La dopamina estimula la búsqueda de recompensas al promover la excitación evocada en el núcleo accumbens (2014)

Introducción

La proyección de dopamina desde el área tegmental ventral (VTA) a la NAc es un componente esencial del circuito neural que promueve el comportamiento de búsqueda de recompensa (Nicola, 2007). Si la función de dopamina NAc se reduce experimentalmente, es menos probable que los animales hagan un esfuerzo para obtener una recompensa (Salamone y Correa, 2012) y, a menudo, no responden a las señales predictivas de recompensa (Di Ciano et al., 2001; Yun et al., 2004; Nicola, 2007, 2010; Saunders y Robinson, 2012). Estos déficits se deben al deterioro de un componente específico de la búsqueda de recompensas: aumenta la latencia para iniciar el comportamiento de aproximación, mientras que la velocidad de aproximación, la capacidad de encontrar la meta y realizar la conducta operante necesaria para obtener la recompensa, y la capacidad de consumir recompensa no se ven afectados (Nicola, 2010). La dopamina debe promover el enfoque influyendo en la actividad de las neuronas NAc, pero la naturaleza de esta influencia sigue sin estar clara. Las grandes proporciones de las neuronas NAc son excitadas o inhibidas por señales predictoras de recompensa (Nicola et al., 2004a; Roitman et al., 2005; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty et al., 2013), y las excitaciones comienzan antes del inicio del comportamiento de aproximación con señales y predicen la latencia para iniciar la locomoción (McGinty et al., 2013). Por lo tanto, esta actividad tiene las características requeridas de una señal dependiente de la dopamina que promueve el enfoque cued, pero se desconoce si lo hace.

Neuronas en dos estructuras que envían aferentes glutamatérgicos a la NAc, BLA y PFC medial dorsal (Brog et al., 1993), están entusiasmados por las señales predictivas de recompensa (Schoenbaum et al., 1998; Ambroggi et al., 2008), e inactivación reversible de cualquiera de estas estructuras (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa et al., 2008) o de la VTA (Yun et al., 2004) reduce la magnitud de las excitaciones evocadas por el taco en el NAc. Estas observaciones sugieren que las excitaciones provocadas por la señal NAc son impulsadas por entradas glutamatérgicas, pero sin dopamina NAc, incluso estas entradas excitantes fuertes son insuficientes para impulsar los aumentos de los disparos provocados por la señal. Sin embargo, esta conclusión es tenue. Muchas neuronas NAc son inhibidas por señales (Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011) y se desconoce si las excitaciones o inhibiciones son más importantes para activar el comportamiento de aproximación. Además, la inactivación de VTA podría reducir las excitaciones provocadas por estímulos discriminativos (DS) mediante varios mecanismos independientes de dopamina: codificación de cue reducida en BLA y PFC, que reciben proyecciones de VTA (Swanson, 1982); disparo reducido de las neuronas VTA GABAérgicas que se proyectan a la NAc (Van Bockstaele y Pickel, 1995); o liberación reducida de glutamato de las neuronas dopaminérgicas (Stuber et al., 2010). Finalmente, porque la inactivación de VTA reduce no solo la activación provocada por DS, sino también el comportamiento de aproximación evocado por DS (Yun et al., 2004), La excitación por DS podría ser secundaria más que una condición necesaria para el movimiento dirigido a un objetivo.

Para probar directamente el papel de la dopamina NAc en la cocción provocada por la señal, ideamos una sonda novedosa para usar en roedores de comportamiento: una matriz de electrodos circulares que rodea una cánula de inyección central, que permite el registro simultáneo de la actividad de disparo de la unidad y la infusión de antagonistas del receptor de dopamina en el espacio extracelular que rodea las neuronas registradas (du Hoffmann et al., 2011). Esta disposición nos permite establecer vínculos entre la activación del receptor de dopamina, la activación neuronal de NAc y el comportamiento de búsqueda de recompensa: si el bloqueo de los receptores de dopamina de NAc inhibe tanto las señales evocadas como el inicio de la aproximación, esto proporcionaría una fuerte evidencia de que la respuesta neuronal depende de dopamina endógena y que esta señal es necesaria para el comportamiento de aproximación.

Materiales y Métodos

Los animales

Se obtuvieron de Charles River quince ratas macho Long-Evan (275-300 g al llegar) y se alojaron individualmente. Una semana después de su llegada, las ratas se manipularon durante varios minutos al día para que 3 d las habituara al experimentador. Después de la habituación, las ratas se colocaron en una dieta restringida de 13 g de comida de rata por día. Ad libitum se proporcionó alimento para 7 d después de la cirugía, después de lo cual se devolvió a los animales a la dieta restringida. Los procedimientos con animales fueron consistentes con la Guía de Institutos Nacionales de la Salud para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio y fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Colegio de Medicina Albert Einstein.

Cámaras operantes.

Todos los experimentos conductuales y el entrenamiento conductual se llevaron a cabo en cámaras de plexiglás hechas a medida (40 cm cuadrado, 60 cm alto). Estos se ubicaron dentro de gabinetes de metal que sirvieron como jaulas de Faraday; los gabinetes estaban forrados con espuma acústica y el ruido blanco se reproducía continuamente a través de un altavoz dedicado para minimizar la audibilidad del ruido externo dentro de la cámara. Las cámaras operantes estaban equipadas con un receptáculo de recompensa en una pared con palancas retráctiles a cada lado de la misma. Se usó un fotobayo en la parte frontal del receptáculo para medir los tiempos de entrada y salida del receptáculo. La resolución temporal del sistema de control de comportamiento (Med Associates) fue 1 ms.

Tarea de DS

Los animales fueron entrenados en la tarea de DS siguiendo procedimientos similares a los utilizados anteriormente (Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; Nicola, 2010; McGinty et al., 2013). Se presentaron dos señales una a la vez, ya sea un SD predictivo de recompensa o un estímulo neutral (NS). Las señales auditivas consistieron en un tono de sirena (que oscilaba en frecuencia de 4 a 8 kHz durante 400 ms) y un tono intermitente (tono de 6 kHz encendido durante 40 ms, apagado durante 50 ms); La asignación de un tono particular al DS o NS se asignó al azar entre ratas. Los intervalos entre ensayos (ITI) se seleccionaron al azar de una distribución exponencial truncada con una media de 30 sy un máximo de 150 s. El NS siempre se presentó durante 10 s; Las pulsaciones de palanca durante el NS se registraron pero no tuvieron consecuencias programadas. Las palancas "activas" e "inactivas" se asignaron aleatoriamente a las palancas izquierda y derecha para cada rata al comienzo del entrenamiento y no variaron posteriormente. Una respuesta de palanca en la palanca activa durante el DS terminó la señal, y la primera entrada posterior del receptáculo provocó la entrega de una recompensa de sacarosa al 10% en un pozo ubicado en el receptáculo. Las presentaciones de SD durante las cuales el animal no respondió se terminaron después de 10 s. Las respuestas durante el ITI (entre presentaciones de pistas) y las respuestas en la palanca inactiva se registraron, pero no dieron como resultado la entrega de recompensas. Los animales fueron entrenados en la tarea de DS hasta que respondieron a> 80% de DS y <20% de NS en sesiones de entrenamiento de 2 h.

Arreglos de microelectrodos canulados.

Después del entrenamiento inicial, a las ratas se les implantaron micromatrices canuladas que consistían en ocho electrodos de microcable de tungsteno que rodeaban una cánula de guía de microinyección central. Estos fueron construidos y montados en microdrives hechos a medida como se describió anteriormente (du Hoffmann et al., 2011). Un giro completo en el sentido de las agujas del reloj del tornillo impulsor movió los electrodos y la cánula como una unidad ventralmente 300 μm (sin rotación de las sondas), lo que nos permite registrar de varias poblaciones únicas de neuronas en el mismo animal.

Para implantar las matrices canuladas, las ratas se prepararon para la cirugía y se colocaron en un instrumento estereotáxico como se describió anteriormente (du Hoffmann et al., 2011; McGinty et al., 2013). La anestesia se indujo y se mantuvo con isoflurano (0.5 – 3%). Los animales recibieron antibióticos (Baytril) inmediatamente antes de la cirugía y 24 h después de la cirugía. Las matrices canuladas se implantaron bilateralmente en el núcleo dorsal NAc (1.4 mm anterior y 1.5 mm lateral de bregma, y ​​6.5 mm ventral del cráneo). Se fijaron electrodos y microdrives al cráneo con tornillos óseos y acrílico dental, y se insertaron obturadores de alambre en las cánulas de guía de manera que los extremos de los obturadores estuvieran al ras con los extremos de las cánulas de guía. Después de la cirugía, el cuero cabelludo se trató con Neo-Predef para prevenir la infección y a los animales se les permitió una semana de recuperación 1 antes de continuar con los experimentos. Para la analgesia posquirúrgica, a los animales se les administró 10 mg / kg del medicamento antiinflamatorio no esteroideo ketoprofeno.

Drogas.

SCH23390 y raclopride fueron adquiridos de Sigma. En los días de la prueba, los medicamentos se prepararon recientemente disolviéndolos en solución salina estéril al 0.9%. Los medicamentos se administraron a dosis de 1.1 μg de SCH233390 en 0.55 μl de solución salina por lado y 6.4 μg de racloprida en 0.8 μl de solución salina por lado. SCH233390 y raclopride se infundieron sobre 12 y 17.5 min, respectivamente. En experimentos piloto, encontramos que las infusiones bilaterales de racloprida que duran 12 mín tenían efectos significativos pero transitorios en la relación de respuesta de DS. Por lo tanto, para prolongar el efecto aumentamos la duración de la infusión de raclopride de manera que el perfil temporal de sus efectos farmacológicos fue similar al de SCH23390. Solo se realizó una inyección bilateral o unilateral por sesión de grabación (una sesión por día). Todos los animales recibieron al menos una inyección bilateral única de un antagonista y una (o varias) inyecciones de antagonistas unilaterales. Durante algunos experimentos de antagonistas unilaterales, infundimos solución salina como control de vehículo contralateral al hemisferio que recibió antagonista.

Procedimiento de microinyección y registro.

El aparato para microinyección y grabación simultáneas ha sido descrito anteriormente (du Hoffmann et al., 2011). El cable de grabación que iba desde la etapa de cabeza terminaba en un conmutador eléctrico de 24 canales con un orificio central (Moog), que pasaba las señales al sistema de grabación electrofisiológica. Se montaron dos jeringas en una sola bomba de jeringa ubicada fuera de la cámara; Las líneas de fluido de las jeringas conducían a un pivote de fluido de dos canales (Instech Laboratories) montado sobre el conmutador. Las líneas de fluido descendían del eslabón giratorio a través del orificio del conmutador, recorrían el cable de grabación y terminaban en dos microinyectores de calibre 33.

Antes de la sesión de grabación, los microinyectores se rellenaron con solución de fármaco y luego se insertaron en las cánulas de guía del animal. Las puntas del microinyector se extendieron 0.5 mm más allá de las cánulas de guía de modo que la punta del microinyector estaba por debajo de las puntas de los electrodos y ∼670 μm del centro de cada electrodo. Antes de rellenar con fármaco, las líneas de fluido y los microinyectores se llenaron con aceite mineral y se marcó el nivel de la interfaz aceite-acuosa para facilitar post hoc Confirmación de que la droga fue inyectada. Finalmente, se conectó la platina principal al animal y las líneas de fluido se aseguraron firmemente al cable de grabación para mantener los microinyectores en su lugar durante la duración del experimento. A los animales preparados de esta manera se les permitió realizar la tarea de DS durante un período de referencia de al menos 45 min, durante el cual se registró la actividad neuronal; luego, la bomba de jeringa se encendió de forma remota para infundir las drogas en el cerebro. La inyección no requirió el manejo del animal ni la apertura de la puerta de la cámara, y la sesión de comportamiento continuó sin interrupciones durante los períodos de referencia, infusión y postinfusión.

Las señales de voltaje neuronal se registraron con un amplificador de etapa de cabeza (ganancia unitaria), tiempos 10,000 amplificados y se digitalizaron utilizando hardware y software comercial (Plexon). Grabamos de las neuronas 379 en sesiones de grabación / inyección 38 en ratas 15. De las sesiones de 38, los 7 se descartaron debido a un comportamiento deficiente durante el período de referencia de la preinyección o porque no se pudieron aislar de manera confiable las neuronas. Por lo tanto, nuestro análisis neural se centró en las sesiones de grabación / inyección de 31 en las que registramos las neuronas bien aisladas de 322 en ratas 12. Después de cada sesión de grabación / inyección, el microdrive que lleva las matrices de electrodos avanzó ∼150 μm (media vuelta del tornillo del microdrive) para mover los electrodos ventralmente para registrar una nueva población de neuronas. Si se observaron pocas (o ninguna) neuronas, la matriz avanzó cada dos días hasta que se detectaron las neuronas.

Análisis.

Los datos se dividieron en períodos de preinyección, postinyección y tiempo de recuperación, que se definieron, respectivamente, como el 45 min antes de la infusión de los antagonistas, el 40 min que comienza con el final de la inyección y el último 33 min (2000 s) de cada sesión (que duró, en total, 2 – 3 h). El período de postinyección corresponde al tiempo durante el cual los fármacos tienen sus mayores efectos en el comportamiento cuando se inyectan bilateralmente ( C).

 

Figura 1.

Efectos de los antagonistas de los receptores de dopamina en el comportamiento de aproximación con indicaciones DS. A, Esquema de la tarea DS. B, Mediana (punto) y cuartiles medios (líneas verticales) de las relaciones de respuesta DS (naranja) y NS (azul) en el período de preinyección para todas las sesiones de comportamiento ...

El aislamiento de unidades individuales se realizó fuera de línea con Offline Sorter (Plexon) utilizando análisis de componentes principales. Solo las unidades con formas de onda bien definidas (> 100 μV) que eran claramente distintas de los niveles de ruido (<20–50 μV) se incluyeron en los análisis posteriores. Se utilizaron distribuciones de intervalo entre picos y correlogramas cruzados para garantizar que las unidades individuales estuvieran bien aisladas entre sí y del ruido de fondo (software Neural Explorer; Nex-Tech). Las marcas de tiempo de los picos verificados se analizaron con rutinas personalizadas en el entorno de software R. Los histogramas de tiempo de periestímulo construidos alrededor del DS y NS, en intervalos de tiempo de 50 ms, se usaron para cuantificar y detectar excitaciones evocadas por señales en Figuras 2A, , 3,3, , 4,4, , 55A, , 66A, , 77A, , 88Ay Y1010C.A. Para determinar si una neurona exhibió una excitación significativa provocada por DS, la función de distribución de probabilidad de Poisson se calculó para el período de referencia de 10 antes de cada cue. Se consideró que una neurona estaba excitada por DS si presentaba un promedio de recuentos de picos por encima del intervalo de confianza superior al 99% de la distribución de las tasas de activación de referencia en una o más bandejas de 50 entre 50 y 200 ms después del inicio de la localización. Para las neuronas con excitaciones evocadas significativas de DS en el período de referencia de preinyección, se obtuvo la tasa de activación promedio en 50 ms bins tiempo bloqueado para el inicio de DS y NS para cada período en cada sesión, y la media y la mediana (Figs. 2C – E, , 55A, , 66A, , 77A, , 88A, , 1010B,C) Se compararon las tasas de disparo entre las neuronas. Debido a que las neuronas con excitación de NS estadísticamente detectable también fueron invariablemente excitadas por el DS [no se muestra, pero se informó anteriormente (Ambroggi et al., 2011)], analizamos las respuestas de NS para todas las neuronas con una respuesta de DS significativa. A menos que se indique lo contrario, todas las comparaciones estadísticas se utilizaron dentro de las pruebas de suma de rangos de Wilcoxon de neuronas.

 

Figura 2.

Las excitaciones evocadas por DS predicen el comportamiento de búsqueda de recompensa posterior y codifican la proximidad a la palanca. A, Histogramas de tiempo de peri-evento preinyección promedio alineados con el inicio de la DS (traza naranja) o NS (traza azul) para neuronas 145 con excitación significativa ...

 

Figura 3.

Las neuronas de ejemplo muestran que los antagonistas de D1 y D2 reducen la excitación provocada por DS. Los rásteres y los histogramas correspondientes muestran el disparo de cuatro neuronas excitadas por DS diferentes alineadas con el inicio de DS. Los datos son de los últimos ensayos 40 inmediatamente anteriores al inicio. ...

 

Figura 4.

Los efectos de la inyección de antagonista de dopamina bilateral en la excitación provocada por la señal predicen los efectos de comportamiento en una base de prueba por prueba. A, C, Análisis ensayo por ensayo de la codificación neuronal de la latencia de la rata para alcanzar la palanca de las mismas neuronas mostradas ...

 

Figura 5.

La activación del receptor D1 es necesaria para la excitación evocada por DS. AHistogramas de tiempo de evento peri alineados con el inicio de DS para neuronas con excitación evocada por DS significativa en el período de preinyección. Las trazas y las nubes indican el promedio ± tasa de disparo SEM ...

 

Figura 6.

La activación del receptor D2 es necesaria para la excitación evocada por DS. AHistogramas de tiempo de evento peri alineados con el inicio de DS para neuronas con excitación significativa provocada por DS en el período anterior a la inyección de raclopride. Las excitaciones evocadas por DS se redujeron por bilaterales. ...

 

Figura 7.

La activación del receptor D1 no es necesaria para la excitación evocada por NS. AHistogramas de tiempo de evento peri alineados con el inicio de NS para neuronas con excitación evocada por DS significativa en el período de preinyección. Estas poblaciones se superponen completamente, por lo tanto las mismas neuronas ...

 

Figura 8.

La activación del receptor D2 es necesaria para la excitación evocada por NS. AHistogramas de tiempo de evento peri alineados con el inicio de NS para neuronas con excitación evocada por DS significativa en el período de preinyección. La excitación del NS se redujo en las condiciones bilaterales y ipsilaterales. ...

 

Figura 10.

La infusión de solución salina no afecta la excitación provocada por DS o NS y no se requiere la activación de los receptores D1 ni D2 para mantener las tasas de activación de referencia. ANeurona excitada con DS único registrada durante la infusión de solución salina. Las convenciones son idénticas a las ...

Figura 4 y XNUMX, determinamos si los efectos de la inyección de antagonistas bilaterales sobre la latencia para alcanzar la palanca estaban correlacionados con los efectos de los antagonistas sobre la magnitud de la excitación evocada por el síndrome de Down en una base de ensayo por ensayo. Primero, calculamos la tasa de activación promedio de 100 a 400 ms después del inicio del SD en cada ensayo para todas las neuronas registradas que exhibieron una excitación significativa del SD antes de la infusión bilateral de los antagonistas. A continuación, para cada neurona calculamos el coeficiente de correlación de rango de Spearman comparando la magnitud ensayo por ensayo de la excitación evocada por DS y la latencia de la rata para alcanzar la palanca en los ensayos correspondientes. Estas correlaciones se trazaron en histogramas en Figura 4 y XNUMXB,D. Todos los ensayos de DS se incluyeron en este análisis; Si el animal no presionó la palanca, se asignó una latencia de 10 s (la longitud máxima de la presentación de referencia) a ese ensayo. Calculamos estos coeficientes de correlación para el período de preinyección como se definió anteriormente; extendimos el período de postinyección con 1000 s para obtener un muestreo más amplio de las latencias en los ensayos en los que los animales respondieron después de la infusión bilateral. Para evaluar la importancia de las correlaciones individuales, utilizamos un asintótico de dos colas t-aproximación porque una exacta p el valor no se puede calcular cuando los lazos están presentes en los datos de rango. Luego utilizamos pruebas de Wilcoxon pareadas para comparar las medianas de las distribuciones de los coeficientes de correlación antes y después de la infusión de antagonistas.

Debido a que las neuronas NAc tienen bajas tasas de activación de referencia con límites más bajos del intervalo de confianza que a menudo abarcan cero, las inhibiciones son mucho más difíciles de detectar y cuantificar que las excitaciones. Por lo tanto, además del procedimiento descrito anteriormente, que se usó para detectar la excitación, también usamos el análisis de las características de operación del receptor (ROC), un método más sensible, para cuantificar la probabilidad de que la tasa de disparo en intervalos de tiempo sucesivos de 50 ms después del inicio de la señal fue diferente de la velocidad de disparo en la línea base previa al 10. Este análisis se realizó por separado para los períodos de preinyección y postinyección. Para cada intervalo, calculamos el área bajo la curva ROC (AUC); Los valores de AUC de 0.5 no indican una diferencia con respecto a la activación previa, mientras que los valores más cercanos a 0 o 1 indican una mayor probabilidad de que la neurona esté inhibida o excitada, respectivamente. Para representar de manera imparcial la actividad neuronal posterior a la circulación en toda la población de neuronas registradas, se calcularon las tasas de disparo y los valores de AUC para los depósitos de 50; Para suavizar los datos, los depósitos fueron avanzados por 10 ms para cálculos sucesivos de AUC. Los valores de AUC suavizados se representaron como mapas de calor con una resolución de 10 ms (cada valor representa el AUC en los siguientes ms de 50) en Figuras 5B, , 66B, , 77B, , 88By Y1010D,E.

A continuación, cuantificamos si los valores de AUC, calculados en bins de 50 ms no superpuestos, reflejaban una diferencia significativa en el disparo. Para cada contenedor, primero generamos 10,000 valores de AUC bootstrap a partir de mezclas aleatorias de la tasa de disparo de la línea de base precue y la tasa de disparo en el bin postcue correspondiente. Luego determinamos la probabilidad de dos colas de que el valor real de AUC se extrajera de la distribución de los valores de arranque; si la probabilidad era <0.05, se consideró que el disparo en el contenedor era significativamente diferente de la línea de base precue. Finalmente, contamos el número de neuronas con tasas de activación en cada contenedor que era significativamente mayor o menor que la activación de la línea de base precue, y representamos estos valores como fracciones de la población total (Figs. 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 99B,D, , 1010F,G).

 

Figura 9.

La actividad neuronal alineada para recompensar la entrada del receptáculo no se ve afectada por la inyección ipsilateral o contralateral de D1 o D2. A, C, Los valores ROC AUC se calculan y se muestran como se describe en Figura 5 y XNUMXB, excepto que los intervalos de tiempo son más largos (200 ms) y alineados ...

Para comparar las proporciones de neuronas excitadas o inhibidas en los períodos de preinyección y postinyección se utilizó un enfoque de reducción de datos. En primer lugar, calculamos la fracción de 50 ms bins entre 0 y 1 s después del inicio de inicio en el que cada neurona mostró una excitación o inhibición significativa. A continuación, comparamos estas fracciones en los períodos de preinyección y postinyección con una prueba de Wilcoxon pareada. Las neuronas que no mostraron una modulación significativa en ningún bin en los períodos de preinyección y postinyección se excluyeron de este análisis y no se incluyeron en los gráficos que muestran la fracción mediana de los contenedores significativos (gráficos de puntos y bigotes en el lado derecho de cada parte). Figs. 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 1010F,G). Este procedimiento eliminó la influencia de la gran población de neuronas sin diferencias en la actividad entre la ventana post-DS y la línea de base pre-DS; esta población es de poco interés, sin embargo, contribuye con un gran número de valores nulos que sesgan el número mediano de contenedores significativos hacia 0 y ocultan tanto las disminuciones como los aumentos en la fracción de contenedores significativos después de la infusión.

Se realizaron análisis similares para los disparos relacionados con el consumo que ocurren después de la entrada en el receptáculo de recompensa. Los animales tendían a permanecer en el receptáculo durante> 5 s; por lo tanto, para capturar estos intervalos de tiempo relativamente largos, mostramos los resultados usando bins de 200 ms ( ). La ventana de tiempo para comparar las proporciones de neuronas que se excitaron en los períodos de preinyección y postinyección fue de 0 a 1.5 s, mientras que fue de 0 a 5 s para inhibiciones; se usó una ventana de análisis más corta para las excitaciones porque tendían a ser más transitorias. Los análisis de ROC se realizaron en el Clúster de Computación de Alto Rendimiento de Albert Einstein College of Medicine utilizando el paquete pROC para R.

Para comparar las velocidades de disparo "de referencia" que ocurren fuera de los eventos de tarea, comparamos la velocidad de disparo promedio en los contenedores de 10 antes de cada preinyección DS y postinyección de los antagonistas. Este procedimiento es funcionalmente equivalente al muestreo aleatorio de las tasas de activación de referencia porque los DS se presentan con casi la misma probabilidad en cualquier momento durante una sesión de comportamiento. Las neuronas se clasificaron como que exhibían una excitación significativa provocada por DS (antes de la infusión del fármaco) o no, y luego se compararon las tasas de activación iniciales en los períodos de preinyección y postinyección dentro de estos grupos con una prueba de Wilcoxon pareada ( H,I). También realizamos un ajuste lineal para las neuronas excitadas por DS y comparamos la pendiente de esta línea con la línea de la unidad (pendiente de 1).

Si se realizaron comparaciones múltiples en subconjuntos de datos que vinieron del mismo tema (Figs. 2C – E, , 55A,C, , 66A,C, , 77A,C, , 88A,C, , 99B,D, , 1010B,C,F,G), p los valores fueron corregidos por Bonferroni; es decir, el p El valor se multiplicó por el número de comparaciones que se hicieron. Corregido p los valores fueron considerados significativos si p <0.05. Todas las correcciones se realizaron con un factor de 3 excepto para Figura 2 y XNUMXC – E, en el que el factor era 2.

Seguimiento de video.

En un subconjunto de experimentos, la posición de la rata se midió usando una cámara aérea (30 cuadros / s) y un sistema de seguimiento computarizado (Cineplex; Plexon). El sistema rastreó el x y y Posiciones de dos LED de diferentes colores unidos a la plataforma del cabezal de grabación. Como se describió previamente (McGinty et al., 2013), calculamos un centroide que describe el punto central entre las posiciones del LED para cada cuadro de video. Los puntos de datos faltantes hasta 10 fotogramas sucesivos se completaron con interpolación lineal; en los raros casos en los que faltaban> 10 fotogramas, los datos se descartaban. Para cada fotograma de video, calculamos la SD de las distancias entre la posición del centroide en ese fotograma y en una ventana de tiempo de ± 200 ms. Estas mediciones de SD constituyen el índice locomotor (LI) para ese fotograma del video. Los LI transformados logarítmicamente se distribuyeron bimodalmente, con un pico inferior que representaba épocas de poco o ningún movimiento y un pico superior que representaba la locomoción (Drai et al., 2000). Luego, ajustamos dos funciones gaussianas a la distribución de LI y determinamos el umbral de movimiento como el punto donde estas funciones se superponían menos.

Los movimientos se definieron como al menos ocho cuadros consecutivos con LI por encima del umbral locomotor. Para determinar el momento de inicio del movimiento, restringimos el análisis a los ensayos de DS en los que el animal todavía tenía inicio de cue y luego calculamos la latencia entre el inicio de cue y el primer fotograma en el que la LI superó el umbral de movimiento (Figs. 1D – F, , 22B,D). Si no se midió ningún movimiento discernible en una prueba, la latencia en esa prueba se definió como> 10 s (la duración de la presentación de la señal, D). Se obtuvieron resultados similares cuando tales ensayos se omitieron del análisis (datos no mostrados). Las distribuciones de latencia de movimiento indicadas por DS se agruparon en ratas y las medianas se compararon con una prueba de Wilcoxon. Para cuantificar la latencia a la velocidad máxima y la velocidad media de los movimientos dirigidos por la palanca indicados por DS, utilizamos todos los ensayos que terminaron con una presión de palanca incluso si la rata se movía al inicio del DS ( E,F).

Histología.

Los animales se anestesiaron profundamente con Euthasol y se perfundieron intracardialmente con solución salina y 4% de formalina. La corriente directa (15 μA) se pasó a través de cada uno de los electrodos en los arreglos para que ∼30 s genere lesiones. Los cerebros se extrajeron y se almacenaron en formalina hasta que se procesaron. Antes de cortar con un criostato, los cerebros se sometieron a crioprotección mediante inmersión en 30% de sacarosa durante varios días. Las secciones (50 μm) se tiñeron para la sustancia Nissl para visualizar la cánula y las pistas y lesiones de los electrodos ( ).

 

Figura 11.

Reconstrucción histológica de los sitios de inyección de antagonistas. La figura muestra dos secciones coronales de cerebro de rata que abarcan la mayor parte de la extensión anterior-posterior de la NAc (0.8 mm-2.8 mm anterior de bregma). Puntos negros representan ...

Resultados

Presentamos ratas con dos estímulos auditivos a intervalos variables que promedian 30 s: un DS predictivo de recompensa y un NS ( A; Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty et al., 2013). Una presión de palanca durante el DS terminó la señal, y se entregó una gota de sacarosa al entrar en el recipiente de recompensa; Si los animales no respondieron dentro de 10 s, la señal se terminó sin entrega de recompensa y comenzó el intervalo intertrial. Las respuestas durante este intervalo y durante el NS no tuvieron consecuencias programadas. NSs siempre fueron 10 s. Animales entrenados, que respondieron a la mayoría de los SD pero pocas NS ( B), se implantaron con matrices canuladas dirigidas al núcleo de NAc. Durante los experimentos, los animales primero realizaron la tarea para un período de preinyección de 45 min durante el cual se registró la actividad neural de NAc. A continuación, el antagonista del receptor D1 SCH23390 o el racloprida antagonista D2 / 3 se infundió de forma bilateral o unilateral en el NAc; los animales permanecieron en la cámara con las contingencias de tareas vigentes durante la infusión y durante al menos 75 min después.

Consistente con estudios previos (Yun et al., 2004; Nicola, 2010), las infusiones bilaterales de cualquiera de los antagonistas en el núcleo de NAc redujeron significativamente la proporción de DS a las que el animal respondió ( C, trazas de color gris oscuro) y aumentó la latencia para iniciar la locomoción medida por el seguimiento de video en un subconjunto de sesiones ( D, trazos de rayas grises). Por el contrario, las infusiones unilaterales de las mismas dosis no tuvieron ningún efecto sobre la relación de respuesta de DS ( C, trazas de color gris claro), latencia para iniciar el movimiento después del inicio de DS ( D, trazos de luz naranja discontinua) y latencia para alcanzar la palanca o la velocidad de movimiento durante las aproximaciones de la palanca ( E,F). Estos datos de comportamiento demuestran que la dopamina NAc en un solo hemisferio es suficiente para mantener el comportamiento a pesar de que el bloqueo de los receptores D1 o D2 / 3 en ambos hemisferios perjudica severamente la respuesta. Esta disociación ofrece una ventaja experimental crítica, ya que nos permite probar los efectos de los antagonistas de la dopamina en la actividad neural cuando el comportamiento se ve afectado (inyección bilateral) y cuando no lo está (inyección unilateral), descartando así la posibilidad de confusión que cualquier cambio observado en la actividad neural después de la infusión de antagonistas son secundarios a cambios en el comportamiento.

Grabamos de las neuronas 322 NAc en las sesiones de grabación / inyección de 31 en ratas 12. Aproximadamente 45% de las neuronas registradas estaban significativamente excitadas por la presentación de DS. Estas excitaciones exhibieron propiedades similares a las reportadas previamente (Yun et al., 2004; Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011; McGinty et al., 2013; Morrison y Nicola, 2014): eran más grandes que las evocadas por las SN ( A); comenzaron con una latencia corta después del inicio de la señal (ms120 ms) y se produjeron antes del inicio del movimiento dirigido por la palanca ( B); y su magnitud se correlacionó con la probabilidad de una respuesta de comportamiento, la latencia de inicio de movimiento y la proximidad a la palanca (McGinty et al., 2013; C – E).

La infusión bilateral de cualquiera de los antagonistas D1 o D2 / D3 causó una reducción brusca en la magnitud de la excitación evocada por DS. Como se muestra en dos neuronas de ejemplo ( A,C), este efecto fue más pronunciado en los minutos inmediatamente posteriores a la infusión, correspondiente a la reducción máxima en el comportamiento de aproximación evocado por el cue causado por las inyecciones ( A,C, rasters azules e histogramas). Cuando se recuperó el efecto de comportamiento, también se recuperó la respuesta de disparo ( A,C, rasters negros e histogramas). Este patrón de resultados fue consistente en las neuronas excitadas por señales (Figs. 5A, , 66A, Histogramas bilaterales y diagramas de bigotes). Apoyando la hipótesis de que estas excitaciones establecen el vigor del movimiento de aproximación de la palanca, la magnitud de la excitación evocada por señal durante el período de preinyección predijo la latencia del animal para alcanzar la palanca ( A,C, izquierda). Después de la inyección bilateral de antagonistas de D1 o D2, estas latencias se cambiaron notablemente a valores más altos, a menudo tan altos que no hubo respuesta en absoluto dentro de la presentación de 10 s cue ( A,C, distribuciones de latencia izquierda y derecha). Sorprendentemente, a pesar de que los antagonistas redujeron la activación provocada por la señal, continuó prediciendo el vigor de la respuesta conductual durante los períodos de postinyección y recuperación ( A,C, derecha parcelas de trama). Esta observación indica que los efectos neuronales y de comportamiento del fármaco se correlacionaron en una base de prueba por prueba: cuanto mayor es la reducción en el disparo causado por un antagonista de la dopamina, mayor es la latencia para alcanzar la palanca y menor la probabilidad de que El animal llegó a la palanca en absoluto.

Para evaluar la consistencia de esta correlación prueba por prueba, calculamos, para cada neurona excitada, la correlación de rango de Spearman entre la magnitud de la excitación y la latencia para presionar la palanca. Asignamos una latencia de 10 a las pruebas en las que no hubo respuesta; La latencia en estas pruebas fue por lo tanto atada en el rango más alto. (Se obtuvieron resultados similares si se omitían del análisis los ensayos sin una respuesta de la palanca con indicación DS); no se muestran los datos). Cuando comparamos los coeficientes de correlación en el período de preinyección con los del período combinado de postinyección / recuperación, encontramos que casi todos Los coeficientes fueron negativos en ambos periodos. Además, los antagonistas no tuvieron un efecto significativo en el coeficiente mediano o cambiaron la distribución hacia valores aún más negativos ( B,D). Por lo tanto, la población de neuronas excitadas por señales no solo predice de manera confiable la latencia de la respuesta conductual, sino que el aumento en la latencia de la respuesta causada por un antagonista en un ensayo dado se predice de manera sólida por los efectos del antagonista sobre la excitación evocada por señales en ese ensayo. Estos resultados proporcionan una fuerte evidencia de un papel causal de la dopamina endógena en el establecimiento del vigor de la respuesta de búsqueda de recompensa a la señal: la dopamina aumenta la excitación evocada por la señal de las neuronas NAc, lo que a su vez provoca un acercamiento de latencia corta a la palanca.

Una interpretación alternativa de estos resultados es que la reducción de la excitación provocada por una señal es una consecuencia de la reducción de la respuesta conductual, tal vez porque la excitación simplemente rastrea (o anticipa) la respuesta conductual, pero no es causal de la misma. Si este fuera el caso, entonces la aplicación de los antagonistas de tal manera que no influyan en el comportamiento no debería resultar en una reducción de la excitación provocada por la señal. Sin embargo, como se demuestra en dos neuronas de ejemplo ( B,D), la inyección unilateral de cualquiera de los antagonistas de D1 o D2 / D3 redujo notablemente la magnitud de la excitación provocada por el cue, aunque las inyecciones unilaterales no alteraron el comportamiento. Se obtuvieron resultados similares cuando se promediaron las excitaciones evocadas por el cue registradas en el NAc inyectado (Figs. 5A, , 66A, Histogramas ippsilaterales); Además, los datos promedio muestran que las excitaciones evocadas por señales en las neuronas registradas en el NAc contralateral a la inyección no se vieron afectadas (Figs. 5A, , 66A, Histogramas contralaterales). Para descartar la posibilidad de que la reducción en la excitación provocada por la terapia ipsilateral a las inyecciones se debiera a pequeñas diferencias en la probabilidad de respuesta conductual, se repitió el análisis después de excluir todos los ensayos en los que el animal no hizo ninguna respuesta de presión de palanca; Se obtuvieron resultados similares (datos no mostrados; p <0.05 para los antagonistas D1 y D2, Wilcoxon). Estos resultados indican que es poco probable que la reducción inducida por antagonistas en la excitación evocada por señales sea una consecuencia de un comportamiento deficiente.

Aunque las propiedades temporales de la excitación provocada por la señal fueron bastante similares en las neuronas, las inhibiciones después del inicio de la señal fueron más diversas, presentando un inicio más tardío y menos ciclos de tiempo estereotipados que las excitaciones (Figs. 5B, , 66B). Los análisis de las inhibiciones (y, hasta cierto punto, las excitaciones) que se enfocan en una sola ventana de tiempo pueden, por lo tanto, perder una porción significativa de la señal. Además, los métodos estándar de detección estadística no pueden identificar de manera consistente las disminuciones a partir de tasas de disparo basales muy bajas, incluida la de muchas neuronas NAc. Para sortear estos problemas, adoptamos un enfoque más inclusivo en el que cuantificamos, para 50 ms intervalos de tiempo de poscualización en cada neurona registrada, la AUC ROC que representa la diferencia entre la activación en el depósito y la línea de base previa. Mapas de calor de valores de AUC en intervalos de tiempo alineados con el inicio de DS (Figs. 5B, , 66B) demuestran que la reducción en la excitación provocada por DS después de inyecciones bilaterales y ipsilaterales (pero no contralaterales) de D1 y D2 antagonistas fue pronunciada en casi todas las neuronas excitadas y ocurrió a lo largo de todo el curso de la excitación. Por el contrario, las inhibiciones después de la aparición de DS no se redujeron. Para cuantificar estos efectos, determinamos si cada valor de AUC indicaba una diferencia significativa con respecto a la línea de base al calcular un valor de p inicializado que representa la probabilidad de que el AUC se tomara una muestra de la distribución de las AUC generadas a partir de las tasas de cocción de la línea de base aleatorizada y de la zona de poscualización aleatorias (ver Materiales y Métodos). Como se muestra en las gráficas de la proporción de neuronas que muestran significancia (p <0.05) excitación o inhibición en cada contenedor alineado con el inicio de DS (Figs. 5C, , 66C, gráficos de la izquierda en cada columna), la fracción de excitaciones, pero no inhibiciones, se redujo mediante inyecciones bilaterales y ipsilaterales de los antagonistas. Esta interpretación se confirmó estadísticamente al comparar las proporciones de contenedores significativamente excitados e inhibidos en toda la ventana posterior al DS del 1 (Figs. 5C, , 66C, gráficos de puntos). Por lo tanto, las excitaciones después de la aparición de DS se redujeron con la inyección de antagonistas de D1 y D2, pero no las inhibiciones.

De hecho, el número de neuronas que mostraron una inhibición significativa aumentó después de algunos tipos de inyección (Figs. 5B,C, , 66B,C). Es poco probable que estas inhibiciones emergentes hayan contribuido a los efectos de comportamiento de las infusiones de antagonistas bilaterales porque no fueron consistentes (por ejemplo, ocurrieron después de la inyección de antagonista de D1 bilateral y contralateral, pero no ipsilateral y después de la inyección de antagonista de D2 ipsilateral, pero no No explican los efectos de comportamiento de los antagonistas. Además, estas inhibiciones tardías fueron más notables en ∼600 ms después del inicio de la DS, un tiempo en el cual, en la condición de control, el ∼50% de comportamientos de aproximación dirigidos a objetivos ya se había iniciado B). En consecuencia, es poco probable que las inhibiciones emergentes contribuyan al aumento inducido por el antagonista en la latencia de iniciación del enfoque o la reducción de la probabilidad de respuesta. Curiosamente, la gran mayoría de las inhibiciones emergentes ocurrieron en las neuronas excitadas por DS, generalmente hacia el final de la excitación (antagonista bilateral de D1: neuronas 14 / 17, 82%; antagonista ipsilateral de D2: neuronas 11 / 16,% 69; Figs. 5B,C, , 66B,C), consistente con la posibilidad de que fueron desenmascarados por la reducción inducida por el antagonista de la respuesta excitadora y apoyando la hipótesis de que el disparo de las neuronas excitadas por DS es causal para el inicio del comportamiento de aproximación.

Presentaciones de NS, que rara vez obtuvieron respuestas de la palanca de prensa ( B), provocó una excitación pequeña pero constante en las mismas neuronas que fueron excitadas por el DS ( A). Sorprendentemente, las excitaciones evocadas por NS no fueron reducidas por el antagonista D1, ya sea en magnitud ( A) o en número de neuronas excitadas ( B,C). En contraste, la inyección de antagonista D2 redujo tanto la magnitud como el número de excitaciones evocadas por NS ( ). Las inhibiciones evocadas por NS no fueron reducidas por ninguno de los antagonistas (Figs. 7B,C, , 88B,C). Por lo tanto, en estas condiciones, se requiere la activación del receptor D1 para que las neuronas NAc produzcan excitaciones de gran magnitud en respuesta a los estímulos salientes de predicción de recompensa, mientras que la activación del receptor D2 es necesaria para las respuestas a los estímulos tanto de recompensa como neutrales.

Consideramos la posibilidad de que la reducción del comportamiento de búsqueda de recompensa después de las infusiones bilaterales podría deberse a la interrupción de un proceso neuronal relacionado con el refuerzo o al procesamiento hedónico de la recompensa. Tales procesos pueden involucrar las subpoblaciones de neuronas NAc que se inhiben o excitan durante el consumo de sacarosa (Nicola et al., 2004b; Roitman et al., 2005; Taha y Campos, 2005). Debido a que los animales continuaron obteniendo recompensas después de la infusión unilateral de antagonistas, pudimos determinar si la actividad neuronal relacionada con el consumo de recompensas dependía de la activación del receptor de dopamina. Examinamos el disparo durante los 5 s posteriores a la entrada del animal en el receptáculo de recompensa, el período de tiempo durante el cual ocurre típicamente el consumo de recompensa (Nicola, 2010). Usando el análisis de ROC, comparamos la activación en 200 ms bins dentro de esta ventana con la línea base previa de 10; los mapas de calor de los valores de AUC resultantes muestran poco efecto de la inyección de antagonista, ya sea ipsilateral o contralateral a la inyección ( A,C). Las proporciones de neuronas excitadas e inhibidas no fueron afectadas por los antagonistas ( B,D), sugiriendo fuertemente que las excitaciones e inhibiciones relacionadas con el consumo no dependen de la dopamina. Se obtuvieron resultados similares cuando realizamos el mismo análisis utilizando 50 ms bins (datos no mostrados).

Para descartar la posibilidad de que los resultados observados se debieran a algún factor distinto al antagonista (p. Ej., La perturbación física causada por la inyección o algún componente del vehículo farmacológico), inyectamos solución salina en algunos experimentos. Como muestra un ejemplo de neurona ( A) y por la excitación media a través de neuronas excitadas por señales ( B), Las excitaciones evocadas por DS no fueron alteradas por la inyección de solución salina; Las excitaciones evocadas por NS tampoco fueron afectadas ( C). Además, la inyección de solución salina no influyó en las proporciones de las neuronas que mostraron una excitación e inhibición significativas después de la aparición de DS o NS ( D – G).

Por último, preguntamos si la activación del receptor de dopamina podría ser permisiva para el comportamiento de aproximación orientada al contribuir a las tasas de activación de las neuronas de NAc. De manera inconsistente con esta hipótesis, no hubo un efecto significativo ni del antagonista D1 ni del D2 en las tasas de activación basales de las neuronas NAc excitadas por DS ni de otras ( H,I).

Discusión

Estos hallazgos sugieren un mecanismo por el cual la dopamina NAc promueve el comportamiento de búsqueda de recompensa provocada por los estímulos ambientales: la activación del receptor de dopamina facilita las excitaciones evocadas, que a su vez promueven el inicio de aproximación a objetos asociados a la recompensa de corta latencia. Esta conclusión está fuertemente respaldada por la observación de que la inyección bilateral de antagonistas de dopamina incrementó la latencia para iniciar el movimiento ( D) y redujo la magnitud de las excitaciones evocadas por la señal (Figs. 33 –6). La reducción de la excitación provocada por la señal no puede haber sido una consecuencia de una conducta deteriorada porque las inyecciones unilaterales no cambiaron la conducta de la DS ( C – F), sin embargo, redujo profundamente la excitación provocada por DS en el tejido inyectado (Figs. 3B,D, , 5,5, , 6) .6). Estas excitaciones fueron una respuesta neural predominante en la NAc (que se produjo en 45% de las neuronas registradas), y ambas precedieron al inicio del movimiento ( B) y pronosticó la latencia de inicio de movimiento con mayor activación en las pruebas con menor latencia ( D) (McGinty et al., 2013; Morrison y Nicola, 2014). Por lo tanto, la excitación provocada por la señal depende tanto de la dopamina como de la necesaria para la búsqueda vigorosa de recompensas.

Nuestros resultados demuestran que la excitación provocada por la señal, y ninguna otra forma de actividad neural en el NAc, es probablemente una señal crítica en el circuito neural que establece la latencia de los movimientos dirigidos hacia el objetivo. Esta conclusión se deduce de la observación de que los antagonistas disminuyeron la excitación provocada por la señal sin reducir las inhibiciones provocadas por la señal, los disparos asociados al consumo de recompensa o las tasas de cocción de referencia. Además, los ensayos en los que las inyecciones bilaterales de los antagonistas fueron más efectivos para reducir la excitación fueron aquellos en los que causaron el mayor deterioro del comportamiento ( ), argumentando firmemente en contra de la posibilidad de que algún otro cambio no detectado en la codificación neuronal fuera responsable de los efectos conductuales. Por lo tanto, nuestros datos vinculan firmemente la activación del receptor de dopamina en el NAc, la magnitud de la excitación evocada por señales y la latencia del animal para iniciar la búsqueda de recompensa.

Trabajos previos demostraron que la inactivación de VTA que reducía las excitaciones e inhibiciones provocadas por la presencia de NAc también evitaba que los animales exhibieran un comportamiento de aproximación con señales (Yun et al., 2004). Sin embargo, ese estudio no eliminó la posibilidad de que estos cambios fueran un efecto de circuito indirecto. Aquí, demostramos que los receptores de dopamina locales a las neuronas registradas son necesarios para la excitación evocada, eliminando la posibilidad de que los efectos antagonistas se deban a una acción de la dopamina corriente arriba de la NAc. En contraste, a pesar de que las inhibiciones provocadas por la señal se redujeron mediante la inactivación de VTA (Yun et al., 2004), no se redujeron con la inyección local de antagonistas de dopamina y, por lo tanto, es poco probable que estas inhibiciones sean el resultado de una acción directa de la dopamina dentro de la NAc.

Los efectos de los antagonistas D1 y D2 tanto en el comportamiento de aproximación evocado por DS como en el disparo evocado por DS fueron notablemente similares. Estas observaciones son consistentes con una larga línea de experimentos de microinyección de NAc en los que los antagonistas de D1 y D2 produjeron efectos de comportamiento casi indistinguibles a dosis similares a las nuestras (Hiroi y Blanco, 1991; Ozer et al., 1997; Koch et al., 2000; Eiler et al., 2006; Pezze et al., 2007; Lex y Hauber, 2008; Liao, 2008; Nicola, 2010; Shin et al., 2010; Haghparast et al., 2012). Estos resultados, junto con el contraste entre la concentración de antagonista en el inyectado que se requiere para observar los efectos (mm) y la afinidad de los fármacos por sus objetivos (nm), cuestionan si los efectos del fármaco son específicos. Aunque es probable que la concentración efectiva en el receptor sea considerablemente más baja que la concentración inyectada debido a la difusión, el metabolismo y la oxidación de los fármacos, se desconoce la eficacia combinada y el curso de estos procesos. Por lo tanto, una posibilidad formal es que tanto los efectos conductuales como los electrofisiológicos de SCH23390 y la racloprida son el resultado de que ambos fármacos se unen a uno o más receptores que no están unidos por la dopamina. Varios factores argumentan en contra de esta posibilidad. El comportamiento de aproximación evocado por el cue está bloqueado no solo por SCH23390 y raclopride, sino también por la inyección del flupentixol, antagonista del receptor de dopamina de amplio espectro, en el NAc (Di Ciano et al., 2001; Saunders y Robinson, 2012), por inactivación del VTA (Yun et al., 2004) y por lesión de la NAc con 6-hidroxidopamina (Parkinson et al., 2002), que mata selectivamente las fibras catecolaminérgicas. Además, la inyección de NAc de un bloqueador de la recaptación de dopamina, un agonista del receptor D1 o D2, o la anfetamina liberadora de dopamina aumenta la probabilidad de un abordaje con indicios (Wyvell y Berridge, 2000; Nicola et al., 2005; du Hoffmann y Nicola, 2013). Finalmente, la autoestimulación optogenética de las neuronas de dopamina VTA (un comportamiento sin duda mantenido por la activación de la neurona de dopamina) se atenúa mediante la inyección de SCH23390 o raclopride en la NAc en dosis similares a las utilizadas aquí (Steinberg et al., 2014). Es difícil concebir un mecanismo simple que pueda explicar cada uno de estos resultados sin postular que SCH23390 y raclopride bloquean el enfoque al bloquear los efectos de la dopamina endógena.

Una posibilidad alternativa es que los antagonistas se unan no solo a sus receptores objetivo, sino también a receptores de dopamina fuera del objetivo. A concentraciones de 10 μm o inferiores, la racloprida no se une a los receptores similares a D1 (Hall et al., 1986); No se han probado concentraciones más altas. Por lo tanto, la racloprida podría ser específica para los receptores D2 / D3 incluso en las concentraciones de inyectado en mm que usamos nosotros y otros, en particular después de tener en cuenta la difusión, el metabolismo y la oxidación. Las estimaciones de la constante de unión de SCH23390 a receptores similares a D2 varían entre 1 y 5 μm (Bourne, 2001; Mottola et al., 2002); aunque estos valores sugieren que SCH23390 se une a los receptores D2 / D3 en las concentraciones inyectadas, se desconoce la eficacia funcional de SCH23390 en el bloqueo de la activación de los receptores tipo D2 por la dopamina. Nuestra observación de que la racloprida redujo la excitación provocada por el NS, mientras que SCH23390 no apoyó la idea de que los fármacos actuaron en diferentes receptores, pero no demuestra definitivamente su especificidad. Sin embargo, incluso si uno o ambos fármacos bloquearan ambos tipos de receptores para reducir la excitación provocada por el DS, esto sería totalmente consistente con nuestra conclusión de que la activación de al menos una forma de receptor de dopamina es necesaria para la excitación evocada por el DS. Por lo tanto, aunque la cuestión de la especificidad de la droga sigue sin respuesta, esta pregunta solo debilita marginalmente nuestra conclusión principal de que la dopamina facilita el enfoque de estímulo al aumentar la excitación provocada por la señal.

Si, de hecho, los fármacos actuaron específicamente, nuestros hallazgos de que los antagonistas de D1 y D2 / D3 reducen la activación provocada por la señal en la mayoría de las neuronas estimuladas indican que la activación de estos receptores conduce de forma sinérgica a la excitación en las mismas neuronas. Mientras que los receptores D1 y D2 se encuentran en poblaciones en gran parte segregadas de neuronas en la NAc (Albin et al., 1989; Gerfen et al., 1990), proporciones sustanciales de las neuronas NAc core y shell que expresan los receptores D1 también contienen ARNm para los receptores D3 (Le Moine y Bloch, 1996), que están bloqueados por los antagonistas de D2, incluida la racloprida. La coexpresión de los receptores D1 y D3 proporciona un mecanismo potencial por el cual la dopamina podría promover la excitación en las neuronas NAc por un efecto sinérgico que sería bloqueado por los antagonistas D1 o D2 / 3 (Schwartz et al., 1998). Alternativamente (o además), la interacción entre los receptores D1 y D2 (y / o D3) puede ocurrir en el nivel del circuito local (Goto y Gracia, 2005; Gerfen y Surmeier, 2011). Por ejemplo, la dopamina actúa en los receptores D1 para reducir la liberación de GABA en las neuronas NAc (Nicola y Malenka, 1997; Hjelmstad, 2004), un efecto que podría promover la excitación en concierto con la activación de los receptores D2 / D3 en neuronas espinosas (Hopf et al., 2003). En particular, estos mecanismos postulan que la dopamina no estimula directamente las neuronas NAc, sino que aumenta su excitabilidad en respuesta a la entrada de glutamatérgicos; por lo tanto, podrían explicar por qué las excitaciones evocadas por el cue están bloqueadas no solo por los antagonistas de la dopamina, sino también por la inactivación de la amígdala basolateral y la corteza prefrontal (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa et al., 2008), los cuales envían proyecciones glutamatérgicas a la NAc (Brog et al., 1993).

Las similitudes y diferencias entre SCH23390 y los efectos de raclopride pueden ser el resultado de dos mecanismos neurales contrastantes, que involucran la dopamina fásica y la tónica. Debido a que tanto los antagonistas de D1 como los de D2 / D3 redujeron la excitación provocada por DS, pero la menor excitación provocada por NS que se produjo en las mismas neuronas se redujo solo por el antagonista de D2 / D3 (Figs. 8, , 9), 9), parece que la dopamina promueve la codificación del valor del estímulo a través de la activación de los receptores D1, pero facilita las respuestas de disparo a todas las señales (estén o no asociadas con un resultado valioso) a través de los receptores D2 / D3. Esto podría deberse a la mayor cantidad de transitorios fásicos de dopamina provocados en la NAc por recompensa predictiva que señales neutrales (Phillips et al., 2003; Roitman et al., 2004). Debido a que los receptores D2 / 3 tienen una mayor afinidad por los receptores de dopamina que los receptores D1, los pequeños transitorios de dopamina evocados por NS pueden ser suficientes para activar solo los receptores D2 / 3, mientras que los DS predictivos de recompensa pueden elevar la concentración de dopamina a niveles lo suficientemente altos para activar los receptores D1 (Grace, 1991).

Alternativamente, la magnitud de la excitación provocada por la señal podría ser regulada por tónica, en lugar de dopamina fásica. Los niveles tónicos de dopamina pueden reflejar el costo de oportunidad de la inacción (Niv et al., 2007), estableciendo así el vigor del rendimiento operante. Por lo tanto, si se alcanzan niveles tónicamente altos de dopamina, se podrían activar suficientes receptores de dopamina para facilitar la excitación provocada por la señal y disminuir la latencia del enfoque de búsqueda de recompensa. Un mecanismo similar también puede ser la base de la bien conocida contribución de la dopamina NAc al desempeño de las tareas operantes no dotadas que requieren un alto nivel de esfuerzo (Salamone y Correa, 2012), en la que la interrupción de la dopamina aumenta las latencias para acercarse al operando (Nicola, 2010). Las señales externas implícitas (p. Ej., La vista de la palanca) o las señales internas (p. Ej., Que surgen del tiempo o el hambre) podrían desencadenar un acercamiento al estimular las neuronas NAc en mayor medida cuando los costos de oportunidad y los niveles de dopamina son altos.

En resumen, independientemente del mecanismo farmacológico específico, nuestros resultados demuestran que la dopamina NAc promueve el comportamiento de búsqueda de recompensa al elevar la excitación de las neuronas NAc a estímulos ambientales salientes. La magnitud de esta excitación establece la latencia del sujeto para iniciar una respuesta de aproximación. A través de este mecanismo, la dopamina regula tanto el vigor como la probabilidad de buscar la recompensa.

Notas a pie de página

Referencias