aliro al chow kaj akvo. Litoj estis buĉitaj al ne pli ol ses viraj hundidoj, kiuj tiam estis malplenigitaj je postnaska tago 21 (n = 16). Plenkreskaj kirurgioj estis faritaj post minimumo de 1 semoj da loĝado al loĝado. Adoleskaj kirurgioj estis faritaj postnaskule 28-30. Ok-drataj mikroelektrodaj tabeloj estis enplantitaj en NAc aŭ DS (SI Materialoj kaj Metodoj). Registradoj estis faritaj kiel priskribite antaŭe (28) dum ratoj plenumis kondutan taskon. Ununuraj ekzempleroj estis izolitaj uzante Selektilon (Plexon) per kombinaĵo de manaj kaj semiaŭtomataj ordigaj teknikoj (44).
Konduto.
Kondutaj testaj proceduroj estis farataj kiel priskribite antaŭe (28, 45). Ratoj lernis plenumi instrumentan pokon por rekompenco de manĝaĵaj buletoj (Figo. 1A kaj SI Materialoj kaj Metodoj). En ĉiu kunsido, la tutaj nombroj de provoj, la meza latencia de provoj de komenco-komenco ĝis la instrumenta respondo, kaj la latencia de la instrumenta respondo ĝis pelleta reakiro estis taksitaj. Aĝo × sesio ripet-mezuritaj ANOVA-oj estis faritaj uzante SPSS-programon pri ĉiuj ĉi tiuj mezuroj (α = 0.05), kun pli malaltaj ligitaj df-korektoj, kie la supozo de sfereco estis malobservita.
Analizo de Elektrofisiologio.
Elektrofiziologiaj datumoj estis analizitaj per kutim-skribitaj Matlab (MathWorks) skriptoj kune kun funkcioj de la ilaro Chronux (http://chronux.org/). Ununuraj analizaj analizoj baziĝis sur peri-eventaj tempo-pafantaj histogramoj en fenestroj ĉirkaŭ taskaj eventoj. Ununura unueca agado estis Z-scenejo normaligita surbaze de la meznombraj kaj SD-pafaj rapidecoj de ĉiu unuo dum la periodo de bazo (2-s-fenestro komenciĝas 3-s antaŭ kvara komenco). Meza loĝantara unuo-aktiveco estis komplotita ĉirkaŭ taskaj eventoj. Statistikaj komparoj pri adoleska kaj plenkreska unueca agado estis faritaj pri priori-tempaj fenestroj (0.5-s-fenestroj post la antaŭvido, antaŭ kaj post la instrumenta pokeo, kaj antaŭ kaj post la eniro en la manĝaĵan trinkaĵon) uzante Wilcoxon-rang-sumajn testojn ( prezentita kiel Z-valoroj), Bonferroni korektis por multnombraj komparoj. La nula hipotezo estis malakceptita en ĉi tiu analizo kiam P 0.01. Filmoj S1 kaj S2 Reprezentas loke taksitan scatterplot-mildigita (LOESS) mezumo normaligita pafo-ritmo-aktiveco tra kvin provoj moviĝantaj en unu-provaj paŝoj tra video-kadroj dum sesioj 4-6. Filmeto-tempo reprezentas la evoluon de aktiveco per la provoj de ĉiu kunsido. Unuoj ankaŭ estis kategoriigitaj kiel aktivigitaj aŭ malhelpitaj en apartaj tempaj fenestroj se ili enhavis tri sinsekvajn 50-ms-rubandojn kun Z ≥ 2 aŭ Z ≤ −2, respektive. Ĉi tiuj kriterioj validis kiel donante malaltajn malkategorizajn tarifojn per neparametraj iniciatoj de ekkuro kiel priskribita antaŭe (39) (SI Materialoj kaj Metodoj). Unufoje unuoj estis kategoriigitaj, χ2 analizoj estis faritaj pri priori-interesaj fenestroj por ĉiuj aktivigitaj, inhibiciitaj, kaj sensignivaj ekzempleroj. Nur signifa χ2 testoj estis sekvataj de post-hoc Z-provoj por du proporcioj por determini la subajn signifajn kategoriajn diferencojn. La nula hipotezo estis malakceptita kiam P <0.05, indikita en tablo 1 kun aŭdaca tipo. Por bildigi la tempokurson de unueca varbado (t.e., kiel aktivigita aŭ malhelpita), kategoriaj analizoj estis faritaj en 500-ms movantaj fenestroj (en 250-ms-paŝoj) en pli grandaj fenestroj ŝlositaj al tempaj eventoj.
Post forigado de provoj, en kiuj la kruda LFP-tensia spuro enhavis tondajn artefaktojn aŭ ekstremaĵojn (± 3 SD el la meznivela tensio), prov-mezaj potencaj spektroj estis kalkulitaj por ĉiu temo uzante rapidan Fourier-transformon (SI Materialoj kaj Metodoj). Potencaj spektroj averaĝis por ĉiu aĝogrupo. T-planaj kontrastaj mapoj komparantaj la normaligitan LFP-potencon de adoleskaj kaj plenkreskaj spektrogramoj por ĉiu tempo × frekvencbutono estis komplotitaj por reliefigi aĝajn rilatojn kaj diferencojn.
Dankojn
Subteno por ĉi tiu laboro estis provizita de la Nacia Instituto pri Mensa Sano, la Pittsburgh Vida Sciencoj-Vintro-Insularo, kaj Andrew Mellon Foundation Predoctoral Fellowship (al DAS).
Piednotoj
La aŭtoroj deklaras neniun konflikton de intereso.
Ĉi tiu artikolo estas PNAS Rekta Submetiĝo.
Ĉi tiu artikolo enhavas subtenajn informojn rete ĉe www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1114137109/-/DCSupplemental.
;