Dopamino vigligas rekompencon serĉanta per antaŭenigo de cu-elvokita ekscito en la kerno accumbens (2014)

Enkonduko

La projekcio de dopamina el la ventra tegmenta areo (VTA) al la NAc estas esenca komponanto de la neŭtra cirkvito, kiu promocias rekompencan konduton (Nicola, 2007). Se NAC dopamina funkcio reduktas eksperimente, bestoj estas malpli verŝajne praktiki penadon por akiri rekompencon (Salamono kaj Korrea, 2012) kaj ofte malsukcesas respondi al rekompenco-prognozaj demandoj (Di Ciano et al., 2001; Yun et al., 2004; Nicola, 2007, 2010; Saunders kaj Robinson, 2012). Ĉi tiuj deficitoj estas pro difekto de specifa komponanto de rekompencado: la latencia por komenci alproksimiĝon kondukas pli multe, dum la rapideco de aliro, la kapablo trovi la celon kaj plenumi la necesan operan konduton necesa por gajni rekompencon kaj la kapablon Konsumu rekompencon ne difektita (Nicola, 2010). Dopamino devas antaŭenigi alproksimiĝon influante la agadon de NAc-neŭronoj, sed la naturo de ĉi tiu influo restas neklara. Grandaj proporcioj de NAc-neŭronoj estas entuziasmigitaj aŭ detenitaj per rekompenco-prognozaj demandoj (Nicola et al., 2004a; Roitman et al., 2005; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty et al., 2013), kaj la ekscitaĵoj komenciĝas antaŭ la komenco de konduto de akuŝo kaj antaŭdiri la latenciajn por komenci lokomotadon (McGinty et al., 2013). Tial ĉi tiu agado havas la karakterizaĵojn postulatajn de dopamina-dependa signalo, kiu antaŭenigas kuracan aliron, sed ĉu ĝi faras tion, estas nekonata.

Neŭronoj en du strukturoj, kiuj sendas glutamatergajn aferojn al la NAc, la BLA kaj dors-median PFC (Brog et al., 1993), ekscitas rekompencajn antaŭvidojn (Schoenbaum et al., 1998; Ambroggi et al., 2008), kaj revertebla inaktivo de ambaŭ de ĉi tiuj strukturoj (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa et al., 2008) aŭ de la VTA (Yun et al., 2004) reduktas la grandon de kvak-elvokitaj ekscitoj en la NAc. Ĉi tiuj observoj sugestas, ke NAc-elvokitaj ekscitoj estas pelataj de glutamatergaj enigaĵoj, sed sen NAc-dopamino, eĉ ĉi tiuj fortaj ekscitaj enigaĵoj estas nesufiĉaj por kaŭzi pliiĝantajn elfluajn kreskojn. Ĉi tiu konkludo tamen estas malhelpa. Multaj NAc-neŭronoj estas inhibitaj de signoj (Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011) kaj oni ne scias, ĉu ekscitoj aŭ inhibicioj pli gravas por aktivado de alproksimiĝa konduto. Aldone, VTA-malaktivigo povus redukti diskriminacian stimulon (DS) -evokitajn ekscitojn per pluraj dopamin-sendependaj mekanismoj: reduktita kvaksa kodado en la BLA kaj PFC, kiuj ricevas projekciojn de la VTA (Swanson, 1982); reduktita pafo de GABAergic VTA-neŭronoj, kiuj projektas al la NAc (Van Bockstaele kaj Pickel, 1995); aŭ reduktita liberigo de glutamato de dopaminergiaj neŭronoj (Stuber et al., 2010). Fine ĉar VTA-malaktivigo reduktas ne nur NAc-elvokitan pafon, sed ankaŭ DS-elvokitan alproksimiĝan konduton (Yun et al., 2004), DS-ekscito povus esti malĉefa al prefere ol necesa kondiĉo por cel-direktita movado.

Por rekte testi la rolon de NAc-dopamino en klak-elvokita pafo, ni elpensis novan sondon por uzi en kondutaj ronĝuloj: cirkla elektroda tabelo ĉirkaŭanta centran injektan kanelon, kiu ebligas samtempan registradon de unuaklasa agado kaj infuzaĵo de antagonistoj de dopamina ricevilo. en la eksterĉelan spacon ĉirkaŭ la registritaj neŭronoj (du Hoffmann et al., 2011). Ĉi tiu aranĝo permesas al ni establi ligojn inter dopamina receptoro-aktivigo, NAc-neŭrona pafo, kaj rekompenco-serĉanta konduton: se blokado de NAc-dopaminaj riceviloj inhibicias ambaŭ signojn elvokitajn kaj iniciaton de alproksimiĝo, ĉi tio provizus fortajn evidentojn, ke la neurona respondo dependas de endogena dopamino kaj ke ĉi tiu signalo necesas por alproksimiĝa konduto.

Materialoj kaj metodoj

Bestoj.

Dek kvin viraj Long-Evan-ratoj (275 – 300 g alveninte) estis akiritaj de Karlo-Rivero kaj unuope loĝigitaj. Semajnon post sia alveno, ratoj estis manipulitaj dum pluraj minutoj ĉiutage por 3 d por kutimigi ilin al la eksperimentanto. Post kutimiĝo, la ratoj estis metitaj sur restriktan dieton de 13 g da rato-tago. Ad libitum manĝaĵo estis provizita por 7 d sekvanta kirurgio, post kio bestoj estis repoziciigitaj sur la restriktan dieton. Bestaj proceduroj estis konformaj al la Nacia Institutoj de Sano-Gvidilo por Prizorgo kaj Uzo de Laboratoriaj Bestoj kaj estis aprobitaj de la Institucia Komitato pri Kuraco kaj Uzo de Albert Einstein Kolegio de Medicino.

Operaj ĉambroj.

Ĉiuj kondutaj eksperimentoj kaj kondutisma trejnado okazis en tajloritaj ĉambroj de Plexiglas (40 cm kvadrata, 60 cm alta). Ĉi tiuj situis en metalaj kabinetoj, kiuj servis kiel Faraday-kaĝoj; ŝrankoj estis tegitaj per akustika ŝaŭmo kaj blanka bruo estis ludata kontinue per diligenta parolanto por minimumigi aŭdeblecon de ekstera bruo en la ĉambro. Operaciaj ĉambroj estis ekipitaj per rekompenca recepto sur unu muro kun retireblaj leviloj ambaŭflanke de ĝi. Fotobjekto trans la fronto de la receptakso estis uzata por mezuri la enirejajn kaj elirajn tempojn. La tempodaŭra rezolucio de la kondutisma kontrolsistemo (Med Associates) estis 1 ms.

Tasko DS.

Bestoj estis trejnitaj pri la DS-tasko sekvante procedurojn similajn al tiuj uzitaj antaŭe (Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; Nicola, 2010; McGinty et al., 2013). Du signaloj estis prezentitaj unuope, ĉu rekompence prognozanta DS aŭ neŭtrala stimulo (NS). La aŭdaj signalvortoj konsistis el sirena tono (kiu frekvencis de 4 ĝis 8 kHz pli ol 400 ms) kaj intermita tono (6 kHz-tono ŝaltita dum 40 ms, malŝaltita dum 50 ms); asigno de aparta tono al la DS aŭ NS estis hazarda tra ratoj. Intertrialaj intervaloj (ITI) estis elektitaj hazarde el detranĉita eksponenta distribuo kun mezumo de 30 s kaj maksimumo de 150 s. La NS ĉiam estis prezentita dum 10 s; levilaj gazetaroj dum la NS estis registritaj sed ne havis programitan konsekvencon. "Aktivaj" kaj "neaktivaj" leviloj estis hazarde atribuitaj al maldekstraj kaj dekstraj leviloj por ĉiu rato komence de trejnado kaj ne variis poste. Levila respondo sur la aktiva levilo dum la DS finis la signalon, kaj la unua posta enira ujo kaŭzis liveradon de 10% sakarosa rekompenco en puton situantan en la ujo. DS-prezentoj, dum kiuj la besto ne respondis, estis finitaj post 10 s. Respondoj dum la ITI (inter signalvortaj prezentoj) kaj respondoj pri la neaktiva levilo estis registritaj sed ne rezultigis rekompencan transdonon. Bestoj estis trejnitaj pri la DS-tasko ĝis ili respondis al> 80% de DSs kaj <20% NSs en 2 h trejnaj sesioj.

Kuleroj de mikroelektrodaj kaneloj.

Post komenca trejnado, ratoj estis enplantitaj kun kanulitaj mikroradioj konsistantaj el ok tungstenaj mikroelektrodoj ĉirkaŭantaj centran mikroinjektan gvidan kanelon. Ĉi tiuj estis konstruitaj kaj muntitaj laŭ tajloritaj mikrodiskoj kiel antaŭe priskribitaj (du Hoffmann et al., 2011). Kompleta laŭhorloĝa turno de la stiranta ŝraŭbo movis la elektrodojn kaj kanelojn kiel unuon ventralmente 300 μm (sen rotacio de la sondoj), ebligante nin registri el pluraj unikaj populacioj de neŭronoj en la sama besto.

Por enplanti la kanulitajn tabelojn, ratoj prepariĝis por kirurgio kaj metis en stereotipan instrumenton kiel priskribite antaŭe (du Hoffmann et al., 2011; McGinty et al., 2013). La anestezo estis induktita kaj konservita kun isoflurano (0.5-3%). Bestoj ricevis antibiotikon (Baytril) tuj antaŭ kirurgio kaj 24 h post kirurgio. Kanuligitaj tabeloj estis enplantitaj bilateralmente en la dorsan NAc-kernon (1.4 mm antaŭa kaj 1.5 mm flankaj de bregma, kaj 6.5 mm ventral de la kranio). Elektrodoj kaj mikrodrivoj estis fiksitaj al la kranio per ostaj ŝraŭboj kaj dentaj akrilaĵoj, kaj drataj obturatoroj estis enmetitaj en la gvidajn kanulojn tiel ke la ekstremoj de la obturatoroj estis enŝovitaj per la finoj de la gvidaj kanulaĵoj. Post kirurgio, la kranio estis traktita kun Neo-Predef por eviti infekton kaj la bestoj estis permesitaj 1-semajnon de resaniĝo antaŭ ol komenci eksperimentojn. Por post-kirurgia analgesio, bestoj ricevis 10 mg / kg de la ne-steroida kontraŭinflamatoria drog-ketoprofeno.

Drogoj.

SCH23390 kaj raclopride estis aĉetitaj de Sigma. En provaj tagoj, drogoj estis ĵus preparitaj solvante ilin en 0.9% sterila salo. Drogoj estis administritaj ĉe dozoj de 1.1 μg SCH233390 en 0.55 μl salo por flanko kaj 6.4 μg raclopride en 0.8 μl salo por flanko. SCH233390 kaj raclopride estis infuzitaj sur 12 kaj 17.5 min respektive. En pilotaj eksperimentoj, ni trovis, ke bilateralaj infuzaĵoj de racloprido daŭranta 12-min havis signifajn sed transirajn efikojn sur DS-responda rilatumo. Tiel, por plilongigi la efikon ni pliigis la daŭron de racloprida infuzaĵo tiel, ke la tempa profilo de siaj farmacologiaj efikoj estis simila al tiu de SCH23390. Nur unu bilatera aŭ unuflanka injekto estis farita per registra sesio (unu sesio tage). Ĉiuj bestoj ricevis almenaŭ unu bilateran injekton de unu antagonisto, kaj unu (aŭ plurajn) unuflankajn antagonistajn injektojn. Dum iuj unuflankaj antagonismaj eksperimentoj, ni samtempe infuzis salinon kiel veturilon de kontrolo paralela al la hemisfero, kiu ricevis antagoniston.

Microinjekto kaj registra proceduro.

La aparato por samtempa microinjekto kaj registrado estis priskribita antaŭe (du Hoffmann et al., 2011). La registradkablo kondukanta de la ĉefstadio finiĝis en 24-kanala elektra komutilo kun centra bortruo (Moog), kiu pasigis la signalojn al la elektrofiziologia registradsistemo. Du injektiloj estis muntitaj en unu injektilpumpilo situanta ekster la kamero; fluaj linioj de la injektiloj kondukis al du-kanala fluida turnilo (Instech-Laboratorioj) muntita super la komutilo. Fluidaj linioj descendis de la pivoto tra la truo de la komutilo, kuris laŭ la registradkablo kaj finiĝis ĉe du 33-kalibraj mikroinjekciiloj.

Antaŭ la registradsesio, la mikroinjekciiloj estis plenigitaj kun medikamenta solvo kaj poste enigitaj en la gvidajn kanulojn de la besto. La mikroinjekciilaj pintoj etendiĝis 0.5 mm preter la gvidaj kaneloj tiel ke la pinto de la mikroinjekciilo estis sub la elektrodaj pintoj kaj ∼670 μm de la centro de ĉiu elektrodo. Antaŭ ol plenigi drogon, la fluaj linioj kaj mikroinjekciiloj pleniĝis per minerala oleo, kaj la nivelo de la oleo-akva interfaco estis markita por faciligi post hoc konfirmo, ke la drogo estis injektita. Fine la ĉeftrupo estis konektita al la besto kaj la fluidaj linioj estis firme fiksitaj al la registra kablo por teni la mikroinjektilojn dum la daŭro de la eksperimento. Bestoj preparitaj tiamaniere rajtis plenumi la DS-taskon dum bazlinio de almenaŭ 45-min, dum kiu neŭra agado estis registrita; tiam, la seringa pumpilo estis ŝaltita de malproksime por infuzi la drogojn en la cerbon. La injekto ne postulis pritrakti la beston aŭ malfermi la ĉambran pordon, kaj la konduta kunsido daŭris seninterrompe dum la longaj bazaj, infuzaj kaj postinfuzaj periodoj.

Neŭtraj tensiaj signaloj estis registritaj per ĉefŝtupa amplifilo (unueca gajno), amplifita 10,000-fojoj, kaj ciferecigitaj per komerca aparataro kaj programaro (Plexon). Ni registris de 379-neŭronoj en 38-registradaj / injektaj kunsidoj en 15-ratoj. De la 38-sesioj, 7 estis forĵetitaj pro malbona konduto dum la antaŭinjekta bazperiodo aŭ ĉar neniuj neŭronoj povus esti fidinde izolitaj. Tiel, nia neŭra analizo koncentriĝis sur 31-registradaj / injektaj sesioj en kiuj ni registris de 322 bone izolitaj neŭronoj en 12-ratoj. Post ĉiu registrado / injekto-sesio, la mikrodrivero portanta la elektrodajn tabelojn estis antaŭita ∼150 μm (duono de la turno de la mikrodrive-ŝraŭbo) por movi la elektrodojn ventrale por registri de nova loĝantaro de neŭronoj. Se malmultaj (aŭ ne) neŭronoj estis observitaj, la tabelo antaŭis ĉiun alian tagon ĝis neŭronoj estis detektitaj.

Analizo.

Datenoj estis dividitaj en antaŭinjekton, postinjekcion kaj reakirotempajn periodojn, kiuj estis difinitaj respektive kiel 45 min antaŭ infuzaĵo de la antagonistoj, la 40 min komenciĝanta kun la fino de la injekto, kaj la lastan 33 min (2000 s) de ĉiu kunsido (kiu daŭris entute 2 – 3 h). La postinjekto periodo respondas al la tempo dum la drogoj havas siajn plej grandajn kondutajn efikojn kiam injektitaj bilateralmente (Figo. 1C).

 

Figuro 1.

Efikoj de antagonistoj de dopamina ricevilo sur DS-cued-alproksimiĝa konduto. A, Skemo de la DS-tasko. B, Mediana (punkto) kaj mezaj kvartaloj (vertikalaj linioj) de DS (oranĝaj) kaj NS (bluaj) respondaj proporcioj en la antaŭinjekta periodo por ĉiuj kondutaj kunsidoj. ...

Izolado de unuopaj unuoj estis farita eksterrete kun Senreta Sorter (Plexon) per ĉefa komponanta analizo. Nur postaj analizoj estis inkluzivitaj unuoj kun bone difinitaj ondformoj (> 100 μV), kiuj klare distingiĝis de bruaj niveloj (<20-50 μV). Interspike-intervalaj distribuoj kaj kruel-korelogramoj estis uzataj por certigi, ke unuopaj unuoj estas bone izolitaj unu de la alia kaj de fona bruo (Neural Explorer-programaro; Nex-Tech). Tempostampoj de konfirmitaj pikiloj estis analizitaj per kutimaj rutinoj en la R-programara medio. Peristimulaj tempaj histogramoj konstruitaj ĉirkaŭ la DS kaj NS, en 50 m-tempujoj, estis uzataj por kvantigi kaj detekti ekscitajn ekscitojn en Figuroj 2A, , 3,3, , 4,4, , 55A, , 66A, , 77A, , 88AKaj Kaj 1010A-C. Por determini ĉu neŭrono elmontris gravan DS-elvokitan eksciton, la Poisson-probablodistribuado estis kalkulita por la bazlinia periodo de 10 antaŭ ĉiu kvino. Neŭrono estis konsiderata kiel DS ekscitita se ĝi elmontris averaĝajn pintnombrojn super la supra 99% konfido-intervalo de la distribuado de bazaj pafaj rapidecoj en unu aŭ pluraj 50-ms-rubandoj inter 50 kaj 200 ms post kvieta komenco. Por neŭronoj kun signifaj DS-elvokitaj ekscitoj en la antaŭinjekta bazperiodo, la meza pafo-rapideco en 50 ms-tempo enŝlosita al DS kaj NS-komenco estis akirita por ĉiu periodo en ĉiu kunsido, kaj la meza kaj meza (Figs. 2C – E, , 55A, , 66A, , 77A, , 88A, , 1010B,C) komparitaj tarifoj tra neŭronoj. Ĉar neŭronoj kun statistike detektebla NS-ekscitiĝo estis preskaŭ nevole ankaŭ ekscititaj de la DS [ne montrita, sed raportita antaŭe (Ambroggi et al., 2011)], ni analizis NS-respondojn por ĉiuj neŭronoj kun grava DS-respondo. Krom se alie, ĉiuj statistikaj komparoj uzataj en-neŭronaj Wilcoxon-rangaj provoj.

 

Figuro 2.

DS-elvokitaj ekscitoj antaŭdiras postajn rekompenc-kondutajn kondutojn kaj kodas proksimecon al la levilo. A, Histogramoj de mezaj antaŭ-injektaj tempaj eventoj vicigitaj al la ekapero de la DS (oranĝa spuro) aŭ NS (blua spuro) por neŭronoj de 145 kun signifa ekscitiga ...

 

Figuro 3.

Ekzemplaj neŭronoj montras, ke D1 kaj D2-antagonistoj reduktas DS-elvokitan ekscitiĝon. Rasoj kaj respondaj histogramoj montras la pafon de kvar malsamaj DS-ekscititaj neŭronoj vicigitaj al DS-komenco. Datenoj devenas de la lastaj 40-provoj tuj antaŭ la komenco ...

 

Figuro 4.

La efikoj de duallatera dopamina antagonisma injekto sur kviz-elvokita ekscitiĝo antaŭdiras kondutajn efikojn laŭ provo. A, C, Prov-post-prova analizo de neŭrona kodigado de la latenteco de la rato por atingi la levilon por la samaj neŭronoj montritaj ...

 

Figuro 5.

D1-ricevilo-aktivado estas necesa por DS-elvokita ekscitiĝo. A, Histogramoj de peri-eventaj tempoj vicigitaj al DS-komenco por neŭronoj kun signifa DS-elvokita ekscito en la antaŭinjekta periodo. Spuroj kaj nuboj indikas la mezan ± SEM-pafon ...

 

Figuro 6.

D2-receptoro-aktivado estas necesa por DS-elvokita ekscitiĝo. A, Peri-eventaj tempaj histogramoj vicigitaj al DS-komenco por neŭronoj kun signifa DS-elvokita ekscito en la periodo antaŭ racloprida injekto. DS-elvokitaj ekscitiĝoj estis reduktitaj per bilateraloj ...

 

Figuro 7.

D1-ricevilo-aktivado ne bezonas por NS-elvokita ekscitiĝo. A, Peri-eventaj tempaj histogramoj vicigitaj al NS-komenco por neŭronoj kun signifa DS-elvokita ekscitiĝo en la antaŭinjekta periodo. Tiuj populacioj tute interkovriĝas, do la samaj neŭronoj ...

 

Figuro 8.

D2-ricevilo-aktivado estas necesa por NS-elvokita ekscitiĝo. A, Peri-eventaj tempaj histogramoj vicigitaj al NS-komenco por neŭronoj kun signifa DS-elvokita ekscitiĝo en la antaŭinjekta periodo. NS-ekscitiĝo reduktiĝis en la bilateralaj kaj ipsilateraj kondiĉoj ...

 

Figuro 10.

Salo-infuzaĵo ne influas DS- aŭ NS-elvokitan ekscitiĝon kaj nek D1 nek D2-ricevilo-aktivado estas bezonata por konservado de bazaj pafaj tarifoj. A, Ununura DS-ekscitita neŭronon registrita dum sala infuzaĵo. Konvencioj estas identaj al tiuj ...

por figuro 4Ni determinis ĉu la efikoj de duflanka antagonisma injekto sur la latenteco por atingi la levilon estis rilatigitaj kun la efikoj de la antagonistoj sur la amplekso de DS-elvokita ekscito laŭprocede. Unue ni kalkulis la averaĝan pafrapidecon de 100 ĝis 400 ms post DS-komenco en ĉiu provo por ĉiuj registritaj neŭronoj, kiuj montris signifan DS-eksciton antaŭ duflanka infuzaĵo de la antagonistoj. Poste, por ĉiu neŭrono ni kalkulis la rangan koeficienton de Spearman komparante la prov-post-testan grandecon de DS-elvokita ekscito kaj la latentecon de la rato por atingi la levilon en respondaj provoj. Ĉi tiuj korelacioj estis priskribitaj en histogramoj en figuro 4B,D. Ĉiuj provoj de DS estis inkluzivitaj en ĉi tiu analizo; se la besto ne premis la levilon, latenteco de 10 s (la maksimuma longo de la prezentado) estis asignita al tiu provo. Ni komputis ĉi tiujn korelaciajn koeficientojn por la antaŭinjekta periodo kiel difinita supre; Ni plilongigis la postinjektan periodon per 1000 s por akiri pli ampleksan specimenon de latencoj ĉe provoj, per kiuj la bestoj respondis post bilatera infuzaĵo. Por taksi signifon de la unuopaj korelacioj, ni uzis du-vostan asimptoton t-aprobo ĉar ekzakta p valoro ne povas esti kalkulita kiam ligoj ĉeestas en la rangaj datumoj. Poste ni uzis parigitajn Wilcoxon-testojn por kompari la medianojn de la distribuoj de korelaciaj koeficientoj antaŭ kaj post antagonisma infuzaĵo.

Pro tio ke NAc-neŭronoj havas malaltajn bazajn pafajn indicojn kun pli malaltaj limoj de la konfido-intervalo tre ofte ĉirkaŭ nulo, inhibicioj estas multe pli malfacilaj detekti kaj kvantigi ol ekscitoj. Tiel, krom la priskribita proceduro, kiu estis uzita por detekti ekscitiĝon, ni ankaŭ uzis analizan funkcion de ricevilo (ROC), pli sentivan metodon, por kvantigi la verŝajnecon, ke la indico de pafo en pluaj 50 ms-tempo-rubandoj post kvara komenco. ĝi diferencis de la indico de pafo en la antaŭlasta bazlinio de 10 s. Ĉi tiu analizo estis farita aparte por antaŭinjektaj kaj postinjektaj periodoj. Por ĉiu bin, ni kalkulis la areon sub la ROC-kurbo (AUC); AUC-valoroj de 0.5 indikas neniun diferencon de antaŭtempa pafo, dum valoroj pli proksimaj al 0 aŭ 1 indikas pli grandan verŝajnecon, ke la neŭrono estas inhibita aŭ ekscitita respektive. Por portreti senbazan manieron la postkuraca neŭra agado tra la tuta loĝantaro de registritaj neŭronoj, pafaj tarifoj kaj AUC-valoroj estis kalkulitaj por 50-ms-korboj; por glatigi la datumojn, la ruboj estis antaŭenigitaj de 10 ms por pluaj AUC-komputadoj. La mildigitaj AUC-valoroj estis tiam desegnitaj kiel varmaj mapoj kun 10 ms-rezolucio (kun ĉiu valoro reprezentanta la AUC en la sekva 50 ms) en Figuroj 5B, , 66B, , 77B, , 88BKaj Kaj 1010D,E.

Poste ni kvantigis, ĉu AUC-valoroj, kalkulitaj en nesupereblaj 50 ms-rubujoj, reflektis signifan diferencon en pafado. Por ĉiu rubujo, ni unue generis 10,000 lanĉitajn AUC-valorojn de hazardaj interŝanĝoj de la preciza baza linio-pafado kaj pafado en la responda poŝta rubujo. Ni tiam determinis la du-vostan probablon, ke la efektiva AUC-valoro estis tirita de la distribuado de startaj valoroj; se la probablo estis <0.05, ni konsideris la pafadon en la rubujo signife diferenca de la preciza bazlinio. Fine, ni kalkulis la nombron de neŭronoj kun pafaj rapidoj en ĉiu rubujo, kiu estis signife pli granda ol aŭ malpli ol la antaŭa baza pafado, kaj prezentis ĉi tiujn valorojn kiel frakcioj de la tuta loĝantaro (Figs. 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 99B,D, , 1010F,G).

 

Figuro 9.

Neŭra aktiveco vicigita por rekompenci receptan eniron ne influas ipsilateran aŭ kontraŭflankan D1 aŭ D2 antagoniston injekton. A, C, ROC AUC-valoroj estas kalkulitaj kaj montritaj kiel priskribite en figuro 5Bkrom la tempo-rubandoj estas pli longaj (200 ms) kaj vicigitaj ...

Por kompari la proporciojn de neŭronoj ekscititaj aŭ inhibiciitaj en la antaŭinjektaj kaj postinjektaj periodoj, ni uzis datuman reduktan manieron. Unue, ni kalkulis la frakcion de 50 ms-rubandoj inter 0 kaj 1 s post ekesto, en kiu ĉiu neŭrono montris gravan ekscitiĝon aŭ inhibicion. Tuj poste, ni komparis ĉi tiujn frakciojn en la antaŭinjektaj kaj postinjektaj periodoj kun duopa testo de Wilcoxon. Neŭronoj, kiuj ne montris signifan moduladon en iu ajn bin en ambaŭ antaŭinjektaj kaj postinjektaj periodoj, estis ekskluditaj de ĉi tiu analizo kaj ne estis inkluzivitaj en la intrigoj montrantaj la mezan frakcion de signifaj ruboj (punktaj kaj pluvaj intrigoj dekstre de ĉiu parto en Figs. 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 1010F,G). Ĉi tiu proceduro forigis la influon de la granda loĝantaro de neŭronoj kun neniu diferenco en aktiveco inter la post-DS-fenestro kaj antaŭ-DS-bazlinio; ĉi tiu loĝantaro malmulte interesas, tamen ĝi kontribuas multon da nulaj valoroj, kiuj bias la median nombron da signifaj ruboj al 0 kaj kaŝas ambaŭ malkreskojn kaj pliiĝojn en la frakcio de signifaj ruboj post infuzaĵo.

Similaj analizoj estis faritaj por konsuma pafado okazinta post eniro en la rekompencan ujon. Bestoj emis resti en la ujo dum> 5 s; tial, por kapti ĉi tiujn relative longajn tempintervalojn, ni montras la rezultojn uzante 200 ms-rubujojn (Figo. 9). La fenestro por kompari proporciojn de neŭronoj ekscititaj en la antaŭinjektaj kaj postinjektaj periodoj estis de 0 al 1.5 s, dum ĝi estis de 0 al 5 s por inhibicioj; pli mallonga analiza fenestro estis uzita por ekscitoj ĉar ili tendencis esti pli trairaj. ROC-analizoj estis faritaj sur la Alberta Einstein Kolegio pri Medicina Altfrekvenca Komputila Klemento uzante la pROC-pakaĵon por R.

Por kompari tarifojn de pafo "bazliniaj" okazantaj ekster taskoj, ni komparis la mezan pafon de 10-s antaŭ ĉiu antaŭinjekto kaj postinjekto de la antagonistoj. Ĉi tiu proceduro estas funkcie ekvivalenta al hazarda specimenado de baseline-pafaj tarifoj ĉar DSs prezentas preskaŭ egalan probablecon en iu ajn momento dum konduta sesio. Neŭronoj estis klasifikitaj kiel elmontrantaj signifan DS-elvokitan eksciton (antaŭ drogo-infuzaĵo) aŭ ne, kaj tiam bazaj pafaj rapidecoj en la antaŭinjektaj kaj postinjektaj periodoj estis komparataj ene de ĉi tiuj grupoj kun parigita Wilcoxon-testo (Figo. 10H,I). Ni ankaŭ plenumis lineara taŭgeco por DS-ekscititaj neŭronoj kaj komparis la deklivon de ĉi tiu linio al la unueca linio (deklivo de 1).

Se multnombraj komparoj estis faritaj sur subaroj de datumoj, kiuj venis de la sama subjekto (Figs. 2C – E, , 55A,C, , 66A,C, , 77A,C, , 88A,C, , 99B,D, , 1010B,C,F,G), p valoroj estis Bonferroni korektitaj; t.e., la p valoro multiplikis la nombron de komparoj. Korektita p valoroj estis konsideritaj signifaj se p <0.05. Ĉiuj korektoj estis faritaj kun faktoro 3 krom figuro 2C – E, en kiu la faktoro estis 2.

Video spurado.

En subaro de eksperimentoj, la pozicio de la rato estis mezurita per supra fotilo (30 kadroj / s) kaj komputila spura sistemo (Cineplex; Plexon). La sistemo spuris la x kaj y pozicioj de du malsame koloraj LED ligitaj al la registra kapo. Kiel antaŭe priskribita (McGinty et al., 2013), ni kalkulis centroidon, kiu priskribas la centran punkton inter LED-pozicioj por ĉiu video-kadro. Mankantaj datumaj punktoj ĝis 10 sinsekvaj kadroj pleniĝis per lineara interpolado; en la maloftaj kazoj en kiuj mankis> 10 kadroj, la datumoj estis forĵetitaj. Por ĉiu videokadro, ni kalkulis la SD de distancoj inter la pozicio de la centroido en tiu kadro kaj en tempofenestro ± 200 ms. Ĉi tiuj SD-mezuroj konsistigas la lokomotoran indekson (LI) por tiu kadro de la video. Log-transformitaj LIs estis bimodale distribuitaj, kun pli malalta pinto reprezentanta epokojn de malgranda aŭ neniu movado kaj supra pinto reprezentanta movadon (Drai et al., 2000). Ni tiam agordis du gaŭsajn funkciojn al la distribuo de LI-oj, kaj determinis la moviĝan sojlon kiel la punkto, kie ĉi tiuj funkcioj interkovris la plej malplej.

Movadoj estis difinitaj kiel almenaŭ ok sinsekvaj kadroj kun LI-oj super la lokomotora sojlo. Por determini la tempon de movada ekapero, ni limigis la analizon al DS-provoj, en kiuj la besto ankoraŭ estis ĉe la komenco, kaj tiam kalkulis la latentecon inter la komenco de kvino kaj la unua kadro en kiu la LI superis la moviĝan sojlonFigs. 1D-F, , 22B,D). Se neniu rimarkebla movado estis mezurita dum provo, la latenteco dum tiu testo estis difinita kiel> 10 s (la longeco de signalvorto, Figo. 1D). Similaj rezultoj estis akiritaj kiam tiaj provoj estis preterlasitaj de la analizo (datumoj ne montritaj). La dissendoj pri latenta movado de DS estis kunigitaj tra ratoj kaj la medianoj komparis kun Wilcoxon-testo. Por kvantigi la latentecon al maksimuma rapideco kaj mezuma rapideco de movitaj direktoj de levilo DS, ni uzis ĉiujn provojn, kiuj finis per levila gazetaro, eĉ se la rato ekmoviĝis ĉe la komenco DS (Figo. 1E,F).

Histologio.

Bestoj estis profunde anestezitaj kun Eŭtakolo kaj perfuzitaj intrakardie kun salo kaj 4% formalino. Rekta kurento (15 μA) estis pasita tra ĉiu el la elektrodoj en la tabeloj por ∼30 s por generi lezojn. Cerboj estis forigitaj kaj konservitaj en formalino ĝis ili estis prilaboritaj. Antaŭ tranĉado kun kriostato, cerboj estis krioprotektitaj per mergado en 30% sukroso dum pluraj tagoj. Sekcioj (50 μm) estis makulitaj por Nissl-substanco por bildigi kanelajn kaj elektrodajn spurojn kaj lezojn (Figo. 11).

 

Figuro 11.

Histologia rekonstruo de antagonismaj injektaj ejoj. Figuro montras du koronajn sekciojn de rato-cerbo, kiuj ampleksas la plimulton de la antaŭa-posta etendo de la NAc (0.8 mm – 2.8 mm antaŭa de bregma). Nigraj punktoj reprezentas ...

rezultoj

Ni prezentis ratojn kun du aŭdaj stimuloj je ŝanĝiĝaj intervaloj averaĝantaj 30-s: rekompenca antaŭdiro DS kaj NS (Figo. 1A; Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty et al., 2013). Leĝa gazetaro dum la DS finis la kverelon, kaj guteto da sukroso estis liverita post eniro en la rekompencan recepton; se bestoj ne respondis ene de 10 s, la kvizo estis finita sen rekompenco-liverado kaj la intertempa intervalo komenciĝis. Respondoj dum ĉi tiu intervalo kaj dum la NS ne havis programitan konsekvencon. NS ĉiam estis 10 s. Trejnitaj bestoj, kiuj respondis al plej multaj DS sed malmultaj NSoj (Figo. 1B), estis enplantitaj kun kanulitaj tabeloj celitaj al la NAc-kerno. Dum eksperimentoj, bestoj unue plenumis la taskon dum 45-min preinjekta periodo dum kiu estis registrita neŭra aktiveco de NAc. Tuj poste, la antagonisto de la riceviloj D1 SCH23390 aŭ la antagonisma racloprido D2 / 3 estis infuzita bilateralmente aŭ unilateralmente en la NAc; bestoj restis en la ĉambro kun taskoj de efekto en la tuta infuzaĵo kaj almenaŭ 75 min poste.

Konforma al antaŭaj studoj (Yun et al., 2004; Nicola, 2010), bilateralaj infuzaĵoj de ambaŭ antagonistoj en la NAc-kerno reduktis signife la proporcion de DSs al kiuj la besto respondis (Figo. 1C, malhele grizaj spuroj) kaj pliigis la latentecon por komenci lokomotivon mezuritan per videoludado en subaro de sesioj (Figo. 1D, spuroj de grizaj tintoj). En kontrasto, unuflankaj infuzaĵoj de la samaj dozoj havis neniun efikon al DS-responda rilatumo (Figo. 1C, malhelruĝaj spuroj), latencia por komenci movadon post la komenco de DS (Figo. 1D, kaŝitaj malpezaj oranĝaj spuroj), kaj latencia por atingi la levilon aŭ moviĝrapidecon dum levilaj alirojFigo. 1E,F). Ĉi tiuj kondutaj datumoj pruvas, ke NAc-dopamino en unu sola hemisfero sufiĉas por konservi konduton kvankam blokado de D1 aŭ D2 / 3-receptoroj en ambaŭ hemisferoj severe difektas respondon. Ĉi tiu diso ofertas maltrankviligan eksperimentan avantaĝon, ĉar ĝi permesas al ni testi la efikojn de dopaminaj antagonistoj sur neŭra agado kiam konduto difektas (bilateran injekton) kaj kiam ĝi ne (unuflanka injekto), per tio regas la eblajn konfuzojn, kiujn ajn observitajn ŝanĝojn. en neŭra aktiveco post antagonisma infuzaĵo estas malĉefaj al ŝanĝoj en konduto.

Ni registris de 322 NAc-neŭronoj en 31-registradaj / injektaj sesioj en 12-ratoj. Proksimume 45% de la registritaj neŭronoj estis signife ekscititaj per DS-prezento. Ĉi tiuj ekscitoj elmontris propraĵojn similajn al tiuj raportitaj antaŭe (Yun et al., 2004; Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011; McGinty et al., 2013; Morrison kaj Nicola, 2014): ili estis pli grandaj ol tiuj elvokitaj de NSoj (Figo. 2A); Ili komencis ĉe mallonga latencia post apero (∼120 ms) kaj okazis antaŭ ekado de levilo direktita (Figo. 2B); kaj ilia grando estis korelaciita kun la probablo de kondutisma respondo, latenta iniciata movo kaj proksimeco al la levilo (McGinty et al., 2013; Figo. 2C – E).

Bilatera infuzaĵo de aŭ la D1or D2 / D3-antagonisto kaŭzis akran redukton de la grando de elvokita ekscitiĝo de DS. Kiel montras du ekzemplaj neŭronoj (Figo. 3A,C), tiu efiko estis plej prononcita en la minutoj tuj post la infuzaĵo, kio respondas al la maksimuma redukto de alvoko elvokita konduto kaŭzita de la injektoj (Figo. 3A,C, bluaj rastiloj kaj histogramoj). Kiam la kondutisma efiko reakiris, la pafo-respondo ankaŭ reakiris (Figo. 3A,C, nigraj rastrumoj kaj histogramoj). Ĉi tiu mastro de rezultoj estis konsekvenca tra neŭt-ekscititaj neŭronoj (Figs. 5A, , 66A, Duflankaj histogramoj kaj buŝharoj). Subtenante la hipotezon, ke ĉi tiuj ekscitoj starigas la viglecon de movo de alproksimiĝo de levilo, la amplekso de la elvokita ekscito dum la antaŭinjekta periodo antaŭdiris la latentecon de la besto atingi la levilon (Figo. 4A,C, maldekstre). Post bilateral d1 aŭ D2 antagonisma injekto, ĉi tiuj latencoj estis markitaj al pli altaj valoroj, ofte tiel altaj, ke tute ne estis respondo ene de la prezento de 10 s (Figo. 4A,C, maldekstra kaj dekstra latencaj distribuaĵoj). Strange, kvankam la antagonistoj reduktis la provon, sed ĝi daŭre prognozis la viglecon de la kondutisma respondo dum la postinjektaj kaj resaniĝaj periodoj (Figo. 4A,C, dekstra rastrumaj intrigoj). Ĉi tiu observo indikas, ke la kondutaj kaj neŭralaj efikoj de la drogo estis korelaciitaj laŭ provo-juĝo: ju pli granda estas la redukto de pafo kaŭzita de dopamina antagonisto, des pli granda estas la latencia por atingi la levilon kaj malpli granda estas la probablo, ke la besto atingis la levilon.

Por taksi la konsistencon de ĉi tiu provo-de-provo-korelacio, ni kalkulis, por ĉiu kviet-ekscitita neŭrono, la Spearman-rangon-korelacion inter la grando de la ekscito kaj la latencia por premi la levilon. Ni atribuis latentecon de 10 s al provoj, en kiuj ne estis respondo; latencia en ĉi tiuj provoj estis do ligita al la plej alta rango. (Similaj rezultoj estis akiritaj se provoj sen respondo de DS-levilo estis preterlasitaj de la analizo; datumoj ne montritaj.) Kiam ni komparis la korelaciajn koeficientojn en la antaŭinjekta periodo kun tiuj en la kombinita postinjekta / reakira periodo, ni trovis, ke preskaŭ ĉiuj de la koeficientoj estis negativa en ambaŭ periodoj. Plie, la antagonistoj aŭ ne havis gravan efikon sur la meza koeficiento aŭ ŝanĝis la distribuon al eĉ pli negativaj valoroj (Figo. 4B,D). Sekve, ne nur la loĝantaro de signalaj ekscititaj neŭronoj fidinde antaŭdiras la kondutan respondan latentecon, sed la pliiĝo de responda latento kaŭzita de antagonisto en antaŭfiksita provo estas fortike antaŭdirita de la efikoj de la antagonisto sur signalvokita ekscito en tiu provo. Ĉi tiuj rezultoj provizas fortajn evidentecojn pri kaŭza rolo por endogena dopamino por agordi la viglecon de la rekompenca serĉa respondo al la signalvorto: dopamino pliigas la ekscititan eksciton de NAc-neŭronoj, kiu siavice kaŭzas mallongan latentecon al la levilo.

Alternativa interpreto de ĉi tiuj rezultoj estas, ke reduktita elvokita ekscitiĝo estas konsekvenco de reduktita kondutisma respondo - eble ĉar la ekscito simple spuras (aŭ antaŭvidas) la kondutan respondon sed ne kaŭzas ĝin. Se tiel okazus, tiam la apliko de la antagonistoj tiel ke ili ne influas konduton ne devas rezultigi reduktitan elvokitan ekscitiĝon. Tamen, kiel montrite en du ekzemplaj neŭronoj (Figo. 3B,D), unuflanka injekto de aŭ D1or D2 / D3 antagonisto signife reduktis la grandon de kvak-elvokita ekscitiĝo kvankam unuflankaj injektoj ne ŝanĝis kondutan agadon. Similaj rezultoj estis akiritaj kiam averaĝe kuris elvokitaj ekscitoj registritaj en la injektita NAc (Figs. 5A, , 66A, Ipsilateraj histogramoj); krome, la averaĝaj datumoj montras, ke sencele elvokitaj ekscitoj en neŭronoj registritaj en la NAc kontralatera al la injekto ne estis trafitaj (Figs. 5A, , 66A, Kontralateralaj histogramoj). Por forlasi la eblecon, ke la redukto de ekscitita evocado ipsilatera al la injektoj ŝuldiĝis al malgrandaj diferencoj en kondutisma respondo-probablo, ni ripetis la analizon post ekskludo de ĉiuj provoj, per kiuj la besto ne faris levilan gazetan respondon; similaj rezultoj estis akiritaj (datumoj ne montritaj; p <0.05 por ambaŭ antagonistoj D1 kaj D2, Wilcoxon). Ĉi tiuj rezultoj indikas, ke la antagonisma induktita redukto de ekscitita ekscito neŝajne estas konsekvenco de difektita konduta agado.

Kvankam la tempaj ecoj de kvak-elvokitaj ekscitoj estis sufiĉe similaj inter neŭronoj, inhibicioj post ekesto estis pli diversaj, tipe elmontrantaj pli postajn ekaperojn kaj malpli stereotipajn tempokursojn ol ekscitoj (Figs. 5B, , 66B). Analizoj de inhibicioj (kaj, en iu mezuro, ekscitoj), kiuj fokusiĝas sur unufoja fenestro, povas tial maltrafi signifan parton de la signalo. Plue, normaj statistikaj detektmetodoj ne povas konstante identigi malpliiĝojn de tre malaltaj bazaj pafaj rapidecoj, inkluzive de multaj NAc-neŭronoj. Por eviti ĉi tiujn aferojn, ni prenis pli inkluzivan aliron, per kiu ni kvantigis, por poŝtaŭtempaj binsoj de 50 ms en ĉiu registrita neŭrono, la ROC AUC reprezentanta la diferencon inter pafi en la bin kaj la antaŭa bazlinio. Varmaj mapoj de AUC-valoroj en tempaj dosieroj vicigitaj al DS-komenco (Figs. 5B, , 66B) pruvas, ke redukto de DS-elvokita ekscitiĝo post bilateraj kaj ipsilateraj (sed ne kontraŭflankaj) injektoj de D1 kaj D2-antagonistoj estis prononcita en preskaŭ ĉiu sencela ekscitita neŭrono kaj okazis tra la tuta tempa kurso de la ekscito. Kontraŭe, inhibicioj post la komenco de DS ne reduktiĝis. Por kvantigi ĉi tiujn efikojn, ni determinis ĉu ĉiu AUC-valoro indikis signifan diferencon de bazlinio per komputado de ekstra p valorvaloro reprezentanta la verŝajnecon ke la AUC estis specimenita de la distribuo de AUC-oj generitaj de hazarde skuitaj baslinoj kaj postkrizaj pafilaj tarifoj (vidu Materialojn kaj Metodoj). Kiel montrite per intrigoj de la proporcio de neŭronoj elmontrantaj signifaj (p <0.05) ekscito aŭ inhibicio en ĉiu rubujo vicigita al DS-komenco (Figs. 5C, , 66C, lasis intrigojn en ĉiu kolumno), la frakcio de ekscitoj, sed ne inhibicioj, reduktiĝis per bilateralaj kaj ipsilateraj injektoj de la antagonistoj. Ĉi tiu lego estis konfirmita statistike komparante proporciojn de signife ekscititaj kaj inhibitaj rubandoj tra la tuta 1-s post-DS-fenestro (Figs. 5C, , 66C, dot-intrigoj). Tiel, ekscitiĝoj post DS-komenco estis reduktitaj per D1 kaj D2-antagonisma injekto, sed inhibicioj ne estis.

Efektive, la nombro de neŭronoj montrantaj signifan inhibicion pliiĝis post iuj specoj de injekto (Figs. 5B,C, , 66B,C). Ĉi tiuj emerĝaj inhibicioj verŝajne ne kontribuis al la kondutaj efikoj de bilateralaj antagonismaj infuzaĵoj ĉar ili ne estis konsekvencaj (ekz., Ili okazis post bilatera kaj kontralatera, sed ne ipsilatera D1-antagonisma injekto kaj post ipsilatera, sed ne bilatera D2 antagonisma injekto) kaj tial ili ne klarigas la kondutajn efikojn de la antagonistoj. Plue, ĉi tiuj malfruaj inhibicioj estis plej elstaraj ∼600 ms post DS-komenco, tempo en kiu, en la kontrolkondiĉo, ∼50% de cel-direktitaj alproksimiĝaj kondutoj jam estis iniciatitaj (Figo. 2B). Konsekvence, estas malverŝajne, ke emerĝaj inhibicioj kontribuis al la pliiĝo induktita de la antagonisto en la latenta iniciata alproksimiĝo aŭ redukto de responda probableco. Kurioze, la granda plimulto de emerĝaj inhibicioj okazis en DS-ekscititaj neŭronoj, kutime direkte al la fino de la ekscitiĝo (bilateralaj D1-antagonistoj: 14 / 17-neŭronoj, 82%; ipsilateral D2-antagonisto: 11 / 16-neŭronoj, 69%; Figs. 5B,C, , 66B,C), konforme al la ebleco, ke ili estis senmaskigitaj per la antagonisto-induktita redukto de la ekscitita respondo kaj subtenanta la hipotezon, ke la pafo de DS-ekscititaj neŭronoj kaŭzas komencon de alproksimiĝa konduto.

Prezentoj de NS, kiuj malofte provokis levil-gazetarajn respondojn (Figo. 1B), elvokis malgrandan sed konstantan ekscitiĝon en la samaj neŭronoj, kiuj ekscitis la DS (Figo. 2A). Surprize, NS-elvokitaj ekscitoj ne estis reduktitaj de la D1-antagonisto, nek en grando (Figo. 7A) aŭ en nombro de ekscititaj neŭronoj (Figo. 7B,C). En kontrasto, D2-antagonisma injekto reduktis kaj la grandon kaj nombron de NS-elvokitaj ekscitoj (Figo. 8). Neniuj antagonistoj reduktis N-elvokitajn inhibiciojnFigs. 7B,C, , 88B,C). Tial, sub ĉi tiuj kondiĉoj D1-receptoro-aktivaĵo estas bezonata por NAc-neŭronoj por produkti grand-grandajn ekscitojn en respondo al elstaraj rekompenc-antaŭdiraj stimuloj, dum D2-ricevilo-aktivado estas bezonata por respondoj al rekompenco-antaŭdiraj kaj neŭtralaj stimuloj.

Ni pripensis la eblecon, ke reduktita rekompenca konduto post bilateraj infuzaĵoj povus esti pro ĉesigo de neŭrala procezo rilata al plifortigo aŭ al hedonika prilaborado de rekompenco. Tiaj procezoj povas impliki la subpoblaciojn de NAc-neŭronoj, kiuj estas inhibitaj aŭ ekscititaj dum konsumado de sukerozo (Nicola et al., 2004b; Roitman et al., 2005; Taha kaj Kampoj, 2005). Ĉar bestoj daŭre gajnis rekompencon post unuflanka antagonisma infuzaĵo, ni povis determini ĉu neurona agado rilata al rekompenca konsumo dependas de aktivigo de dopamina ricevilo. Ni ekzamenis pafadon dum la 5-oj post la eniro de la besto en la rekompencan ujon, la tempon, dum kiu kutime okazas rekompenco (Nicola, 2010). Uzante ROC-analizon, ni komparis pafadon en 200-ms-rubujoj en ĉi tiu fenestro al la 10-s antaŭlasta bazlinio; varmaj mapoj de la rezultintaj AUC-valoroj montras malmultan efikon de antagonisma injekto ĉu ipsilatera ĉu kontraŭflanka al la injekto (Figo. 9A,C). La proporcioj de ekscititaj kaj inhibitaj neŭronoj ne estis tuŝitaj de la antagonistoj (Figo. 9B,D), forte sugestante, ke tiuj konsum-rilataj ekscitoj kaj inhibicioj ne dependas de dopamino. Similaj rezultoj estis akiritaj kiam ni faris la saman analizon per 50 ms-rubandoj (datumoj ne montritaj).

Por forlasi la eblecon, ke la observitaj rezultoj ŝuldiĝis al iu faktoro alia ol la antagonisto (ekz. Fizika perturbo kaŭzita de la injekto aŭ iu komponento de la drog-veturilo) ni injektis salon per iuj eksperimentoj. Kiel montras ekzempla neŭrono (Figo. 10A) kaj laŭ la averaĝa eksciteco kontraŭ ree-ekscititaj neŭronoj (Figo. 10B), DS-elvokitaj ekscitoj ne estis ŝanĝitaj per sala injekto; NS-elvokitaj ekscitoj ankaŭ ne estis influitaj (Figo. 10C). Plie, salina injekto ne influis la proporciojn de neŭronoj montrantaj signifan ekscitiĝon kaj inhibicion post la komenco de DS aŭ NS (Figo. 10D – G).

Finfine, ni demandis, ĉu dopamina ricevilo-agado povas esti permesata por kaŝita alproksimiĝa konduto per kontribuado al bazaj pafaj tarifoj de neŭronaj neŭronoj. Nekonsistema kun ĉi tiu hipotezo, estis neniu signifa efiko de aŭ la D1 aŭ D2-antagonisto sur la bazaj pafaj rapidecoj de aŭ DS-ekscititaj aŭ aliaj NAc-neŭronoj (Figo. 10H,I).

diskuto

Ĉi tiuj trovoj sugestas mekanismon, per kiu NAc-dopamino antaŭenigas rekompencan konduton eliritan de mediaj stimuloj: aktivigo de la dopamina ricevilo faciligas ekskuzojn, kiuj siavice antaŭenigas mallongan iniciaton de alproksimiĝo al rekompencaj objektoj. Ĉi tiu konkludo estas forte subtenata de la observo, ke bilatera dopamina antagonisma injekto ambaŭ pliigis la latentecon por komenci movadon (Figo. 1D) kaj reduktis la grandon de kviet-elvokitaj ekscitoj (Figs. 33​-6). Reduktita elvokita ekscitiĝo ne povas esti konsekvenco de difektita konduto ĉar unuflankaj injektoj ne ŝanĝis DS-aŭdatan konduton (Figo. 1C – F), tamen profunde reduktita DS-elvokita ekscitiĝo en la injektita histo (Figs. 3B,D, , 5,5, , 6) .6). Ĉi tiuj ekscitoj estis superreganta neŭra respondo en la NAc (okazanta en 45% de la registritaj neŭronoj), kaj ili ambaŭ antaŭis movadon.Figo. 2B) kaj antaŭvidita movada iniciatiĝo kun pli granda pafo sur provoj kun pli mallonga latencia (Figo. 2D) (McGinty et al., 2013; Morrison kaj Nicola, 2014). Sekve, ĉi-elvokita ekscito estas ambaŭ dopamina dependa kaj necesa por vigla rekompenco.

Niaj rezultoj pruvas, ke sencele elvokita ekscito, kaj neniu alia formo de neŭra aktiveco en la NAc, estas probable maltrankviliga signalo en la neŭra cirkvito, kiu fiksas la latentecon de celoj direktitaj. Ĉi tiu konkludo sekvas de la observo, ke la antagonistoj malpliigis ekscititan elĉerpadon sen reduktado de evokitaj inhibicioj, rekompenc-asocitan pafon aŭ bazajn pafojn. Plue, la provoj, en kiuj la duflankaj injektoj de la antagonistoj estis plej efikaj por redukti la ekscitiĝon, estis tiuj, kiuj kaŭzis la plej grandan kondutan difekton (Figo. 4), forte argumentante kontraŭ la eblo, ke iu alia nerimarkita ŝanĝo en neŭrona kodado respondecis pri la kondutaj efikoj. Sekve, niaj datumoj firme ligas dopaminan aktivigilon en la NAc, la amplekson de elvokita ekscito kaj la latentecon de la besto por komenci rekompencan serĉadon.

Antaŭa laboro montris, ke VTA-malaktivigo, kiu malpliigis NAc-elvokitajn ekscitojn kaj inhibiciojn, ankaŭ malhelpis bestojn elmontri kaŝitan alproksimiĝan konduton (Yun et al., 2004). Tamen, tiu studo ne forigis la eblecon, ke ĉi tiuj ŝanĝoj estis nerekta cirkvitfekto. Ĉi tie, ni pruvas, ke lokaj riceviloj de dopamino ĉe la registritaj neŭronoj estas necesaj por ekscitita elvokivo, forigante la eblecon, ke la antagonismaj efikoj ŝuldiĝas al ago de dopamino supren de la NAc. Kontraŭe, kvankam kviet-elvokitaj inhibicioj reduktiĝis per VTA-senaktivigo (Yun et al., 2004), ili ne reduktiĝis per injekto de loka dopamina antagonisto, kaj tial ĉi tiuj inhibicioj ne probable rezultas de rekta ago de dopamino ene de la NAc.

La efikoj de la D1 kaj D2-antagonistoj sur ambaŭ DS-elvokita alproksimiĝa konduto kaj DS-elvokita pafo estis rimarkinde similaj. Ĉi tiuj observoj estas konformaj al longa linio de mikroinjektaj eksperimentoj de NAc, en kiuj D1 kaj D2-antagonistoj produktis preskaŭ nedistingeblajn kondutajn efikojn ĉe dozoj similaj al niaj (Hiroi kaj Blanka, 1991; Ozer et al., 1997; Koch et al., 2000; Eiler et al., 2006; Pezze et al., 2007; Lex kaj Hauber, 2008; Liao, 2008; Nicola, 2010; Shin et al., 2010; Haghparast et al., 2012). Ĉi tiuj rezultoj, kune kun la kontrasto inter la antagonisma koncentriĝo en la injekto, kiu estas bezonata por observi efikojn (mm) kaj la afinecon de la drogoj por iliaj celoj (nm), metas en demandon ĉu la drogaj efikoj estas specifaj. Kvankam la efika koncentriĝo ĉe la ricevilo probable estas konsiderinde pli malalta ol la injektita koncentriĝo pro disvastigo, metabolo kaj oksido de la drogoj, la kombinita efikeco kaj tempa kurso de ĉi tiuj procezoj estas nekonataj. Sekve, unu formala ebleco estas, ke ambaŭ la kondutaj kaj elektrofisiologiaj efikoj de SCH23390 kaj raclopride estas la rezulto de ambaŭ drogoj ligantaj unu aŭ plurajn receptorojn tute ne ligitajn per dopamino. Pluraj faktoroj argumentas kontraŭ ĉi tiu ebleco. Cue-elvokita alproksimiĝa konduto estas blokita ne nur de SCH23390 kaj raclopride, sed ankaŭ de injekto de la larĝ-spektra dopamina ricevilo antagonisto flupentikolo en la NAc (Di Ciano et al., 2001; Saunders kaj Robinson, 2012), per neaktivigo de la VTA (Yun et al., 2004) Kaj per lezo de la NAc kun 6-hydroxydopamine (Parkinson et al., 2002), kiu selekteme mortigas katekolaminergajn fibrojn. Plie, NAc-injekto de dopamina reakirita blokanto, agonisto de ricevilo D1 aŭ D2, aŭ la amfetamino liberiganta dopaminon pliigas la probablon de kuraca alproksimiĝo (Wyvell kaj Berridge, 2000; Nicola et al., 2005; du Hoffmann kaj Nicola, 2013). Finfine, optogenetika mem-stimulo de VTA-dopaminaj neŭronoj (konduto sendube subtenata de dopamina neŭrona aktivigo) mildigas per injekto de SCH23390 aŭ racloprido en la NAc je dozoj similaj al tiuj uzataj ĉi tie (Steinberg et al., 2014). Estas malfacile koncepti simplan mekanismon, kiu povus kalkuli ĉiun el ĉi tiuj rezultoj sen postuli, ke SCH23390 kaj racloprida blokita alproksimiĝo blokante la efikojn de endamina dopamina.

Alternativa ebleco estas, ke la antagonistoj ligas ne nur siajn celitajn ricevilojn, sed ankaŭ ekster-celajn dopaminajn receptorojn. Ĉe koncentriĝoj de 10 μm aŭ malpli, raclopride ne ligas D1-similajn ricevilojn (Salono et al., 1986); pli altaj koncentriĝoj ne estis provitaj. Tial, raclopride povus esti specifa por D2 / D3-receptoroj eĉ ĉe la mm injektaj koncentriĝoj uzataj de ni kaj aliaj, aparte post disvastigo, metabolo kaj oksido. Taksoj de la SCH23390 liganta konstanton al D2-similaj riceviloj intervalas inter 1 kaj 5 μm (Bourne, 2001; Mottola et al., 2002); kvankam ĉi tiuj valoroj sugestas, ke SCH23390 ligas D2 / D3-receptorojn ĉe la injektitaj koncentriĝoj, la funkcia efikeco de SCH23390 en blokado de aktivigo de D2-similaj riceviloj de dopamino estas nekonata. Nia observo, ke racloprido reduktis NS-elvokitan ekscitiĝon dum SCH23390 ne subtenas la ideon, ke la drogoj agis ĉe malsamaj riceviloj, sed ne definitive montras sian specifecon. Tamen, eĉ se unu aŭ ambaŭ drogoj blokis ambaŭ receptorojn por redukti DS-elvokitan ekscitiĝon, ĉi tio estus tute konforma al nia konkludo, ke aktivigo de almenaŭ unu formo de dopamina ricevilo estas necesa por DS-elvokita ekscitiĝo. Tiel, kvankam la demando pri specifaĵoj de drogoj restas sen respondo, ĉi tiu demando nur marĝene malfortigas nian ĉefan konkludon, ke dopamino faciligas pritraktitan alproksimiĝon per pliigo de elvokita ekscitiĝo.

Se fakte la drogoj agis specife, niaj trovoj, ke D1 kaj D2 / D3-antagonistoj ĉiu reduktis elvokitan pafadon en la plimulto de la ekscitaj neŭronoj, sugestas, ke aktivigo de ĉi tiuj riceviloj kondukas sinergie al ekscitiĝo en la samaj neŭronoj. Dum D1 kaj D2-receptoroj troviĝas en plejparte apartigitaj populacioj de neŭronoj en la NAc (Albin et al., 1989; Gerfen et al., 1990), substancaj proporcioj de NAc-kerno kaj ŝelaj neŭronoj, kiuj esprimas D1-receptorojn, ankaŭ enhavas mRNA por D3-receptoroj (Le Moine kaj Bloch, 1996), kiuj estas blokitaj de D2-antagonistoj, inkluzive de racloprido. Kunekspreso de D1 kaj D3-receptoroj provizas eblan mekanismon, per kiu dopamino povus antaŭenigi ekscitiĝon en neŭronaj neŭronoj per sinergia efiko, kiu estus blokita de aŭ D1 aŭ D2 / 3-antagonistoj (Schwartz et al., 1998). Alternative (aŭ aldone), la interago inter D1 kaj D2 (kaj / aŭ D3) riceviloj povas okazi ĉe la loka cirkvitnivelo (Goto kaj Graco, 2005; Gerfen kaj Surmeier, 2011). Ekzemple, dopamino agas ĉe D1-receptoroj por redukti GABA-liberigon sur NAc-neŭronoj (Nicola kaj Malenka, 1997; Hjelmstad, 2004), efiko, kiu povus antaŭenigi ekscitiĝon koncerte kun aktivigo de D2 / D3-receptoroj sur spaj neŭronoj (Hopf et al., 2003). Notinde, ĉi tiuj mekanismoj pozas, ke dopamino ne ekscitas NAc-neŭronojn rekte, sed pliigas sian eksciteblecon en respondo al glutamatergaj enigaĵoj; tiel, ili povus klarigi kial kares-elvokitaj ekscitoj estas blokitaj ne nur de dopaminaj antagonistoj, sed ankaŭ de inaktivigo de la bazolateral amigdala kaj prefrontal-kortekso (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa et al., 2008), kiuj ambaŭ sendas glutamatergajn projekciojn al la NAc (Brog et al., 1993).

La similecoj kaj diferencoj inter SCH23390 kaj raclopridaj efikoj povas esti rezulto de du kontrastaj neŭralaj mekanismoj, implikantaj fazan kaj tonikan dopaminon. Ĉar ambaŭ D1 kaj D2 / D3-antagonistoj reduktis DS-elvokitan eksciton, sed la pli malgrandaj NS-elvokitaj ekscitiĝoj okazantaj en la samaj neŭronoj estis reduktitaj nur de la D2 / D3-antagonisto (Figs. 8, , 9), 9), ŝajnas ke dopamino antaŭenigas kodigon de stimula valoro per aktivigo de D1-receptoroj, sed faciligas pafi respondojn al ĉiuj signoj (ĉu aŭ ne asociitaj kun valora rezulto) per D2 / D3-receptoroj. Ĉi tio povus esti pro la pli grandaj fazaj dopaminaj transitorioj provokitaj en la NAc per rekompenco-antaŭdiro ol neŭtralaj indikoj (Phillips et al., 2003; Roitman et al., 2004). Ĉar D2 / 3-receptoroj havas pli altan afinecon por dopamino ol D1-receptoroj, malgrandaj NS-elvokitaj dopaminaj transitorioj povas esti sufiĉaj por aktivigi nur D2 / 3-receptorojn, dum rekompenco-antaŭdiraj DS-oj povas levi la dopaminan koncentriĝon al niveloj sufiĉe altaj por aktivigi D1-receptorojn (Graco, 1991).

Alternative, la grando de cue-elvokita ekscitiĝo povus esti reguligita per toniko, anstataŭ fazo-dopamino. Tona dopamina nivelo eble reflektas la oportunan koston de neagado (Niv et al., 2007), tiel starigante la viglecon de operantaj agoj. Tiel, se estas atingitaj sufiĉe altaj tonikaj dopaminaj niveloj, sufiĉaj dopaminaj riceviloj povus esti aktivigitaj por faciligi la elvokitan eksciton kaj malpliigi la latentecon de rekompenc-aliro. Simila mekanismo povas ankaŭ substreki la konatan kontribuon de NAc-dopamino al plenumado de nekuiritaj operaciaj taskoj, kiuj postulas altan penadon (Salamono kaj Korrea, 2012), en kiu dopamina interrompo pliigas latencojn por alproksimiĝi al la operando (Nicola, 2010). Implicaj eksteraj signoj (ekz. Vido de la levilo) aŭ internaj kvereloj (ekz. Ekestantaj de tempolimo aŭ malsato) povus ekigi alproksimiĝon de ekscitaj NAc-neŭronoj en pli granda mezuro kiam ŝanco-kostoj kaj dopamina nivelo estas altaj.

En resumo, sendepende de la specifa farmacologia mekanismo, niaj rezultoj pruvas, ke NAc dopamine rekompencas rekompencan konduton levante la ekscito de NAc-neŭronoj al elstaraj mediaj stimuloj. La grando de ĉi tiu ekscito aranĝas la latenciaĵon de la subjekto por komenci alproksimiĝon. Tra ĉi tiu mekanismo, dopamino reguligas ambaŭ la viglecon kaj verŝajnecon de rekompenco de rekompenco.

Piednotoj

Referencoj