Jonathan P. Fadok, 1,2 Tavis MK Dickerson, 2 kaj Richard D. Palmiter2 *
J Neŭroscio. Aŭtoro manuskripto; havebla en PMC 2010 March 9.
Eldonita en fina redaktita formo kiel:
J Neŭroscio. 2009 septembro 9; 29 (36): 11089 – 11097.
doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1616-09.2009.
Diplomiĝinta Programo 1 en Neurobiologio kaj Konduto, Universitato de Vaŝingtono, Seatlo, WA 98195
2 Sekcio de Biokemio kaj Howard Hughes Medicina Instituto, Universitato de Vaŝingtono, Seatlo, WA, 98195
* Korespondado estu adresita al: Richard D. Palmiter, HHMI kaj Fako pri Biokemio, Skatolo 357370, Universitato de Vaŝingtono, Seatlo, WA 98195. Retpoŝto: [retpoŝte protektita]
La fina redaktita versio de ĉi tiu artikolo de la eldonisto disponeblas senpage ĉe J Neurosci
Vidu aliajn artikolojn en PMC, kiuj citas la eldonitan artikolon.
abstrakta
Dopamina (DA) estas implikita en multaj kondutoj, inkluzive de motora funkcio, kogno kaj rekompenc-prilaborado; tamen la rolo de DA en prilaborado de timoj restas samvalora. Por ekzameni la rolon de DA en tim-rilata lernado, musoj kun dopamina-deficita (DD) estis testitaj en timema potenca starta paradigmo. DA-sintezo povas esti restarigita en DD-musoj per administrado de 3, 4-dihidroksio-L-fenilalanino (L-Dopa), per tio permesante taksi timan prilaboron en aŭ DA-elĉerpita aŭ -plena stato. Timo-potencigita ekprospero estis forestanta en DD-musoj sed povus esti reestigita per L-Dopa-administrado tuj post timo. Selektema viral-mediaciita restarigo de DA-sintezo en la ventrala tegmenta areo plene reestigis timan lernadon en DD-musoj kaj restarigo de DA-sintezo al DA-neŭronoj projekciantaj al la bazolateral amigdala restarigita mallongdaŭra memoro, sed ne longtempa memoro aŭ ŝok-sento. Ni ankaŭ pruvas, ke la DA D1-riceviloj (D1R) kaj D2-similaj riceviloj estas necesaj por cue-dependa timo-lernado.
Ĉi tiuj trovoj indikas, ke DA aganta sur multoblaj receptoroj subtipoj ene de multoblaj celaj regionoj faciligas stabiligon de timo-memoro.
Ŝlosilvortoj: Dopamino, timo, ekfunkciigita ekprospero, amigdala, dopamina D1-ricevilo, dopamina D2-ricevilo
Enkonduko
La neuromodulator DA estas grava por rekompenco-rilata lernado kaj serĉado de drogoj (Schultz, 2002; Saĝa, 2004), kaj akumulanta evidenteco sugestas, ke DA eble ankaŭ gravas por timo-rilata lernado (Lamont kaj Kokkinidis, 1998; Guarraci et al ., 1999; Greba kaj Kokkinidis, 2000; Guarraci et al., 2000; Greba et al., 2001; Pezze kaj Feldon, 2004; de Oliveira et al., 2006). DA neŭronoj de la ventra meza cerbo projektas limajn cerbajn areojn gravajn pro timo-lernado, kaj DA-niveloj en ĉi tiuj cerbaj areoj pliiĝas dum aversaj eventoj (Abercrombie et al., 1989; Kalivas kaj Duffy, 1995; Doherty kaj Gratton, 1997; Inglis kaj Moghaddam , 1999). Plie, iuj neŭronaj DA-neŭronoj pliigas siajn pafajn indicojn al aversaj stimuloj kaj prognozaj indikoj (Guarraci kaj Kapp, 1999; Horvitz, 2000; Joshua et al., 2008). Plue, DA pruvis faciligi longtempan potencon, ŝlosilan neŭralan korelacion de memoro, en areoj kritikaj por timo-lernado, kiel hipokampo kaj amigdala (Bissiere et al., 2003; Limono kaj Manahan-Vaughan, 2006; Swant kaj Wagner, 2006).
Malgraŭ la progresoj rilataj al la neuron-fiziologio de DA al timo, la preciza rolo de DA kaj ĝiaj kognaj receptoroj en lernado rilata al timo restas ankoraŭ ne solvita. Injektoj de D1R-similaj antagonistoj sisteme, aŭ en la amigdala, estis montritaj bloki akiron aŭ esprimon de tim-rilata lernado; tamen, aliaj pruvis, ke ĉi tiuj drogoj havas neniun efikon (Guarraci et al., 1999; Greba kaj Kokkinidis, 2000; de Oliveira et al., 2006). Plie, D1R-similaj agonistoj estis montritaj aŭ plibonigi aŭ havi neniun efikon al timkondiĉo (Guarraci et al., 1999; Greba et al., 2000; Inoue et al., 2000; de Oliveira et al., 2006). Analogaj discrepancoj estis trovitaj en studoj uzantaj agonistojn aŭ antagonistojn por D2R-similaj riceviloj (Guarraci et al., 2000; Greba et al., 2001; Ponnusamy et al., 2005; de Oliveira et al., 2006). Ĉi tiuj diferencoj povus esti pro kondutisma metodaro, dependaj de dozo-efikoj de drogoj injektitaj, aŭ diferencoj en elekto de farmakologiaj agentoj. Ekzemple, DA-receptoroj-antagonistoj varias vaste en sia selektiveco tiel, dum iuj studoj povas pli selektive antagonigi D2-receptorojn, aliaj eble pli larĝe antagonigas D2, D3, kaj D4-receptorojn (Missale et al., 1998).
Por klarigi la rolon de DA en lernado rilata al timo, ni utiligis musojn malhavantajn DA (DD-musojn), same kiel musojn malhavantajn aŭ la D1R aŭ DA D2-receptorojn (D2R), kaj testis ilin en timig-komenca paradigmo. Timo-potencigita ekprospero estas Pavlovian-timema kondiĉa paradigmo en kiu neŭtra stimulo eligas pliiĝon en la akustika ekprospero sekvante parojn kun piedpilko (Koch, 1999). Timiga potencigita ekfunkcio estas ideala paradigmo por ĉi tiuj studoj ĉar ĝi ne dependas de takso pri frostiga konduto, malfacile mezurebla ĉe hipoaktivaj DD-musoj (Zhou kaj Palmiter, 1995). Ĉar DD-musoj povas esti studitaj en aŭ DA-malpligrandigita aŭ DA-repleta stato, ili donas idealan ŝancon studi la rolon de DA en lernado kaj memoro-formado. Plue, uzante virus-mediadon de Cre recombinase, DA-signalado povas esti selektive restarigita al specifaj celregionoj per reaktivigo de Th-alelo de DD-musoj (Hnasko et al., 2006). Selektema restarigo de DA al specifaj celaj areoj permesas takson de cerbaj regionoj reguligitaj per DA-signalado dum timo.
Materialoj kaj metodoj
Bestoj kaj kuracadoj
DD-musoj estis generitaj kiel priskribite (Hnasko et al., 2006). Mallonge, DD (Thfs / fs; DbhTh / +) musoj portas du nefunkciajn tirozinajn hidroksilase (Th) alelojn, kiuj estis inaktivigitaj per enmeto de geno de neomicina rezisto (NeoR) flankigita de loxaj P P en la unuan intron de la geno Th . Ĉi tiuj musoj ankaŭ portas unu nerompitan dopaminan β-hidroksilase (Dbh) alelon, kaj unu Dbh-alelon kun celata enmeto de la geno Th. Kontrolaj bestoj portas almenaŭ unu nerompitan Th-alelon kaj unu sendifektan Dbh-alelon. Niveloj de ne-dopaminergaj katekolaminoj estas normalaj en DD-bestoj kaj niveloj de ĉiuj katekolaminoj estas normalaj en kontrolaj bestoj (Zhou kaj Palmiter, 1995; Szczypka et al., 1999). Musoj estis konservitaj sur miksita genetika fono de C57BL / 6 X 129 / Sv. Pro severa hipofago, DD-musoj estis injektitaj ĉiutage (ip) kun L-Dopa je 50 mg / kg je volumo de 33 μl / g (Zhou kaj Palmiter, 1995), komencante je proksimume postnata tago 10. Ĉi tiuj injektoj restarigas DA-funkcion por 8 al 10-hr (Szczypka et al., 1999). D1R-knokaŭto (KO) kaj D2R KO-musoj estis priskribitaj (Drago et al., 1994; Kelly et al., 1997). Ambaŭ streĉoj estis konservitaj sur C57BL / 6 fono. Pro kreskado de malfruiĝo en musoj D1R KO, ili estis malplenigitaj je kvar semajnoj, kaj poste nutris malseketigitan ranon por antaŭenigi kreskon. Ĉiuj bestoj estis genotipitaj per PCR-analizo. Viraj kaj inaj musoj estis submetitaj al kondutisma testado inter la aĝoj de 2-5-monatoj. Ĉiuj musoj estis loĝigitaj sub 12: 12 (malpeza: malluma) ciklo en temperatur-kontrolita medio kun manĝaĵo (5LJ5; PMI Feeds, Sankta Luiso, MO) kaj akvo havebla ad libitum. Ĉiuj kondutaj eksperimentoj estis farataj dum la luma ciklo. Ĉiuj musoj estis traktitaj laŭ gvidlinioj establitaj de la Nacia Instituto pri Sano kaj la Institucia Komitato pri Prizorgo kaj Uzo de la Universitato de Vaŝingtono.
Por taksi, ĉu aliaj D2-similaj riceviloj gravas por timo-lernado, D2R KO-musoj estis administritaj al D2-simila antagonisma eticloprido (Sigma, Sankta Luiso, MO) je 0.5 mg / kg (ip). Eticlopride dissolviĝis en 0.9% salo kaj estis donita al fina volumo de 10 µl / g. D2R sovaĝaj tipoj (WT) musoj estis injektitaj kun veturilo.
aparato
Sono-mildigaj startaj ĉambroj (SR-Lab, San Diego Instruments, San Diego, CA) estis uzataj por mezuri antaŭpuŝan inhibicion, ekfunkciigajn respondojn kaj timeman potencan ekkrion. Por ekkonaj respondoj, legadoj de 65 1-msec estis prenitaj, komencante de pulsa ekapero. Por mezuri la respondon al piedfrapado, 500 1-msec-legadoj estis prenitaj, komencante de ekprospero. La maksimuma amplekso de la respondo estis uzata por kalkuli antaŭpagan inhibicion, ekfunkciigajn respondojn, ektimigitan ektimon kaj ŝokan reaktivon. Sono de blanka bruo estis produktita de alta frekvenca parolanto lokita en la plafono de la ĉambro. Fona sono estis konservita ĉe konstanta 65 dB-nivelo. Sono-niveloj estis mezuritaj en decibeloj (skalo) uzante voĉan nivelan legilon (RadioShack, Fort Worth, TX). Kalibra unuo estis uzata por certigi la integrecon de la legoplenaj respondaj legadoj (San Diego Instruments, San Diego, CA). 8-vata lumo estis muntita sur la malantaŭa muro de la komenca skatolo por uzi kiel stilon.
Komencaj respondaj kurboj
Post 5-min-kutima periodo, bestoj estis prezentitaj kun sep provoj kun pliigaj sonniveloj: de 80 ĝis 120 dB, kun ITI de 30 sek. Ĉi tiu serio estis prezentita 10-fojoj por entute 70-provoj. En ĉiuj provoj, krom nulaj provoj, en kiuj ne estis sono, la voĉa pulso estis 40 msec.
Antaŭ-pulsa inhibo
Bestoj ricevis 10-min-kutiman periodon post kiuj subjektoj estis prezentitaj kun 5 40-msec, 120-dB, pulso-solaj provoj. Musoj tiam estis prezentitaj kun 50-provoj de aŭ ekkomenca puls-sola provo, unu el tri antaŭpumpaj provoj (5, 10, kaj 15-dB supra fono), aŭ nula provo en kiu ne estis akustika stimulo. La intertrial (ITI) averaĝis 15 sek (intervalo 5 – 25 sek). Komenca proceso konsistis el pulso 40-msec, 120-dB de blanka bruo. Antaŭpagaj provoj konsistis el 20-msec-daŭra antaŭpulso de 70, 75, aŭ 80-dB-intenseco, kiu antaŭis la pulson 40-msec 120-dB per 100 msec. Prepulsa inhibo estis kalkulita por ĉiu antaŭpula nivelo uzante la jenan formulon:% inhibicio = [(averaĝa ekkuro de respondo pri antaŭpruva provo / meza ekkuro de respondo ĉe puls-sola provo) × 100]. DD-musoj estis provitaj en DA-elĉerpita stato, 18-24 hr post L-Dopa injekto.
Komenco pro timo (7-taga paradigmo)
En tago 1 (bazlinio), sekvante 5-min-kutiman periodon, al musoj ricevis pseŭdo-hazarde ordigitaj serioj de 20-provoj, dividitaj uniforme inter kvietaj kaj sen-kuraj kondiĉoj. Por senprokrastaj provoj, bestoj estis prezentitaj kun akustika pulso 40-msec, 105-dB. Por provoj de kvono, la bestoj estis prezentitaj kun 10-seka malpeza signo, kiu ko-finis kun pulso 40-msec, 105-dB. ITI averaĝis 120 sek (gamo 60 al 180 sek.).
Trejnado okazis tagojn 2, 4, kaj 6. Post 10-min-kutima periodo, al musoj estis donitaj 10-prezentoj de la lumturo, kiu ko-finiĝis per 0.2-mA, 0.5-sek piedvesto. ITI averaĝis 120 sek (gamo 60 al 180 sek.). La provaj kunsidoj okazis tagojn 3, 5, kaj 7 kaj estis identaj al la baza kunsido priskribita supre. DD-musoj estis en DA-elĉerpita stato, 18 al 24 hr post ilia lasta L-Dopa injekto, dum bazliniaj, trejnaj, kaj provaj sesioj. L-Dopa estis injektita post trejnaj kunsidoj kiel indikite en figuraj legendoj. La sekva formulo estis uzata por kalkuli ektimigitan timon:% potenco = [(mezumo de respondoj pri provoj / mezumo de respondoj pri provoj ne-signo-1) × 100].
Komenco pro timo (3-taga paradigmo)
Tagoj 1 kaj 3 (bazlinio kaj testo) de ĉi tiu paradigmo estis identaj al tiuj priskribitaj por la 7-taga potenc-komenca paradigmo. En la tago 2 (trejnado), musoj ricevis 30-parojn de la 10-sek-luma lumo kun 0.2-mA, 0.5-sek piedvesto. La ITI-mezumo estis 120 sek (gamo 60 al 180 sek). DD-musoj estis DA-elĉerpitaj dum bazlinio, trejnado, kaj testado.
Mallongdaŭra memoro
Bazaj kaj testaj kunsidoj estis identaj al tiuj priskribitaj por la 7-taga paradigmo. En tago 2, sekvante 5-min-kutiman periodon, al musoj estis donitaj 30-paroj de 10-seka lumo, kiu ko-finiĝis kun 0.5-sek, 0.2-mA-piedfingro. ITI averaĝis 120 sek (gamo 60 al 180). Post trejnado, la musoj estis enmetitaj en siajn hejmajn kaĝojn por 10-min antaŭ testado. Mallongdaŭra memoro estis taksita per la uzo de la sama formulo uzata por ektimigebla ekkuro.
Sensacio al Kolizio
La respondoj al la ne-kvara kondiĉo dum la mallongperspektiva mem-bazlinio kaj provaj sesioj estis averaĝitaj por ĉiu besto kaj la sekva formulo estis uzata por kalkuli ŝokan sentivigon:% sensitization = [(averaĝa ekkuro-respondo dum testado / meza ekkuro-respondo sur baseline- 1) × 100].
Cre recombinase-mediaciita restarigo de Th-gena funkcio
Anestezitaj musoj kun izoflurano (1.5-5%) estis enmetitaj en stereotipan instrumenton (David Kopf Instruments, Tujunga, CA). Por restarigo de Th-gena funkcio en la ventra tegmentala areo, rekombinanta AAV1-Cre-GFP-viruso (titolita ĉe 1.2 × 1012-eroj / ml) estis injektita bilateralmente en la ventra mezkerno (koordinatoj en mm: 3.5 poste al Bregma, 0.5 laterale al mezlinio) , 4.5 ventral al Bregma; 0.5 μl / hemisfero). Por specifa restarigo de BLA DA, rekombinanta CAV2-Cre-viruso (titolita ĉe 2.1 × 1012-eroj / ml) estis injektita bilateralmente (koordinatoj en mm: 1.5 poste al Bregma, 3.25 laterale al mezlinio, 5 ventral al Bregma; 0.5 μl / hemisfero) . Detalaj priskriboj de ambaŭ viralaj vektoroj estis publikigitaj (Hnasko et al., 2006; Zweifel et al., 2008). Virusoj estis injektitaj dum 10-min-periodo uzante 32-mezurilon-siringa nadlo (Hamilton, Reno, NV) ligita al mikroinfuza bombo (WPI, Sarasota, FL).
Immunohistoĥemio
Post anestezio kun 50 mg / ml natria pentobarbital (0.2-0.3 ml / besto), musoj estis transcardiale perfuzigitaj kun fosfatita salita salo, sekvita de 4% paraformaldehido en fosfato-bonsalona salo. Disaj cerboj estis post-fiksitaj en 4% paraformaldehido dumnokte, krioprotektitaj en 30%-sukerozo en bufata salo-fosfato, kaj poste rapide frostigitaj en izopentano. Senpovaj flotaj koronaj sekcioj (30 μm) estis imunostenataj kun aŭ musaj kontraŭ-TH (1: 1000, Chemicon) aŭ kuniklo kontraŭ-TH (1: 2000, Chemicon) antikorpoj. Immunofluoresko estis atingita uzante Cy2- aŭ Cy3- konjugitajn IgG-malĉefajn antikorpojn (1: 200, Jackson ImmunoResearch). Makulitaj sekcioj estis muntitaj sur lumbildoj, kovriloj, kaj fotitaj per gisita brila kampa mikroskopo (Nikon).
Statistikaj Analizo
Analizoj faritaj inkluzivis ripetajn mezurojn kaj unudirektajn ANOVA, Fisher post-hoc, kaj Student-t-testojn kiel notite en la rezultoj. Statistika analizo estis farita per Statistica-programaro (Statsoft, Tulsa, Oklahoma).
rezultoj
DD-musoj havas nerompitan akustikan ekprosperon kaj normalan antaŭpagan inhibicion
Timo-potencigita ekprospero postulas nerompitajn akustikajn ekprospondojn kaj sensimotoron. Por determini ĉu la akustika ekprospero estas ŝanĝita en la foresto de DA, la respondoj de DA-musoj malplenigitaj de DD (18 al 24 hr post L-Dopa) al multoblaj decibelaj niveloj de sono estis mezuritaj kaj komparitaj al kontroloj (Figuro 1A). Ripetitaj mezuroj ANOVA montris neniun ĉefan efikon de genotipo kaj neniun signifan interagadon inter genotipo kaj sonnivelo.
figuro 1
DA estas kritika por lerni tim-potencigitan ektimon. A, Akustika ektimiga respondo de kontrolo (n=10, nigraj kvadratoj) kaj DD-musoj (n=10, malfermaj kvadratoj) al malsamaj sonintensecoj. Respondoj estas raportitaj en arbitraj unuoj. B, Prepulse-inhibicio estis provita ĉe 3 malsamaj prepulsaj intensecoj en kontrolo (n=10, nigraj strioj) kaj DD-musoj (n=10, malfermaj stangoj). Asteriskoj indikas p<0.05, ripetajn mezurojn ANOVA. C, Skemo ilustranta la 7-tagan tim-potencigitan surprizparadigmon. En bazlinio kaj testaj tagoj, musoj ricevis 10 prezentojn de ne-indiko (40-msek-daŭroprezento de 105-dB-ekstimpulso) kaj 10 prezentoj de signalprovoj (10-sekunda lumsignalo kunfinanta kun la ektimiga pulso) en pseŭdohazarda. ordo. En trejnaj tagoj, musoj ricevis 10 parojn de la 10-sekunda malpeza signalo, kiu finiĝis kun 0.5-sekunda daŭro, 0.2-mA piedŝoko. Lernado estis taksita en testtagoj kiel procento de potencigo dum signalprovoj kompare kun sensignikaj provoj. D, DD musoj (n = 10, malfermaj stangoj) donitaj L-Dopa 3 horojn post trejnado (tago 2 kaj 4) ne lernis (Testo 1 kaj 2). Tamen, kiam DD-musoj estis injektitaj tuj post trejnado (tago 6) ili montris signifan tim-potencigitan ektimon (Testo 3). Asteriskoj indikas p<0.05, ripetajn mezurojn ANOVA. E, Mezuradoj de ŝoka reagemo dum trejnadsesioj (Kontrolo n=10, nigraj stangoj; DD n=10, malfermaj stangoj). Respondoj estas raportitaj en arbitraj unuoj. F, Skemo ilustranta la 3-tagan tim-potencigitan ektiman paradigmon uzatan por determini la kritikan periodon en kiu DA estas grava. Ĉiuj 30 kue-ŝokaj paroj ricevis en unu trejna tago kaj DD-musoj estis traktitaj kun L-Dopa tuj, 1 horo, aŭ 3 horoj post-trejnado. G, Nur kontrolo (n = 8, solidaj nigraj strioj, C) kaj DD-musoj injektitaj tuj post trejnado (n = 7, vertikalaj strioj, 0 h) elmontris tim-potencigitan ektimon en la testa tago. Ĉi tiu nivelo de tim-potencigita ektimiĝo estis signife pli alta ol tiu vidita en la DD-musoj donitaj L-Dopa 1hr (n=6, diagonalaj strioj) aŭ 3 horojn (n=6, malfermaj stangoj) post-trejnado. Asteriskoj indikas p<0.05 kiam komparite kun bazlinio, Fisher post-hoc.Ĉiuj valoroj raportitaj estas rimedoj ± SEMDA-malplenigita DD kaj kontrolmusoj ankaŭ estis testitaj en prepulsa inhibicia paradigmo, kiu estas ofte uzata por detekti deficitojn en sensmotora enirejo. Prepulsa inhibicio estis plifortigita en DD-musoj (Figuro 1B; ripetaj mezuroj ANOVA, genotipo: F1, 18 = 5.37; p<0.05; neniu signifa genotipo per prepulsa nivela interago estis detektita). Tiuj datenoj indikas ke DD-musoj ne havas deficitojn en surprizaj respondoj aŭ malkreskojn en sensmovaj enirmekanismoj dum en DA-malplenigita ŝtato kaj validigas sian uzon en tim-potencigitaj surprizeksperimentoj.
Dopamino estas necesa en kritika tempo por lernado de timo-potenca ekprospero
Por determini ĉu DA estas necesa por lerni kuntiman kondiĉigan taskon, DD kaj kontrolmusoj estis submetitaj al 7-taga tim-potenca ektimiga paradigmo (Figuro 1C). DD-musoj estis trejnitaj kaj testitaj en DA-malplenigita ŝtato. Se provitaj 24 horojn post trejnado, kontrolmusoj elmontris timpotencan ektimon post ununura trejna sesio, kiu ne estis observita en DD-musoj (Figuro 1D; ripetaj mezuroj ANOVA, genotipo, F1, 18=7.4590, p<0.05). Eĉ post plia trejna sesio, DD-musoj ne esprimis tim-potencigitan ektimon, dum kontrolmusoj daŭre esprimis fortikan lernadon. Interese, kiam donita L-Dopa tuj post trejnado en la tago 6, DD-musoj montris tim-potencigitan ektimon, kiu estis signife pli alta ol bazlinio (unudirekta ANOVA F1, 18=9.1999, p<0.01) kaj ne diferencis de kontrolniveloj ( Figuro 1D). Ŝokreagemo tra trejnaj tagoj por DD kaj kontrolmusoj ne estis signife malsamaj inter gentipoj en iu ajn trejna tago, indikante ke la lernado de DD-musoj ne estis pro malkapablo senti la piedŝokon (Figuro 1E).Por karakterizi la kritikan tempofenestron. por DA ago, plia studo variis la tempon de L-Dopa administrado. DD kaj kontrolmusoj ricevis trejnan sesion konsistantan el 30 lum-ŝokaj paroj (Figuro 1F) kaj poste injektitaj per L-Dopa aŭ tuj, 1 horo, aŭ 3 horoj post trejnado kaj ili estis provitaj 24 horojn poste. DD-musoj injektitaj tuj post trejnado esprimis fortikan tim-potencan ektimon en la testa tago, simila al tiu de kontroloj, dum la DD-musoj injektitaj per L-Dopa 1 horo aŭ 3 horoj post trejnado montris neniun lernadon (Figuro 1G; ripetaj mezuroj ANOVA); traktado × sesio F3, 23=5.1032, p<0.01). Tiuj datenoj indikas ke DA estas necesa ene de finhava tempoperiodo por lernado en tim-potencigita surprizparadigmo. Tamen, DA ne estas necesa por la esprimo de signal-tima memoro ĉar DD-bestoj ĉiam estis testitaj en la foresto de DA. Plie, la foresto de DA ne difektas ŝokreagemon.
D1R estas necesa por ektimigita timo
Por esplori kiuj DA-riceviloj estas necesaj por tim-potenca ektimiĝo, ni unue analizis D1R KO-musojn. D1R KO kaj kontrolo, sovaĝaj musoj (WT) estis testitaj je multoblaj niveloj de ekbruliga intenseco, kiel priskribite por DD-musoj (Figuro 2A). Ekzistis neniu signifa diferenco inter D1R KO kaj WT-musoj ĉe iu sonnivelo testita, indikante ke D1R KO-musoj havas sendifektan akustikan surtimrespondon. En konsento kun antaŭaj studoj, ni observis nerompitan prepulsan inhibicion en D1R KO-musoj (Ralph-Williams et al., 2002). Se testite en la 7-taga tim-potenca ektimiga paradigmo, D1R KO-musoj ne esprimis lernadon en iu ajn el la testaj tagoj (Figuro 2B; ripetaj mezuroj ANOVA-genotipo × testa tago F3, 48=6.28; p<0.01), dum WT. musoj havis signifan tim-potencigitan ektimon en testaj tagoj 2 kaj 3 (p<0.05 kaj p<0.01, kontrola bazlinio kontraŭ testo 2 kaj 3, respektive, Fisher post-hoc). D1R KO-musoj havis pli grandan ŝokan reagemon ol WT en ĉiuj tri trejnaj tagoj (Figuro 2C; ripetaj mezuroj ANOVA, genotipo F1, 16 = 10.18; p<0.01; neniu signifa genotipo × trejna tago estis observita). Tiel, kvankam D1R KO-musoj altigis respondojn al piedŝoko kompare kun WT-musoj, ili signife difektis tim-potencigitan ektimon, eĉ post 3 tagoj da trejnado. Ĉi tiuj datumoj indikas lernan difekton en D1R KO-bestoj kaj implikas la D1R en mediacio de la efikoj de DA en signal-dependa timkondiĉo.Figuro 2 D1R KO-musoj signife difektis lernadon. A, Akustika surpriza respondo de D1R WT (n=9, nigraj kvadratoj) kaj KO (n=9, malfermaj kvadratoj) musoj. B, Rezultoj de 7-taga tim-potenca ektimiga paradigmo kun D1R-musoj. D1R WT-musoj (n=9, solidaj nigraj strioj) sed ne D1R KO-musoj (n=9, malfermaj strioj), montris tim-potencigitan ektigon antaŭ testtago 3. Asteriskoj indikas p<0.01, komparante KO al WT, Fisher post- hoc. C, Mezuradoj de ŝoka reagemo. D1R KO-musoj (n=9, malfermaj stangoj) havas pli altajn respondojn al piedŝoko ol WT (n=9, solidaj stangoj). Asteriskoj indikas p<0.05, ripetajn mezurojn ANOVA. Ĉiuj valoroj raportitaj estas rimedoj ± SEM Por surprizaj respondoj kaj ŝoka reagemo, nombroj raportitaj en arbitraj unuoj.
Timema potenca ekprospero estas sendifekta en D2R KO-musoj, sed postulas aliajn D2-similajn ricevilojn
Por esplori, ĉu D2-similaj riceviloj estas necesaj por timo-potencigita ekprospero, D2R KO kaj WT-musoj estis submetitaj al la ekfunkcia respondo kaj timo-potencaj startlenaj provoj. WT kaj D2R KO-musoj havas ekvivalentajn ekprospondojn ĉe ĉiuj dB-niveloj testitaj, indikante ke D2R KO-musoj havas sendifektan akustikan ekprospondon (Figuro 3A). Simile al D1R KO-musoj, ni observis, ke D2R KO-musoj havas nerompitan antaŭpoluan inhibicion (Ralph-Williams et al., 2002). Kiam testitaj en la 7-taga-potenc-komenca paradigmo, ambaŭ musoj WT kaj D2R KO montris timon-potencan ekprosperon je ekvivalentaj niveloj en ĉiuj 3-testaj tagoj (Figuro 3B) kaj ŝoka reaktiveco ne diferencis inter grupoj (Figuro 3C). Ĉi tiuj datumoj indikas, ke D2R ne estas necesa por lernado de ektimigita timo.
figuro 3
D2R KO-musoj havas sendifektan tim-potencigitan ektimon. A, Akustika surpriza respondo de D2R WT (n=8, nigraj kvadratoj) kaj KO-musoj (n=8, malfermaj kvadratoj). B, Rezultoj de 7-taga tim-potenca ektimiga paradigmo kun D2R-musoj. Ambaŭ WT (n=8, solidaj stangoj) kaj KO (n=8, malfermaj stangoj) musoj elmontris signifajn nivelojn de tim-potencigita ektimiĝo. C, Mezuradoj de ŝoka reagemo dum trejnado (WT, n=8, solidaj stangoj; KO, n=8, malfermaj stangoj). D, WT kaj D2R KO-musoj (n=11 ĉiu) estis submetitaj al la 3-taga tim-potenca ektimiga paradigmo. D2R KO-musoj estis administritaj eticlopride (0.5 mg/kg) antaŭ trejnado kaj malsukcesas esprimi tim-potencigitan surprizon dum testado. Asteriskoj indikas p<0.01, KO kontraŭ WT, Fisher post-hoc. Ĉiuj valoroj raportitaj estas averaĝaj ± SEM Por surprizaj respondoj kaj ŝoka reagemo, respondoj estas raportitaj en arbitraj unuoj. Antaŭaj studoj montris, ke administrado de D2-similaj antagonistoj, aŭ sisteme aŭ rekte en la amigdalon, difektas kondiĉitan timon (Guarraci et al., 2000; Greba et al., 2001; Ponnusamy et al., 2005). Por esplori la diferencon inter iliaj rezultoj kaj la niaj, D2R KO-musoj estis administritaj la D2R-simila antagonisto eticlopride (0.5 mg/kg; liverita ip) antaŭ trejnado en la 3-taga tim-potenca ektimiga paradigmo. Se provitaj 24 horojn post trejnado, veturilo-injektitaj WT-musoj montris fortikan tim-potencan ektimon, dum D2R KO-musoj injektitaj de eticlopride ne manifestis lernadon (Figuro 3D; ripetaj mezuroj ANOVA genotipo × tago F1, 20 = 7.5698, p<0.05) . Ĉi tiuj rezultoj indikas ke, krom la D1R, membro de la D2-simila familio de DA-riceviloj, sed ne la D2R, estas esenca por tim-potencigita ektimigo.
Mallongdaŭra memoro malpliiĝas en DD kaj D1R KO-musoj
DA estas bezonata ene de unu horo post trejnado por lerni timopovigitan ektimigon. En ĉi tiuj eksperimentoj, longtempa memoro pri timigita potenco estis provita 24 hr post trejnado. Ni ekprovis ĉu DA ankaŭ necesas por mallongtempa memoro. DD-bestoj kaj kontroloj estis submetitaj al 2-taga paradigmo, kiu testis mallongtempan memoron 10 minutojn post trejnado (Figuro 4A). En la testo, oni taksis ŝokan sentivecon kaj mallongtempan memoron. Mallongperspektiva memoro estis difinita kiel signalvorto-dependaj pliiĝoj en mirigaj respondoj, dum ŝoksensivigado estas kuntekst-dependa potencigo de la akustika miriga respondo post piedŝoko kiu estas sendependa de signalvorto (McNish et al., 1997; Richardson, 2000; Risbrough et. al., 2008). DD-musoj havis signife malpli da ŝoka sentiveco ol kontroloj (Figuro 4B, p <0.05; Studenta t-testo). Simile, kontrolaj musoj montris fortan baldaŭan memoron forestantan ĉe DD-musoj (Figuro 4B, p <0.05, DD kontraŭ kontrolo, studenta t-testo). Ĉi tiuj datumoj sugestas, ke DA necesas por mallongatempa kaj longtempa memoro pri timigita potenco. Plue, DA estas necesa por kunteksto-dependa timo-lernado, kiel provas ŝoko-sentemo. Ĉi tiuj datumoj ankaŭ plifortigas la antaŭan konkludon, ke DA estas postulata en kritika periodo por la stabiligo de la timkondiĉa memorspuro.Figuro 4 Mallongdaŭra memoro kaj ŝoka sentivigo dependas de DA. A, Dezajno de la konduta paradigmo. En la unua tago, bazliniaj ektimaj respondoj estis akiritaj. En la 2-a tago, musoj ricevis ĉiujn 30 signalojn kaj poste estis remetitaj en sian hejmkeston dum 10 minutoj antaŭ testado. B, Kontrolaj musoj (n = 10, nigraj stangoj) havas signife pli grandan ŝokan sentemon kaj timon potencigitan ektimigas kompare kun DD (n = 10, malfermitaj stangoj). Asteriskoj signifas p <0.05; Studenta t-testo. C, WT (n = 7, nigraj stangoj) kaj D1R KO (n = 7, malfermitaj stangoj) musoj havas nerompitan ŝokan sentivecon. Nur WT timigis potencon dum la baldaŭa memora testo. Asteriskoj indikas p <0.05, KO kontraŭ WT; Studenta t-testo. Musoj D, WT (n = 8, nigraj stangoj) havas signife pli grandan ŝokan sentivecon ol D2R KO (n = 8, malfermaj stangoj). Niveloj de timo potencigita similas inter musoj WT kaj D2R KO. Asteriskoj indikas p <0.05, KO kontraŭ WT; Studenta t-testo. Ĉiuj valoroj raportitaj estas rimedoj ± SEMPor esplori kiuj receptoraj subtipoj mediacias la rolon de DA en mallongdaŭra memoro kaj ŝoka sentivigo, D1R kaj D2R KO-musoj estis testitaj en la sama paradigmo kiel DD-musoj. Musoj D1R KO havis signife pli malaltajn nivelojn de mallongatempa memoro ol musoj WT (Figuro 4C, p <0.05; Studenta t-testo); tamen ne estis signifa diferenco inter niveloj de ŝoka sentiveco en D1R KO kaj kontrolaj musoj, kiuj indikas, ke kunteksta dependa lernado estis nerompita. Musoj D2R KO havis signife pli malaltajn nivelojn de ŝoko-sentiveco ol WT (Figuro 4D, p <0.05; Studenta t-testo), tamen ne estis signifa diferenco inter musoj de WT kaj KO de mallongatempa memoro.
Restarigo de DA al la bazolateral amigdalo sufiĉas por permesi mallongdaŭran memoron
La bazolateral amigdala estas kritika por la akiro de timo-dependa timema memoro (Maren, 2003; Maren kaj Quirk, 2004; Sigurdsson et al., 2007). Plue, estas evidenteco sugestanta gravan rolon por DA en faciligado de basolateral amigdala funkcio (Rosenkranz kaj Grace, 2002; Bissiere et al., 2003; Marowsky et al., 2005). Por esplori, ĉu DA en la bazolateral amigdala estas bezonata pro timo-potenca ekprospero, DD kaj kontrolaj musoj estis injektitaj bilateralmente kun CAV2-Cre-vektoro en la bazolateral amigdala (Figuro 5A). Ĉi tiu vektoro estas transportita retrograde de la loko de injekto al neŭronoj DA, kie ĝi restarigas la aktivecon de la geno Th (Hnasko et al., 2006). Immunohistokemio rivelis ke TH ĉeestis en la bazolateral amigdalo de CAV2-Cre-injektitaj DD-musoj (Figuro 5J), sed forestanta en la dorsal striatum kaj nucleus accumbens (Figuro 5G). TH estis ĉefe restarigita al malgranda nombro de neŭronoj en la kaŭdaj porcioj de la ventra tegmenta areo (Figuro 5D). Ekzistis tipe malpli ol 10 TH-pozitivaj ĉeloj per 30-μm-sekcio en la injektitaj DD-musoj, kio kongruas kun la malgrandaj nombroj da DA-neŭronaj projektoj de amigdala raportitaj en la literaturo (Ford et al., 2006; Lammel et al. , 2008; Margolis et al., 2008).
figuro 5
Regiono-specifa restarigo de endogena TH-esprimo en DD-musoj. A, Skemo ilustranta injektajn koordinatojn por bazolateralaj amigdala (BLA) savaj eksperimentoj. DD (n = 7) kaj kontrolo (n = 7) musoj estis injektitaj bilateralmente en la BLA kun vektoroj CAV2-Cre (0.5 uL / hemisfero). B, Skemo ilustranta injektajn koordinatojn por ventraj tegmental-areo (VTA) savaj eksperimentoj. AAV1-Cre-GFP estis injektita bilateralmente (0.5 uL / hemisfero) en la VTA de DD (n = 7) kaj kontrolas musojn (n = 10). Figuroj adaptitaj de Paxinos kaj Franklin, 2001. C – E, Komparo de TH-tinkturo en korona tranĉaĵo (4 × pligrandigo) montranta ventran mezbonon de viruso-injektita WT-kontrolo, BLA-injektita DD, kaj VTA-injektita DD. C, TH-imunohistomemio en kontrolo de cerba mezuro pruvas la ĉeeston de DA-neŭronoj en la VTA kaj substantia nigra pars kompakta (SNpc; indikita per sago). D, BLA-savitaj DD-musoj havis malgrandan nombron da TH-pozitivaj neŭronoj en la VTA. Inserto estas 40 × grandigo de la boksita regiono, montrante TH-esprimon en la soma kaj procezoj. E, VTA-savitaj DD-musoj havis TH-esprimon ĉefe en la VTA. Notu foreston de TH-tondado en SNpc (indikita per sago). F – H, korona sekcio (4 × pligrandiĝo) de virin-injektita kontrolo de WT, BLA-savita, kaj VTA-savita DD-musoj, montrante TH-esprimon en dorsal-striatum kaj kerno accumbens. F, WT-injektitaj virus-kontroloj havas TH-esprimon tra la tutaĵo de la dorseco (indikita per sago) kaj ventra striatumo. G, Estas neniu TH-esprimo detektita en la striato de BLA-savitaj DD-musoj. H, VTA-savitaj DD-musoj havas TH-esprimon en la kerno accumbens, kun nur peco de makulado en la dorsa striatumo (indikita per sago). I-K, korona sekcio (10 × pligrandigo) montranta TH-esprimon en BLA de virus-injektita WT-kontrolo, BLA-savita, kaj VTA-savita DD-musoj.
Basoflankaj amigdalo-injektitaj musoj estis submetitaj al 3-taga tim-potencigita surprizparadigmo. Mallongdaŭra memoro kaj ŝoka sentivigo estis taksitaj 10 minutojn post trejnado kaj longdaŭra memoro por timpotenca ektimiĝo estis taksita 24 horojn post trejnado (Figuro 6A). Interese, nur mallongdaŭra memoro estis restarigita en basoflankaj amigdala-injektitaj DD-musoj. Niveloj de mallongdaŭra memoro estis la sama kiel kontroloj, tamen niveloj de longdaŭra memoro (p<0.05; Studenta t-testo) kaj ŝoka sentivigo (p<0.05; Studenta t-testo) estis signife pli malaltaj ol kontroloj. Dum trejnado, niveloj de ŝoka reagemo estis la samaj inter grupoj (Kontrolo: 1613±333 kontraŭ BLA-savita DD: 1758±260). Ĉi tiuj datumoj sugestas, ke DA-projekcioj al la bazflanka amigdalo, eliranta plejparte el la kaŭdala aspekto de la ventra tegmenta areo, estas sufiĉaj por mallongperspektiva akiro de kued-tima memoro, tamen DA-projekcioj al aliaj kortikalaj aŭ limbikaj cerbaj areoj estas verŝajne esencaj por kunteksta lernado kaj longdaŭra stabiligo de la timmemorspuro.Figuro 6 Basoflanka amigdalo (BLA)-savita DD-musoj restarigis mallongdaŭran memoron, dum ventra tegmenta areo (VTA)-savita DD-musoj plene restarigis lernadon. A, Virus-injektita WT-kontrolo (n = 7) kaj BLA-savitaj DD-musoj (n = 7) estis submetitaj al la 3-taga tim-potenca ektimiga paradigmo. Maldekstre, Ŝok-sentigo estas signife pli malalta en BLA-savitaj musoj. Meza, Mallongatempa memoro (STM) estis restarigita por kontroli nivelojn en BLA-savitaj musoj. Ĝuste, Longtempa memoro (LTM), taksita 24 horojn post trejnado, forestas en BLA-savita musoj. B, Rezultoj de WT-kontrolo (n = 10) kaj VTA-savitaj DD-musoj (n = 7) en la 3-taga tim-potenca ektimiga paradigmo. Maldekstre, Ŝoka sentivigo en VTA-savita DD-musoj ne estis signife diferenca de kontrolo. Meza kaj Dekstra, Niveloj de STM kaj LTM-memoro estis la sama kiel kontrolo en VTA-savaj musoj. Asteriskoj indikas p<0.05, savo kontraŭ kontrolo, t-testo de Studento. Ĉiuj valoroj raportitaj estas mezumoj ± SEM
Restarigo de TH al ventra tegmenta areo DA neŭronoj sufiĉas por lernado
Ekzistas du gravaj DA-cirkvitoj emaniĝantaj de la ventra mezkerno; la mezostriatala cirkvito, kiu originas ĉefe el la substantia nigra pars kompakta, kaj la mezokorticolimbia cirkvito, devenanta ĉefe de la ventra tegmenta areo. La mezocorticolimbic-cirkvito projektas vaste al cerbaj kernoj, kiuj estas gravaj por cue-dependaj timaj kondiĉoj, inkluzive de la basolateral amigdala (Bjorklund kaj Dunnett, 2007; Lammel et al., 2008). Esplori, ĉu pli kompleta restarigo de mezocorticolimbic DA estas bezonata por longtempa memoro kaj ŝoka sensivigo; DD kaj kontrolaj musoj estis injektitaj bilateralmente kun AAV1-Cre-GFP-vektoro en la ventran tegmentan areon por specife aktivigi la endogenan genon Th (Figuro 5B).
Immunohistokemio estis uzita por detekti kiuj neŭronoj DA kaj kiuj celoj restarigis TH-esprimon. TH-makulado forestas en ne savitaj DD-musoj (Hnasko et al., 2006). Immunohistokemio rivelis ke restarigo de TH en ventraj tegmentaj areoj injektitaj DD estis tre specifa al la ventra tegmenta areo kaj ĝiaj celoj (Figuro 5E, H, K). Okazis iomete da TH-makulado en la dorsal-striatumo, ĉefa celo de DA-neŭronoj devenantaj de la substantia nigra pars compacta (Figuro 5H), dum la kerno accumbens kaj bazolateral amigdala havis fortikan TH-esprimon (Fig 5H, K).
Ventraj tegmentaj areoj-injektitaj musoj estis submetitaj al la sama 3-taga-potenc-komenca paradigmo kiel basolateral amigdala-injektitaj musoj (Figuro 6B). Shock-sentivigo, mallongdaŭra memoro kaj longtempa memoro estis restarigitaj al kontrolaj niveloj en la ventralaj tegmentaj areoj-injektitaj DD-musoj. Ŝoka reaktiveco dum trejnado estis la sama inter grupoj (Kontrolo: 1653 ± 268 kontraŭ VTA-savita DD: 1602 ± 198). Ĉi tiuj datumoj sugestas, ke projekcioj de DA el la ventra tegmenta areo sufiĉas por la formado de mallongdaŭra kaj longtempa kurta timo-memoro same kiel kuntekst-dependiga ŝok-sento.
diskuto
Ĉi tiuj rezultoj pruvas, ke DA estas bezonata por malkaŝa timo-kondiĉado kiel mezurita de tim-potencigita ekkuro. DD-musoj malsukcesis elmontri tim-potencigitan starton krom se DA estis restarigita tuj post trejnado. DD-musoj ankaŭ difektis mallongperspektivan memoron kaj ŝokan sentivigon. Grave, antaŭpulsa inhibo ne estis pli malalta en DA-elĉerpitaj DD-musoj, indikante, ke sensimotora gatado ne malpliigas en foresto de DA. Antaŭaj esploroj montris, ke psikostimulantoj, kiuj plibonigas transdono de DA, povas malpliigi prepuran inhibicion (Schwarzkopf et al., 1992; Bubser kaj Koch, 1994; Ralph et al., 1999; Swerdlow et al., 2006; Doherty et al., 2007) kaj aliaj pruvis, ke farmakologia inhibicio de dopamaj riceviloj plibonigas antaŭpulzan inhibicion (Schwarzkopf et al., 1993; Depoortere et al., 1997). Konsentite kun ĉi tiuj trovoj, DD-musoj havis malgrandan sed signifan kreskon de antaŭpela inhibicio super kontrolaj musoj. Antaŭaj studoj ankaŭ pruvis, ke farmakologia inhibicio de DA-riceviloj povas redukti la akustikan ekprosperon (Davis kaj Aghajanian, 1976; Schwarzkopf et al., 1993). Dopamine-elĉerpitaj DD-musoj ne havis signife ŝanĝitajn akustikajn startajn respondojn; tamen, ekzistis tendenco al reduktitaj respondoj kompare al kontroloj, precipe ĉe altaj stimulaj intensecoj, konformaj al antaŭaj raportoj (Schwarzkopf et al., 1993).
La datumoj prezentitaj ĉi tie klare pruvas, ke DA ne gravas por la retrovo aŭ esprimo de timo-dependa timo-memoro ĉar DD-musoj ne postulas DA dum la testo-kunsento por esprimi timigitan ekprosperon, kiu antaŭe estis akirita injektante L-Dopa tuj post trejnado. Plue, niaj eksperimentoj argumentas kontraŭ ke DA necesas por la komenca stimulo-prilaborado dum trejnado, ĉar DD-musoj estis dopamin-elĉerpitaj dum ĉiuj trejnaj kunsidoj. Anstataŭe, niaj datumoj sugestas, ke DA estas necesa por la frua stabiligo de la spura memoro ĉar DD-musoj ne esprimas mallongdaŭran memoron, kaj longtempa memoro vidiĝas nur kiam L-Dopa estas donita tuj, sed ne 1 hr, post trejnado. Supozeble, injekti DD-musojn kun L-Dopa tuj post trejnado stabiligas la memorigan spuron, permesante al ĝi eniri longtempan formon. Aversaj stimuloj kaŭzas plilongigitajn pliiĝojn de DA-niveloj ene de cerbaj regionoj crucial por timkondiĉo, kiu ebligus tian stabiligon de timo-memoro (Abercrombie et al., 1989; Kalivas kaj Duffy, 1995; Doherty kaj Gratton, 1997; Inglis kaj Moghaddam, 1999). Konsentite kun niaj datumoj, aliaj montris, ke post-trejnaj manipuladoj de DA-funkcio ŝanĝas timan rilatan memoron (Bernaerts kaj Tirelli, 2003; Lalumiere et al., 2004; LaLumiere et al., 2005).
Niaj trovoj indikas, ke multoblaj DA-ricevilaj subtipoj estas necesaj por ektimigita timo. D1R KO-musoj malhavas mallongdaŭran kaj longperspektivan memoron por ekfunkciigita timo, sugestante gravegan rolon por ĉi tiu ricevilo-subtipo dum mediaciado de la efikoj de DA en kvanta-dependa timo-lernado. Interese, kunteksta-timema lernado estis sendifekta en D1R KO-musoj. Ĉi tiuj datumoj konfirmas aliajn studojn, montrantajn, ke D1R-similaj antagonistoj mildigas timkondiĉan lernadon sen influado de ŝoka sensivigo, kaj pruvas, ke la farmakologiaj manipuladoj en tiuj eksperimentoj estis specifaj al la D1R (Lamont kaj Kokkinidis, 1998; Guarraci et al., 1999) . Ĉi tiuj datumoj ankaŭ kongruas kun studoj, kiuj montras kritikan rolon por la D1R en aliaj paradigmoj pri lernado de dependaj taŭgoj (Smith et al., 1998; Eyny kaj Horvitz, 2003).
D2R KO havis sendifektan timigan potencon, tamen mankis ŝokan sentivigon. Greba et al. (2001) montris, ke intra-amigdalar antagonismo de D2R kondukis al difekto de ŝoka sentivigo kaj timo-potenca ekprospero sen tuŝi bazlinian ekprosperon aŭ respondojn al piedfrapado. Aktivigo de D2R kondukas al indukto de longtempa potenco en la BLA, kiu supozeble estus esenca por timig-ekfunkciigita ekmemoro (Bissiere et al., 2003). Niaj datumoj pruvas, ke D2R ne necesas por lernado de timaj dependaj timoj sed prefere, ke ĉi tiu subtipo de DA-ricevilo gravas por kuntekstiga sento-senso. Injekti D2R KO-musojn sisteme kun la D2-simila antagonisma eticloprido antaŭ ol trejnado malhelpis ekfunkciigitan timon; tial, estas verŝajne, ke aliaj D2R-similaj riceviloj, kiuj ankaŭ estas inhibiciitaj de eticlopride, estas kritikaj en ekfunkciigita timo (Sigala et al., 1997; Bernaerts kaj Tirelli, 2003; Laviolette et al., 2005; Swant kaj Wagner , 2006). Tiel, misfunkciadoj en lernado de depenetro kaŭzitaj de D2-similaj antagonistoj en antaŭaj studoj povus esti atribuitaj al ĉi tiuj drogoj malhelpantaj aliajn membrojn de la D2R-familio.
La selektema restarigo de endogena TH specife al la ventra tegmentala areo kondukis al restarigo de lernado en DD-musoj. Immunohistokemio indikis ke TH estis restarigita al gravaj limfaj kernoj kiel la kerno accumbens kaj bazolateral amigdala, sed ne al la dorsal striatum. Krome, estis tre malmultaj neŭronoj pozitivaj por TH en la substantia nigra pars kompakta. Ĉi tiuj datumoj indikas, ke DA de neŭralaj ventraj areaj areoj estas grava por malhelpado kaj kunteksta timado.
Musoj kun selektema restarigo de DA al la bazolateral amigdala esprimis mallongperspektivan memoron, sed ne longtempan memoron aŭ ŝokan sentumadon. Antaŭaj studoj montris, ke DA faciligas amigdala funkcio per ŝanĝoj en GABAergic-inhibitora tono kaj ĉi tiu efiko estas mediata de aŭ la D1R aŭ la D2R (Bissiere et al., 2003; Kroner et al., 2005; Marowsky et al., 2005). La donitaĵoj ĉi tie montras ke DA en la bazolateral amigdala estas kritika por la akiro de mallongdaŭra memoro por ekfunkciigita timo, tamen ne sufiĉas por la longtempa stabileco de la memoro. Restarigo de mallongdaŭra memoro estas mediaciita de malgranda nombro da bazolateralaj amigdala projekciaj neŭronoj DA elirantaj de la ventra tegmenta areo. Pli vasta restarigo de endogena TH en ventraj tegmentaj areoj-savitaj DD-musoj kondukis al nerompita mallongdaŭra kaj longtempa memoro; tial, restarigo de TH al aliaj mezocorticolimbaj cirkvitoj estas verŝajne bezonata por establi longtempan memoron por ekfunkciigita timo. Antaŭaj studoj sugestas, ke la kerno acumbens kaj prefrontal-kortekso povas esti ankaŭ gravaj celoj de DA dum timkondiĉo (Kalivas kaj Duffy, 1995; Murphy et al., 2000; Pezze et al., 2003; LaLumiere et al., 2005; Laviolette et al., 2005; Floresco kaj Tse, 2007). Tial eblas ke DA-signalado en la kerno aŭ prefrontal-kortekso necesas por formado de longtempa memoro.
En resumo, nia studo utiligis kombinaĵon de genetikaj musaj modeloj, farmakologion kaj region-specifan savadon de funkcio por pruvi, ke DA estas bezonata por timo-potencigita ekprospero, cue-dependa timo. Ĉi tiuj trovoj emfazas gravan rolon por ĉi tiu neurotransmisilo ekster prilaboro. Plue, nia studo indikas bezonon de DA aganta sur multnombraj DA-riceviloj samtempe en multoblaj cerbaj regionoj por cue-dependa timo. Lastatempaj studoj malkaŝis, ke la neŭronoj DA de ventrala tegmenta areo varias signife en siaj molekulaj kaj fiziologiaj proprietoj laŭ la cela loko (Ford et al., 2006; Margolis et al., 2006; Bjorklund kaj Dunnett, 2007; Lammel et al., 2008; Margolis et al., 2008). La eksperimentoj, kiujn ni faris, en kiuj la geno Th estis selektive reaktivigita en DA-neŭronoj projekciantaj al la bazolateral amigdala, montras ke ili estas malgranda, unuaranga populacio de ventraj tegmentaj areaj neŭronoj, anstataŭ kolateraloj de DA-neŭronoj projekciantaj al aliaj cerbaj regionoj. Niaj datumoj, kombinitaj kun studoj montrantaj la heterogenecon de DA-neŭronaj populacioj, emfazas la neceson kompreni la rolon de ĉiu el ĉi tiuj diskretaj DA-cirkvitoj. Ampleksa scio pri la multaj kondutaj kaj fiziologiaj funkcioj de DA por inkludi lernadon rilataj al timo povas konduki al pli bona kompreno de ĝeneralaj tim-rilataj malordoj, kiel post-traŭmata streĉa malordo, obsed-compulsiva malordo, kaj ĝeneraligita angoro-malordo.
Dankojn
Ĉi tiu enketo estis subtenita parte de Publika Sano-Servo, Nacia Esplora Premio-Premio, T32 GM07270, de la Nacia Instituto de Ĝeneralaj Medicinaj Sciencoj kaj NIH Naciaj Mezlernejoj de Ĝenerala Medicina Scienco 'Grant 4 R25 GM 058501-05. Ni dankas Ilene Bernstein, Lisa Beutler, Charles Chavkin kaj Larry Zweifel pro helpemaj komentoj pri la manuskripto, Albert Quintana pro helpo pri histologio, kaj Valerie Muro por konservado de musaj kolonioj. Ni ankaŭ dankas d-ron Miguel Chillon (Vektora Produktada Unueco de CBATEG ĉe la Universitato Aŭtonoma de Barcelona) pro CAV2 kaj Matthew Durante pro la viruso AAV1.
Referencoj
1 Abercrombie ED, Keefe KA, DiFrischia DS, Zigmond MJ. Malsamaj efikoj de streĉado sur senviva dopamina liberigo en striatum, nucleus accumbens, kaj media frontala kortekso. J Neurochem. 1989; 52: 1655 – 1658. [PubMed]
2. Bernaerts P, Tirelli E. Faciliga efiko de la dopamina D4-receptora agonisto PD168,077 sur memorsolidiĝo de inhibicia evitado lernita respondo en C57BL/6J musoj. Behav Brain Res. 2003;142:41–52. [PubMed]
3 Bissiere S, Humeau Y, Luthi A. Dopamine pordas LTP-indukton en laterala amigdalo subpremante nutran antaŭenpuŝon. Nat Neurosci. 2003; 6: 587 – 592. [PubMed]
4 Bjorklund A, Dunnett SB. Dopaminaj neŭronaj sistemoj en la cerbo: ĝisdatigo. Tendencoj Neŭrosci. 2007; 30: 194 – 202. [PubMed]
5. Bubser M, Koch M. Prepulse-inhibicio de la akustika surpriza respondo de ratoj estas reduktita per 6-hidroksidopaminaj lezoj de la mediala prefronta kortekso. Psikofarmakologio (Berl) 1994;113:487-492. [PubMed]
6. Davis M, Aghajanian GK. Efikoj de apomorfino kaj haloperidol sur la akustika surpriza respondo en ratoj. Psikofarmakologio (Berl) 1976;47:217-223. [PubMed]
7 de Oliveira AR, Reimer AE, Brandao ML. Mekanismoj de dopamina D2-receptoro en la esprimo de kondiĉita timo. Farmacol Biochem Behav. 2006; 84: 102 – 111. [PubMed]
8. Depoortere R, Perrault G, Sanger DJ. Potentigo de prepulsa inhibicio de la ektimiga reflekso en ratoj: farmakologia taksado de la proceduro kiel modelo por detektado de kontraŭpsikoza agado. Psikofarmakologio (Berl) 1997;132:366-374. [PubMed]
9. Doherty JM, Masten VL, Powell SB, Ralph RJ, Klamer D, Low MJ, Geyer MA. Kontribuoj de Dopamina D1, D2, kaj D3-Receptoraj Subtipoj al la Disrompaj Efikoj de Kokaino sur Prepulsa Inhibicio en Musoj. Neŭropsikofarmakologio. 2007;12:12.
10. Doherty MD, Gratton A. NMDA-receptoroj en kerno accumbens modulas stres-induktitan dopamin-liberigon en kerno accumbens kaj ventra tegmenta areo. Sinapso. 1997;26:225–234. [PubMed]
11. Drago J, Gerfen CR, Lachowicz JE, Steiner H, Hollon TR, Love PE, Ooi GT, Grinberg A, Lee EJ, Huang SP, et al. Ŝanĝita striata funkcio en mutaciulmuso malhavanta D1A-dopaminreceptorojn. Proc Natl Acad Sci US A. 1994;91:12564–12568. [PMC senpaga artikolo] [PubMed]
12. Eyny YS, Horvitz JC. Kontraŭaj roloj de D1 kaj D2-receptoroj en apetita kondiĉado. J Neurosci. 2003;23:1584–1587. [PubMed]
13. Floresco SB, Tse MT. Dopaminergia reguligo de inhibicia kaj ekscita dissendo en la basolateral amigdala-prealfronta kortikala vojo. J Neurosci. 2007;27:2045–2057. [PubMed]
14 Ford CP, Mark GP, Williams JT. Nemoveblaĵoj kaj opioida inhibicio de mezolimbaj dopaminaj neŭronoj varias laŭ la loko. J Neŭroscio. 2006; 26: 2788 – 2797. [PubMed]
15. Greba Q, Kokkinidis L. Ekstercentra kaj intraamigdala administrado de la dopamina D1-ricevilo-antagonisto SCH 23390 blokas tim-potencigitan ektimon sed ne ŝokan reagemon aŭ la ŝokan sentivecon de akustika ektimigo. Konduto Neurosci. 2000;114:262–272. [PubMed]
16. Greba Q, Munro LJ, Kokkinidis L. La engaĝiĝo de ventra tegmenta areo kolinergiaj muskarinaj receptoroj en klasike kondiĉigita timesprimo kiel mezurita kun tim-potencigita ektimigo. Cerbo Res. 2000;870:135–141. [PubMed]
17. Greba Q, Gifkins A, Kokkinidis L. Inhibicio de amigdaloidaj dopaminaj D2-riceviloj difektas emocian lernadon mezurita kun tim-potenca ektimiĝo. Cerbo Res. 2001;899:218–226. [PubMed]
18 Guarraci FA, Kapp BS. Elektrofisiologia karaktero de ventralaj tegmentaj areaj dopaminergiaj neŭronoj dum diferenca pavloviana timkondiĉo en la veka kuniklo. Behav Brain Res. 1999; 99: 169 – 179. [PubMed]
19. Guarraci FA, Frohardt RJ, Kapp BS. Amigdaloida D1-dopamina receptoro implikiĝo en Pavlovian timkondiĉo. Cerbo Res. 1999;827:28–40. [PubMed]
20. Guarraci FA, Frohardt RJ, Falls WA, Kapp BS. La efikoj de intra-amigdaloidaj infuzaĵoj de D2-dopamina receptorantagonisto sur Pavloviana timkondiĉo. Konduto Neurosci. 2000;114:647–651. [PubMed]
21. Hnasko TS, Perez FA, Scouras AD, Stoll EA, Gale SD, Luquet S, Phillips PE, Kremer EJ, Palmiter RD. Cre rekombinase-mediata restarigo de nigrostriata dopamino en dopamin-mankaj musoj inversigas hipofagion kaj bradikinezion. Proc Natl Acad Sci US A. 2006;103:8858–8863. [PMC senpaga artikolo] [PubMed]
22. Horvitz JC. Mesolimbokortikaj kaj nigrostriataj dopaminaj respondoj al elstaraj ne-kompensaj eventoj. Neŭroscienco. 2000;96:651–656. [PubMed]
23 Inglis FM, Moghaddam B. Dopaminergia senviveco de la amigdala tre respondas al streso. J Neurochem. 1999; 72: 1088 – 1094. [PubMed]
24. Inoue T, Izumi T, Maki Y, Muraki I, Koyama T. Efiko de la dopamina D(1/5) antagonisto SCH 23390 sur la akiro de kondiĉita timo. Pharmacol Biochem Behav. 2000;66:573–578. [PubMed]
25 Joshua M, Adler A, Mitelman R, Vaadia E, Bergman H. Midbrain dopaminergic-neŭronoj kaj striaj kolinergiaj interneŭronoj kodas la diferencon inter rekompenco kaj aversaj okazaĵoj ĉe malsamaj epokoj de probabilistaj klasikaj kondiĉaj provoj. J Neŭroscio. 2008; 28: 11673 – 11684. [PubMed]
26 Kalivas PW, Duffy P. Selektema aktivigo de dopamina transdono en la ŝelo de la kerno akuzita de streso. Cerbo Res. 1995; 675: 325 – 328. [PubMed]
27. Kelly MA, Rubinstein M, Asa SL, Zhang G, Saez C, Bunzow JR, Allen RG, Hnasko R, Ben-Jonathan N, Grandy DK, Low MJ. Hipofiza laktotrofa hiperplazio kaj kronika hiperprolaktinemio en dopamina D2-receptor-mankaj musoj. Neŭrono. 1997;19:103–113. [PubMed]
28 Koch M. La neurobiologio de startleno. Prog Neurobiol. 1999; 59: 107 – 128. [PubMed]
29 Kroner S, Rosenkranz JA, Grace AA, Barrionuevo G. Dopamina modulas la eksciteblecon de bazolateralaj amigdaj neŭronoj in vitro. J Neŭrofiziol. 2005; 93: 1598 – 1610. [PubMed]
30. Lalumiere RT, Nguyen LT, McGaugh JL. Post-trejnaj intrabasolateralaj amigdalaj infuzoj de dopamino modulas plifirmiĝon de inhibicia evitada memoro: implikiĝo de noradrenergiaj kaj kolinergiaj sistemoj. Eur J Neurosci. 2004;20:2804–2810. [PubMed]
31 LaLumiere RT, Nawar EM, McGaugh JL. Modulado de memoro-solidigo per la bazolateral amigdala aŭ nukleo accumbens-ŝelo postulas samtempan dopaminan receptoron aktivigi en ambaŭ cerbaj regionoj. Lernu Mem. 2005; 12: 296 – 301. [PMC senpaga artikolo] [PubMed]
32. Lammel S, Hetzel A, Hackel O, Jones I, Liss B, Roeper J. Unika propraĵoj de mezoprefrontaj neŭronoj ene de duobla mezokortikolimbic dopamina sistemo. Neŭrono. 2008;57:760–773. [PubMed]
33. Lamont EW, Kokkinidis L. Infuzo de la dopamina D1-ricevilo-antagonisto SCH 23390 en la amigdalon blokas timan esprimon en potencigita surpriza paradigmo. Cerbo Res. 1998;795:128–136. [PubMed]
34. Laviolette SR, Lipski WJ, Grace AA. Subpopulacio de neŭronoj en la mediala antaŭalfronta kortekso ĉifras emocian lernadon kun eksplodaj kaj frekvencaj kodoj per dopamina D4-receptor-dependa bazflanka amigdala enigo. J Neurosci. 2005;25:6066–6075. [PubMed]
35. Lemon N, Manahan-Vaughan D. Dopamine D1/D5-receptoroj pordas la akiron de novaj informoj per hipokampa longtempa potencigo kaj longtempa depresio. J Neurosci. 2006;26:7723–7729. [PubMed]
36. Maren S. La amigdalo, sinapta plastikeco kaj timmemoro. Ann NY Acad Sci. 2003;985:106–113. [PubMed]
37. Maren S, Quirk GJ. Neŭrona signalado de timmemoro. Nat Rev Neurosci. 2004;5:844–852. [PubMed]
38 Margolis EB, Mitchell JM, Ishikawa J, Hjelmstad GO, Kampoj HL. Midbrain-dopaminaj neŭronoj: projekcia celo determinas agadon potenciala daŭro kaj dopamina D (2) receptoro-inhibicio. J Neŭroscio. 2008; 28: 8908 – 8913. [PubMed]
39. Margolis EB, Lock H, Chefer VI, Shippenberg TS, Hjelmstad GO, Fields HL. Kappa opioidoj selekteme kontrolas dopaminergiajn neŭronojn projekciantajn al la antaŭalfronta kortekso. Proc Natl Acad Sci US A. 2006;103:2938–2942. [PMC senpaga artikolo] [PubMed]
40 Marowsky A, Yanagawa Y, Obata K, Vogt KE. Speciala subklaso de interneŭronoj mediacias dopaminergian faciligon de amigdala funkcio. Neŭrono. 2005; 48: 1025 – 1037. [PubMed]
41. McNish KA, Gewirtz JC, Davis M. Evidence of contextual timo post lezoj de la hipokampo: interrompo de frostigo sed ne tim-potencigita ektimigo. J Neurosci. 1997;17:9353–9360. [PubMed]
42. Missale C, Nash SR, Robinson SW, Jaber M, Caron MG. Dopaminaj riceviloj: de strukturo ĝis funkcio. Physiol Rev 1998;78:189-225. [PubMed]
43. Murphy CA, Pezze M, Feldon J, Heidbreder C. Diferenca implikiĝo de dopamino en la ŝelo kaj kerno de la kerno accumbens en la esprimo de latenta inhibicio al aversive kondiĉita stimulo. Neŭroscienco. 2000;97:469–477. [PubMed]
44 Pezze MA, Feldon J. Mezolimbaj dopaminergiaj vojoj en timkondiĉo. Prog Neurobiol. 2004; 74: 301 – 320. [PubMed]
45. Pezze MA, Bast T, Feldon J. Signifo de dopamina transdono en la rato mediala prefronta kortekso por kondiĉita timo. Cereb Kortekso. 2003;13:371–380. [PubMed]
46 Ponnusamy R, Nissim HA, Barad M. Sistema blokado de D2-similaj dopaminaj riceviloj faciligas estingon de kondiĉita timo en musoj. Lernu Mem. 2005; 12: 399 – 406. [PMC senpaga artikolo] [PubMed]
47. Ralph RJ, Varty GB, Kelly MA, Wang YM, Caron MG, Rubinstein M, Grandy DK, Low MJ, Geyer MA. La dopamina D2, sed ne D3 aŭ D4, receptorsubtipo estas esenca por la interrompo de prepulsa inhibicio produktita de amfetamino en musoj. J Neurosci. 1999;19:4627–4633. [PubMed]
48. Ralph-Williams RJ, Lehmann-Masten V, Otero-Corchon V, Low MJ, Geyer MA. Diferencaj efikoj de rektaj kaj nerektaj dopaminagonistoj sur prepulsa inhibicio: studo en D1 kaj D2-receptoraj knokaŭtaj musoj. J Neurosci. 2002;22:9604–9611. [PubMed]
49. Richardson R. Ŝok-sentigo de ektimiĝo: lernita aŭ nelernita timo? Behav Brain Res. 2000;110:109–117. [PubMed]
50. Risbrough VB, Geyer MA, Hauger RL, Coste S, Stenzel-Poore M, Wurst W, Holsboer F. CRF(1) kaj CRF(2) Receptoroj estas Bezonataj por Potentiated Startle to Contextual sed ne Diskretaj Signoj. Neŭropsikofarmakologio. 2008;19:19.
51 Rosenkranz JA, Grace AA. Dopamina-mediaciita modulado de odor-elvokitaj amigdala potencialoj dum pavloviana kondiĉado. Naturo. 2002; 417: 282 – 287. [PubMed]
52. Schultz W. Formala kun dopamino kaj rekompenco. Neŭrono. 2002;36:241–263. [PubMed]
53. Schwarzkopf SB, Mitra T, Bruno JP. Sensa enirejo en ratoj malplenigitaj de dopamino kiel novnaskitoj: ebla graveco al trovoj en skizofrenaj pacientoj. Biol Psikiatrio. 1992;31:759–773. [PubMed]
54. Schwarzkopf SB, Bruno JP, Mitra T. Efikoj de haloperidol kaj SCH 23390 sur akustika ektimiĝo kaj prepulsa inhibicio sub bazaj kaj stimulitaj kondiĉoj. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psikiatrio. 1993;17:1023–1036. [PubMed]
55. Sigala S, Missale C, Spano P. Kontraŭaj efikoj de dopaminaj D2 kaj D3-riceviloj sur lernado kaj memoro en la rato. Eur J Pharmacol. 1997;336:107–112. [PubMed]
56. Sigurdsson T, Doyere V, Cain CK, LeDoux JE. Longperspektiva potencigo en la amigdalo: ĉela mekanismo de timlernado kaj memoro. Neŭrofarmakologio. 2007;52:215–227. [PubMed]
57. Smith DR, Striplin KD, Geller AM, Mailman RB, Drago J, Lawler CP, Gallagher M. Behavioral-takso de musoj malhavantaj D1A-dopaminreceptoroj. Neŭroscienco. 1998;86:135–146. [PubMed]
58. Swant J, Wagner JJ. Dopamina transportilblokado pliigas LTP en la CA1-regiono de la rata hipokampo per aktivigo de la D3-dopaminreceptoro. Lernu Mem. 2006;13:161–167. [PMC senpaga artikolo] [PubMed]
59. Swerdlow NR, Shoemaker JM, Kuczenski R, Bongiovanni MJ, Neary AC, Tochen LS, Saint Marie RL. Antaŭcerbo D1-funkcio kaj sensmotora enirejo en ratoj: efikoj de D1-blokado, alfrontaj lezoj kaj dopamina denervado. Neurosci Lett. 2006;402:40–45. [PubMed]
60. Szczypka MS, Rainey MA, Kim DS, Alaynick WA, Marck BT, Matsumoto AM, Palmiter RD. Nutra konduto en dopamin-mankaj musoj. Proc Natl Acad Sci US A. 1999;96:12138–12143. [PMC senpaga artikolo] [PubMed]
61. Saĝa RA. Dopamino, lernado kaj instigo. Nat Rev Neurosci. 2004;5:483– 494. [PubMed]
62 Zhou QY, Palmiter RD. Dopamina-mankoj musoj estas grave hipoaktivaj, adipsaj kaj afagaj. Ĉelo. 1995; 83: 1197 – 1209. [PubMed]
63. Zweifel LS, Argilli E, Bonci A, Palmiter RD. Rolo de NMDA-receptoroj en dopaminaj neŭronoj por plastikeco kaj toksomaniaj kondutoj. Neŭrono. 2008;59:486–496. [PMC senpaga artikolo] [PubMed]
;