Procesamiento convergente de señales motivacionales positivas y negativas por parte de las poblaciones neuronales de dopamina VTA (2011)

Cita: Wang DV, Tsien JZ (2011) Procesamiento convergente de señales motivacionales positivas y negativas por parte de las poblaciones neuronales de dopamina VTA. PLoS ONE 6 (2): e17047. doi: 10.1371 / journal.pone.0017047

Editor: Hiromu Tanimoto, Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Alemania

Recibido: Noviembre 9, 2010; Aceptado: Enero 19, 2011; Publicado: Febrero 15, 2011

Copyright: © 2011 Wang, Tsien. Este es un artículo de acceso abierto distribuido según los términos de la Licencia de Atribución de Creative Commons, que permite el uso, la distribución y la reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que se acredite al autor original y la fuente.

Fondos: Este trabajo fue apoyado por fondos de NIMH (MH060236), NIA (AG024022, AG034663 & AG025918), USAMRA00002 y Georgia Research Alliance (todos para JZT). Los patrocinadores no tuvieron ningún papel en el diseño del estudio, la recopilación y el análisis de datos, la decisión de publicar o la preparación del manuscrito.

Conflicto de intereses: Los autores han declarado que no existen intereses en pugna.

Introducción

Las neuronas de dopamina en el área tegmental ventral (VTA) se han estudiado tradicionalmente por sus roles en la motivación relacionada con la recompensa o la adicción a las drogas [ 1 ]–[ 3 ]. Sin embargo, las neuronas de dopamina VTA también se consideran importantes para la motivación negativa [ 1 ]–[ 4 ]. En la literatura, el papel de la neurona de la dopamina en la motivación positiva ha sido bien establecido y respaldado por muchos estudios que muestran que la recompensa (por ejemplo, comida, jugo) y las señales de recompensa (estímulos condicionados) evocan una breve latencia (50 – 110 ms) y la actividad de ráfaga de corta duración (~ 200 ms) de la neurona de dopamina [ 5 ]–[ 9 ]. La capacidad de respuesta de estas neuronas de dopamina parece codificar una amplia gama de eventos novedosos y relacionados con la recompensa a través de una regla de error de predicción. [ 5 ]–[ 9 ]. También se ha demostrado que la actividad de dopamina VTA desempeña un papel esencial en la adicción a las drogas: casi todas las drogas adictivas aumentan el nivel sináptico de dopamina en el núcleo accumbens que recibe aportes dopaminérgicos extensos del área VTA [ 10 ]–[ 12 ].

El papel de la neurona dopamina VTA en la motivación negativa también se ha observado. Varios estudios han encontrado que los eventos aversivos (p. Ej., Infusión oral de quinina o LiCl) o estados negativos (p. Ej., Retiro del fármaco) pueden alterar las concentraciones de dopamina en áreas del cerebro inervadas por las neuronas de dopamina VTA [ 13 ]–[ 15 ]. Además, la interrupción de la transmisión de dopamina en las estructuras de VTA aguas abajo conduce a un deterioro del condicionamiento a experiencias aversivas o temerosas [ 16 ], [ 17 ]. Además, los niveles de dopamina pueden exhibir funciones opuestas en el refuerzo del comportamiento: se cree que el nivel más bajo de dopamina en el núcleo accumbens mejora el castigo, pero perjudica el aprendizaje basado en la recompensa, mientras que el nivel más alto de dopamina mejora la recompensa, pero perjudica el aprendizaje basado en el castigo [ 18 ]. Estos estudios anteriores sugieren firmemente que las neuronas de dopamina VTA también desempeñan un papel importante en el procesamiento de señales motivacionales negativas. Sin embargo, el papel exacto de la neurona de dopamina VTA en la motivación negativa no está completamente claro.

Por otro lado, estudios recientes encuentran que las neuronas de dopamina en la sustancia negra pars compacta (SNc) pueden responder tanto a la recompensa (p. Ej., Jugo) como a los estímulos aversivos (p. Ej., Soplo de aire) y dos poblaciones de neuronas de dopamina SNc pueden transmitir claramente y señales motivacionales negativas [ 9 ], [ 19 ]. Sin embargo, se ha planteado la preocupación de si la inhalación de aire a las pieles, o la indicación condicionada que predice la ocurrencia de la inhalación de aire, es verdaderamente desagradable para los monos, siempre que dichas actividades no se consideren perjudiciales. [ 9 ]. Además, se sabe que las neuronas de dopamina SNc procesan diferentes aspectos de la información, y con distintos circuitos neuronales de entrada-salida como el VTA [ 5 ]. Por lo tanto, hay un gran interés en investigar si las neuronas de dopamina VTA procesan las experiencias negativas y cómo existen distintas poblaciones de neuronas de dopamina que se dedican a procesar información positiva y negativa.

Para abordar estas importantes preguntas, empleamos la grabación extracelular de múltiples tetrodos en ratones de comportamiento libre, y utilizamos dos tipos de eventos temerosos robustos (caída libre y sacudidas) [ 20 ] como una forma de estudiar el papel de las neuronas VTA en el procesamiento de señales motivacionales negativas. También entrenamos ratones para combinar un tono neutro con la entrega posterior de alimentos, lo que nos permitió investigar cómo la misma población de neuronas dopaminérgicas VTA puede procesar señales de movimiento positivas. Además, dado que la información de contexto es una parte tan integral de muchas experiencias generales, preguntamos si los contextos ambientales pueden desempeñar un papel en la discriminación de recompensas o información aversiva. En este sentido, realizamos un conjunto de experimentos en los que entrenamos ratones para combinar un solo tono con recompensa de comida y un evento temeroso, pero en diferentes contextos, lo que nos permitió determinar cómo las respuestas neuronales de dopamina VTA condicionadas estaban influenciadas intrínsecamente por El contexto ambiental. Nuestros resultados sugieren que las neuronas de dopamina VTA pueden emplear la estrategia de codificación convergente para procesar experiencias tanto positivas como negativas.

Resultados

Clasificación de las neuronas putativas de dopamina

Implantamos haces móviles de 8 tetrodes (32 canales) en el VTA del hemisferio derecho de los ratones, y las posiciones de los electrodos de grabación fueron confirmadas por histología al final de nuestro experimento (Figura 1A). Los datos de ratones 24 de los cuales registramos neuronas putativas de dopamina se utilizaron en los análisis actuales. Se registraron un total de unidades 210 con formas de onda de punta clara de estos ratones 24 (para ejemplos de unidades bien aisladas, ver Figura S1). De ellas, las unidades 96 se clasificaron como supuestas neuronas de dopamina en función de sus patrones de disparo (ver Materiales y Métodos), y las otras unidades 114 se clasificaron así como neuronas sin dopamina. Las neuronas de dopamina putativas clasificadas típicamente exhibían amplios potenciales de acción trifásicos (Figura 1B, rojo), aunque con variaciones, mientras que las neuronas no dopaminérgicas exhibieron potenciales de acción trifásicos o bifásicos más estrechos (Figura 1B, azul y negro, respectivamente). Es importante destacar que solo las neuronas tienen tasas de activación de línea de base bajas (0.5 – 10 Hz; Figura 1C), el intervalo entre picos relativamente largo (> 4 ms) y el patrón de disparo regular se clasificaron como neuronas de dopamina putativas. Por el contrario, las neuronas no dopaminérgicas clasificadas mostraban típicamente una mayor tasa de activación inicial (> 10 Hz; Figura 1C) y / o modulación significativa en la velocidad de disparo durante el movimiento, en relación con la vigilia tranquila [ 21 ]–[ 23 ].

Descargar: 

• PPT

  Diapositiva de PowerPoint

• PNG

  imagen más grande (553KB)

• TIFF

  imagen original (723KB)

Figura 1. Grabación muti-tetrodo y clasificación de neuronas VTA.

(A) La pista de la matriz de electrodos se muestra en un ejemplo de sección del cerebro coronal (arriba a la derecha) y las ubicaciones de las puntas de la matriz de electrodos (de ratones 21) en los diagramas de las secciones del atlas [ 52 ]. Los cuadrados azules representan las ubicaciones donde se registraron las neuronas DA putativas de tipo 1 / 2; los cuadrados rojos representan las ubicaciones donde se registraron las neuronas de tipo 3; los cuadrados morados representan las ubicaciones donde se registraron las neuronas de tipo 1 / 2 y tipo 3 (ver Figura 2 y XNUMX para la clasificación de los tres tipos de neuronas putativas DA). (B) Ejemplos de formas de onda de punta típicamente registradas para las neuronas putativas DA (rojo) y no DA (azul y negra). La mitad del ancho AP se midió desde el canal hasta el siguiente pico del potencial de acción. (C) Tasas de disparo de referencia y medias anchuras AP de las neuronas clasificadas como DA (rojo) y no DA (negro). DA, dopamina; No DA, no dopamina; AP, potencial de acción.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g001

Tres tipos de neuronas de dopamina putativas VTA sensibles al miedo

Utilizamos dos tipos de eventos temerosos robustos (caída libre y sacudida) para examinar cómo las neuronas VTA podrían responder a experiencias negativas [ 20 ]. Después de que los ratones se recuperaron de las cirugías y se lograron grabaciones estables (generalmente 1 ~ 2 semanas después de la cirugía), comenzamos los experimentos. Cada ratón se colocó en una cámara de caída libre o cámara de agitación, donde se dieron aproximadamente 20 ensayos de caída libre o sacudidas en cada sesión con un intervalo de 1-2 min entre ensayos (Figura 2A). El intervalo entre sesiones suele ser de 1 – 2 horas. Siempre supervisamos la estabilidad de las unidades grabadas mediante el examen de las formas de forma de onda de pico, el estado de disparo de línea de base y las distribuciones de grupos de picos antes y después de los eventos, así como a través de los experimentos completos. Evaluamos que no hubo pérdida temporal de unidades durante los dos eventos temerosos al examinar unidades registradas simultáneamente (por ejemplo, dos unidades registradas desde el mismo tetrodo que muestran cambios de disparo opuestos) (Figura S2). También nos aseguramos de que no se incluyeran ruidos artificiales eléctricos o mecánicos en los datos registrados al evaluar las formas de onda justo antes, durante y después de los eventos temerosos (Figura S3). En general, estas supuestas neuronas de dopamina (n = 96) se dividieron en gran parte en tres tipos principales en función de sus propiedades de respuesta a los dos eventos temibles: tipo-1 (59%, 57 / 96), tipo-2 (13%, 12 / 96) y tipo-3 (25%, 24 / 96).

Descargar: 

• PPT

  Diapositiva de PowerPoint

• PNG

  imagen más grande (423KB)

• TIFF

  imagen original (723KB)

Figura 2. Tres tipos de neuronas putativas de dopamina (DA) VTA.

(C.A.) Rásteres de evento peri (ensayos 1-20, de arriba a abajo) e histogramas de tres ejemplos de neuronas de dopamina VTA putativas (A: tipo-1, B: tipo-2 y C: tipo-3) en respuesta a la libre caída (paneles de la izquierda), agitación (paneles del medio) y el tono condicionado que predijo de manera confiable la entrega de bolitas de azúcar (paneles de la derecha). (D) Porcentajes de diferentes tipos de supuestas neuronas DA. (E, F) Porcentajes de supuestas neuronas DA (E: tipo-1 y 2) y supuestas por el miedo (F: tipo-3) que se activaron significativamente por el tono condicionado que predijo de manera confiable la entrega de bolitas de azúcar. Caída libre, 30 cm de alto; Agitar, 0.2 seg; Tono, 5 kHz, 1 seg.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g002

Las neuronas de dopamina putativas de VTA tipo 1 mostraron no solo una supresión significativa de sus disparos en respuesta a los eventos de caída libre y sacudidas (Figura 2A, paneles izquierdo y medio) (P<0.05, prueba de rango con signo de Wilcoxon), sino también una fuerte excitación de rebote de compensación al final de ambos eventos. Definimos la excitación de rebote como la tasa de disparo máxima de compensación (suavizada con un filtro gaussiano) que es al menos dos veces mayor que la tasa de disparo de referencia y con puntuaciones z superiores a 2. Tal excitación de rebote puede indicar la seguridad al final de eventos temibles o una motivación por tales eventos. Luego preguntamos si estas neuronas de dopamina tipo 1 respondían a las señales de recompensa. Al emparejar repetidamente un tono neutro con la administración posterior de una pastilla de azúcar, encontramos que estas neuronas también aumentaron significativamente su disparo al tono condicionado que predijo de manera confiable la recompensa (Figura 2A, panel derecho). Por lo tanto, estas neuronas de dopamina tipo 1 respondían tanto a señales de recompensa como a señales negativas.

Las neuronas de dopamina putativas de VTA tipo 2 mostraron supresión significativa (P<0.05, prueba de rango con signo de Wilcoxon) durante la caída libre o el temblor, pero no tuvieron activación de rebote después de que estos eventos terminaron (puntajes z <2) (Figura 2B, paneles izquierdo y medio). Al igual que las neuronas de dopamina putativas de tipo 1, estas neuronas de tipo 2 aumentaron su activación significativamente al tono condicionado que predecía de forma fiable la recompensa (Figura 2B, panel derecho). Por lo tanto, las neuronas de dopamina tipo 1 y tipo 2 exhiben modulación bidireccional por los eventos negativos y positivos, es decir, disminuyen su activación a los eventos temerosos mientras aumentan su activación a las señales de recompensa.

De manera intrigante, también registramos un tercer tipo de neuronas de tipo dopaminérgico, que compartían más similitudes con las neuronas de dopamina putativas de tipo 1 / 2 en lugar de las neuronas que no son de dopamina. Estas neuronas de tipo 3 (aproximadamente el 25% de todas las neuronas de dopamina putativas registradas) aumentaron sus disparos a eventos tanto de caída libre como de sacudidas (Figura 2C, paneles izquierdo y medio) (P<0.05, prueba de rango con signo de Wilcoxon). Su mayor disparo fue seguido típicamente por una supresión de compensación. Además, estas neuronas de dopamina tipo 3 también pueden aumentar su activación en respuesta al tono condicionado que predijo la recompensa (Figura 2C, panel derecho). Estas neuronas de tipo 3, que aumentaron su disparo a eventos tanto positivos como negativos, son bastante distintas de las neuronas de tipo dopamina 1 y tipo 2. Esto sugiere fuertemente la diversidad de la población de neuronas dopaminérgicas VTA [ 24 ], [ 25 ].

En general, las neuronas de tipo 1 y tipo 2 constituyen la mayoría (72%) de la población neuronal de dopamina putativa VTA registrada, mientras que las neuronas de tipo 3 constituyen aproximadamente 25%, mientras que las neuronas de dopamina putativas restantes (3%) no responden a la acontecimientos temerosos (Figura 2D). Además, nuestros análisis sugieren que todas las respuestas de estas neuronas a los eventos negativos tienden a ser direccionalmente uniformes (45 neuronas probadas tanto para eventos de caída libre como de sacudidas), es decir, las neuronas suprimidas (o activadas) por el evento de caída libre siempre fueron suprimido (o activado) por otros eventos de miedo, como el evento de temblor, y viceversa. De las neuronas de dopamina suprimidas por el miedo (tipo 1 y tipo 2) que examinamos por su capacidad de respuesta a las señales de recompensa, el 96% de ellas (44/46) mostraron una activación significativa por el tono de recompensa (Figura 2E) (P<0.05, prueba de rango con signo de Wilcoxon). Esto muestra claramente que la gran mayoría de las neuronas de dopamina VTA tipo 1 y tipo 2 son capaces de responder bidireccionalmente a eventos tanto positivos como negativos, es decir, muestran excitación por información de recompensa mientras que supresión por experiencias de miedo. Por otro lado, alrededor del 71% de las supuestas neuronas de dopamina tipo 3 (12/17) que fueron activadas por eventos de miedo también pueden ser activadas por las señales de recompensa (Figura 2F) (P<0.05, prueba de rango con signo de Wilcoxon). Esto sugiere fuertemente que los eventos temibles, no solo la recompensa, pueden excitar algunas de las supuestas neuronas de dopamina del VTA.

Patrones de cocción y caracterizaciones farmacológicas.

A pesar de sus similitudes en el patrón de disparo y en las formas de onda de los tres tipos de neuronas putativas de dopamina (por ejemplo, Figura 3A – C), notamos algunas diferencias entre ellos. En primer lugar, las neuronas tipo dopaminérgicas tipo 3 mostraron una probabilidad significativamente menor (9 ± 2.3%, media ± sem) de disparos en ráfaga en comparación con el tipo 1 (55.2 ± 2.5%) o tipo 2 (32.0 ± 3.8%) dopamine putativo neuronas (Figura 3D y E). En segundo lugar, las neuronas de tipo 3 mostraron una tasa de activación basal mucho menor (2.15 ± 0.33 Hz, media ± sem; n = 24) en comparación con el tipo 1 (5.66 ± 0.27 Hz; n = 57) o tipo-2 (4.92 ± 0.49) Hz; n = 12) neuronas (Figura 3F).

Descargar: 

• PPT

  Diapositiva de PowerPoint

• PNG

  imagen más grande (438KB)

• TIFF

  imagen original (838KB)

Figura 3. Patrones de cocción y caracterizaciones farmacológicas.

(C.A) Tres ejemplos de neuronas de dopamina putativas registradas en tetrodo (tipo-1, tipo-2 y tipo-3) y sus formas de onda de pico representativas. PC1 y PC2 representan los componentes principales primero y segundo en el análisis de componentes principales, respectivamente. Los puntos azules representan espigas individuales para las neuronas aisladas de dopamina; los puntos negros indican picos individuales para otras neuronas VTA sin clasificar. (D) Intervalos entre picos de tres ejemplos de neuronas putativas de dopamina (tipo-1, tipo-2 y tipo-3). (E) Porcentajes de disparos de ráfaga para los tres tipos de neuronas de dopamina putativas. Barras de error, sem; ***P<0.001, estudiante t-prueba. (F) Tasas basales de activación de los tres tipos de neuronas putativas de dopamina. Barras de error, sem; ***P<0.001, estudiante t-prueba. (G) Actividad espigada acumulativa de los ejemplos de neuronas putativas de dopamina (tipo-1, tipo-2 y tipo-3) en respuesta al agonista del receptor de dopamina apomorfina. Se observó que las neuronas de dopamina putativas de tipo 1 y de tipo 3 se registraron simultáneamente desde un tetrodo. (H y I) Tasas basales y posteriores al consumo de drogas de las neuronas putativas de dopamina (H) y no dopamina (I). A los ratones se les inyectó el agonista del receptor de dopamina apomorfina (1 mg / kg, ip) y las tasas de cocción se promediaron 30 min antes y 30 min después de la inyección de apomorfina.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g003

También inyectamos a los ratones los agonistas del receptor de dopamina apomorfina (1 mg / kg, ip) y / o quinpirol (1 mg / kg, ip) que se ha demostrado que inhiben la actividad de la neurona dopamina. [ 6 ], [ 8 ], [ 24 ], [ 25 ]. Un total de neuronas VTA de 77 (incluidas las neuronas de dopamina putativas clasificadas de 33 y las neuronas de dopamina no 44) se analizaron con los agonistas del receptor de dopamina. Nuestros resultados farmacológicos revelaron que la gran mayoría (96%; 23 / 24) de las neuronas de dopamina putativas de tipo 1 y tipo 2 se suprimieron significativamente, mientras que sorprendentemente las neuronas de tipo 3 (n = 9) mostraron excitación por apomorfina (Figura 3H). Además, las neuronas de dopamina putativas clasificadas 4 se analizaron con apomorfina y quinpirol (en días diferentes). Estas neuronas de dopamina putativas 4 exhibieron respuestas similares a la apomorfina y quinpirol: las neuronas (n = 2) suprimidas por la apomorfina también fueron suprimidas por la quinpirol; Las neuronas (n = 2) activadas por apomorfina también fueron activadas por quinpirol. En contraste, las neuronas VTA sin dopamina (n = 44) mostraron cambios muy limitados o ningún cambio en la velocidad de activación después de la inyección de apomorfina o quinpirol (Figura 3I).

Respuestas de las neuronas de dopamina putativas VTA a diferentes duraciones e intensidades de eventos temerosos

Para comprender mejor las propiedades de codificación de las neuronas de dopamina VTA para eventos terribles, realizamos un conjunto de experimentos paramétricos. Se realizaron diferentes alturas de caída libre (10 y 30 cm) y diferentes duraciones de agitación (0.2, 0.5 y 1 sec) en orden aleatorio durante los experimentos de grabación. Encontramos que las neuronas de dopamina VTA exhibieron cambios de actividad dinámica temporal que fueron proporcionales a la duración de los eventos temerosos. Como se muestra en Figura 4A, las neuronas de dopamina putativas de tipo 1 mostraron una supresión dependiente de la duración durante los eventos de caída libre (10 cm frente a 30 cm de altura). El análisis de población reveló que, en respuesta a los eventos de caída libre de 10 y 30 cm (Figura 4B), las latencias de excitación de compensación promedio (latencia de la tasa de activación máxima compensada suavizada) de las neuronas de dopamina putativas de tipo 1 fueron 293 ± 38 ms (media ± SD, n = 15) y 398 ± 28 ms (n = 20), respectivamente (P<0.001, estudiante t-prueba). Estos resultados sugieren que las respuestas de las neuronas de dopamina putativas de tipo 1 se correlacionan con la duración de los eventos temibles (Figura 4B, panel derecho). Se notó que la velocidad de disparo pico compensada fue ligeramente mayor durante el evento de caída libre 30 cm (30.9 ± 6.6 Hz; media ± ds) en comparación con el evento 10 cm (26.3 ± 5.9 Hz) (P = 0.04, estudiante t-test), lo que sugiere que las respuestas de las neuronas de dopamina VTA tipo 1 a negativas también pueden reflejar, en menor grado, la intensidad de los eventos de caída libre.

Descargar: 

• PPT

  Diapositiva de PowerPoint

• PNG

  imagen más grande (340KB)

• TIFF

  imagen original (597KB)

Figura 4. Respuestas de las neuronas de dopamina putativas VTA tipo-1 a diferentes duraciones e intensidades de eventos temerosos.

(A) Rásteres de eventos peri (ensayos 1-20) e histogramas de un ejemplo de neurona tipo 1 en respuesta a los eventos de caída libre de 10 cm (izquierda) y 30 cm (derecha). (B) Los histogramas de peri-evento promedio poblados suavizados (izquierda) y las latencias de excitación compensadas (derecha) de las neuronas de tipo 1 en respuesta a los eventos de caída libre de 10 cm (línea azul; n = 15) y 30 cm (línea roja; n = 20) . (C) Los rásteres de eventos peri e histogramas de otra neurona de tipo 1 en respuesta a los eventos de sacudidas de 0.5 sec (izquierda) y 1 sec (derecha). (D) Los histogramas de peri-eventos promedios poblacionales suavizados (izquierda) y las latencias de excitación de desplazamiento (derecha) de las neuronas de tipo 1 en respuesta a 0.2 seg (línea verde; n = 13), 0.5 seg (línea azul; n = 20) y 1 seg (línea roja; n = 14) agitar eventos. (E) Los rásteres de eventos peri e histogramas de otra neurona de tipo 1 en respuesta a eventos de agitación de baja intensidad (izquierda) y alta intensidad (derecha). (F) Los histogramas de peri-evento promedio poblados suavizados (izquierda) y las tasas de activación máximas de excitación compensadas (derecha) de las neuronas de tipo 1 en respuesta a baja (línea azul; n = 9) y alta intensidad (línea roja; n = 9) agitar eventos. Barras de error, sd; *P<0.05, ***P<10^-8, Estudiante t-Test.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g004

De manera similar, estas neuronas de tipo 1 mostraron propiedades de respuesta dependientes de la duración a los eventos de sacudidas (Figura 4C y D). Las latencias de excitación de compensación promedio fueron 374 ± 25 ms (media ± sd, n = 13), 672 ± 52 ms (n = 20) y 1169 ± 35 ms (n = 14) para eventos de agitación que duraron 0.2, 0.5 y 1 sec, respectivamente (P<0.001, ANOVA unidireccional). Estudiante de seguimiento t-Las pruebas mostraron diferencias altamente significativas para cada comparación (Figura 4D, panel derecho). Sin embargo, no hubo diferencias significativas en las tasas de activación de picos de compensación en diferentes duraciones de los eventos de sacudidas (P> 0.05; ANOVA unidireccional). También variamos la intensidad del evento de agitación: las neuronas de tipo 1 exhibieron un pico de excitación de compensación ligeramente más alto por los eventos de agitación de alta intensidad en comparación con el de baja intensidad (Figura 4E y F; 29.1 ± 7.7 vs. 23.5 ± 9.5 Hz, media ± sd). Estos resultados anteriores sugieren que las respuestas de las neuronas de dopamina putativas VTA tipo-1 se correlacionan con la duración de los eventos temerosos y, en menor grado, con la intensidad de los eventos temerosos.

Además, la duración de la excitación de las neuronas de tipo dopaminérgico tipo 3 también se correlacionó con la duración de los eventos temerosos. En respuesta a los eventos de caída libre de 10 y 30 cm (Figura 5A y B), las duraciones de excitación fueron 251 ± 29 ms (media ± SD, n = 8) y 345 ± 33 ms (n = 10), respectivamente (P<0.001, estudiante t-prueba). En respuesta a 0.2, 0.5 y 1 sec shake events (Figura 5C y D), las duraciones de excitación de las neuronas de tipo 3 fueron 294 ± 53 ms (n = 10), 573 ± 80 ms (n = 9) y 1091 ± 23 ms (n = 7), respectivamente (P<0.001, ANOVA unidireccional). Estudiante de seguimiento t-la prueba mostró diferencias altamente significativas para cada comparación (Figura 5D, panel derecho). En respuesta a diferentes intensidades de eventos de sacudidas, las neuronas de tipo 3 exhibieron un pico de excitación más alto debido a los eventos de sacudidas de alta intensidad en comparación con los de baja intensidad (Figura 5E y F; 24.2 ± 4.6 vs. 15.5 ± 1.3 Hz, media ± sd).

Descargar: 

• PPT

  Diapositiva de PowerPoint

• PNG

  imagen más grande (315KB)

• TIFF

  imagen original (504KB)

Figura 5. Respuestas de las neuronas tipo dopaminéjicas VTA tipo-3 a diferentes duraciones e intensidades de eventos temerosos.

(A) Rásteres de eventos peri (ensayos 1-20) e histogramas de un ejemplo de neurona tipo 3 en respuesta a los eventos de caída libre de 10 cm (izquierda) y 30 cm (derecha). (B) Los histogramas de peri-evento promedio poblados suavizados (izquierda) y las latencias de excitación compensadas (derecha) de las neuronas de tipo 3 en respuesta a los eventos de caída libre de 10 cm (línea azul; n = 8) y 30 cm (línea roja; n = 10) . (C) Los rásteres de eventos peri e histogramas de la misma neurona (como se muestra en A) en respuesta a los eventos de sacudidas de 0.5 sec (izquierda) y 1 sec (derecha). (D) Los histogramas de peri-eventos promedios poblacionales suavizados (izquierda) y las latencias de excitación de desplazamiento (derecha) de las neuronas de tipo 3 en respuesta a 0.2 seg (línea verde; n = 10), 0.5 seg (línea azul; n = 9) y 1 seg (línea roja; n = 7) agitar eventos. (E) Los rásteres de eventos peri e histogramas de otra neurona de tipo 3 en respuesta a eventos de agitación de baja intensidad (izquierda) y alta intensidad (derecha). (F) Los histogramas de peri-evento promedio poblados suavizados (izquierda) y las tasas de activación máximas de excitación compensadas (derecha) de las neuronas de tipo 3 en respuesta a baja (línea azul; n = 5) y alta intensidad (línea roja; n = 5) agitar eventos. Barras de error, sd; *P<0.05, ***P<10^-5, Estudiante t-Test.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g005

En conjunto, estos resultados sugieren que los cambios dinámicos temporales en la activación de las neuronas de dopamina putativas VTA se correlacionaron bien con la duración del estímulo de los eventos temibles, con la activación suprimida para las neuronas de tipo 1 y tipo 2 y la activación incrementada para las neuronas de tipo 3. Sus cambios de disparo también pueden correlacionarse con las intensidades de estímulo de los eventos de miedo, pero en mucho menor grado.

Codificación integral de eventos y contextos.

El cerebro normalmente procesa experiencias episódicas en contextos ambientales, y esto también es cierto para las conductas adictivas. Se ha sugerido que la información contextual es importante para la capacidad de respuesta de las neuronas de dopamina para recompensar las señales de predicción [ 26 ]. Preguntamos si el contexto ambiental jugó un papel en la codificación de los eventos negativos y, lo que es más importante, cómo responderían las neuronas dopaminérgicas VTA a la misma señal condicionada, pero se vincularon a contextos distintos que predecirían resultados opuestos (p. Ej., Estímulos de recompensa frente a estímulos aversivos) .

Por lo tanto, realizamos otro conjunto de experimentos en los que los ratones fueron sometidos a condicionamiento bidireccional (tanto condicionamiento de recompensa como aversivo). Utilizamos un tono neutro como el estímulo condicionado (CS) para emparejarse con distintos estímulos no condicionados (EE. UU., Ya sea granulado de azúcar o caída libre) en diferentes entornos (Figura 6A). Sometimos a los ratones a condicionamiento pavloviano durante una semana, durante la cual los ratones recibieron ~ 200 CS / US emparejamientos para el condicionamiento de recompensa y aversivo (ver Materiales y Métodos). Después del entrenamiento, los ratones se acercaron al receptáculo de la pastilla de azúcar rápidamente, generalmente en 3-10 seg (4.3 seg. En promedio) después del inicio del tono condicionado, pero sin acercarse aparentemente al plato de control que no recibió bolitas de azúcar, lo que indica la efectividad y Especificidad del aprendizaje por recompensa asociativa (Figura 6B, panel izquierdo). Por otro lado, en respuesta al tono condicionado que predijo un evento de caída libre en la cámara de caída libre, los ratones mostraron un aumento significativo en el movimiento hacia atrás al escuchar el tono condicionado (Figura 6B, panel derecho), que puede reflejar la evitación o el comportamiento defensivo de un animal [ 27 ]. Las elevadas respuestas de miedo / ansiedad en estos ratones también fueron evidentes por el aumento de la defecación y la micción en la cámara de caída libre en comparación con las cámaras de recompensa o neutrales (Figura 6C).

Descargar: 

• PPT

  Diapositiva de PowerPoint

• PNG

  imagen más grande (352KB)

• TIFF

  imagen original (680KB)

Figura 6. Codificación bidireccional de señales positivas y negativas a través del mismo tono condicionado en diferentes contextos.

(A) Esquema del paradigma experimental para el condicionamiento bidireccional. Se usó un tono (5 kHz, 1 seg) en todo: predijo el suministro de pellets de azúcar en la cámara de recompensa (arriba); predijo el evento de caída libre en la cámara de caída libre (centro); y no predijo nada en la cámara neutra (fondo). (B) A la izquierda, retraso del enfoque del plato después del inicio del tono condicionado que predijo la entrega de azúcar. A la derecha, los ratones mostraron un aumento significativo del movimiento hacia atrás después del inicio del tono condicionado que predijo el evento de caída libre. (C) Comportamientos similares a la aversión (defecación frecuente y micción) provocados en la cámara de caída libre en comparación con la cámara de recompensa o neutra. Barras de error, sem; n = 10; *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001, estudiante t-prueba. (D, E) Rásteres de evento peri (ensayos 1-20) e histogramas de dos ejemplos de neuronas de dopamina putativas VTA en respuesta al mismo tono condicionado que predijo el suministro de bolitas de azúcar (izquierda), que predijo un evento de caída libre (centro) y que no predecir cualquier cosa (derecha), con un intervalo de 1 – 2 h entre sesiones. (F) Los promedios de la población de los histogramas perideventos de supresores del miedo (tipo 1 y 2) supuestas neuronas de dopamina en respuesta al mismo tono condicionado que predijo el sedimento de azúcar (panel izquierdo; n = 16), que predijo un evento de caída libre (panel central ; las mismas neuronas 16 que se muestran en el panel izquierdo), y eso no predijo nada (panel derecho; n = 10). Caída libre, 30 cm de alto.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g006

Los registros de actividad neuronal en estos ratones condicionados (después del entrenamiento de 1-week) revelaron que las neuronas de dopamina VTA putativas respondieron significativamente al tono condicionado que predijo un gránulo de azúcar en la cámara de recompensa (Figura 6D, panel izquierdo). Curiosamente, las mismas neuronas VTA también respondieron confiablemente al mismo tono condicionado cuando predijo la caída libre en la cámara de caída libre (Figura 6D, panel central). Cuando se entregó el mismo tono condicionado a los ratones en una cámara neutral que no se asoció con ningún evento, no produjo cambios significativos en el disparo (Figura 6D, panel derecho).

En total, registramos las neuronas de dopamina 16 suprimidas por el miedo (tipo 1 y tipo 2) de los ratones que fueron sometidos al protocolo de condicionamiento bidireccional. Todas estas neuronas mostraron un aumento significativo en las tasas de activación después del inicio del tono condicionado que predijo de manera confiable la bolita de azúcar (Figura 6D – F, paneles izquierdos) (P<0.001, prueba de rango con signo de Wilcoxon). En respuesta al mismo tono que predijo el evento de caída libre, la mitad de las neuronas (8/16) mostró una disminución significativa en la tasa de disparo (Figura 6D, panel central) (P<0.05, prueba de rango con signo de Wilcoxon), mientras que la otra mitad (8/16) mostró un breve pico de activación inmediata (al menos dos veces mayor que la tasa de disparo inicial y con puntajes z mayores a 2) seguido de una supresión significativa (Figura 6E, panel central) (P<0.05, prueba de rango con signo de Wilcoxon). En respuesta al mismo tono representado en una cámara neutral, hubo cambios muy limitados o nulos en el disparo (Figura 6D – F, paneles a la derecha). Estos resultados sugieren que las neuronas de dopamina putativas tipo 1 y tipo 2 VTA pueden codificar bidireccionalmente las señales positivas y negativas integradas (tono condicionado e información de contexto combinadas) al aumentar y disminuir sus disparos, respectivamente.

La importancia de los contextos en la producción de distintas respuestas condicionadas también fue evidente en las neuronas de tipo dopaminérgico tipo 3. Como ejemplo, la neurona de tipo 3 respondió significativamente al tono condicionado que se asoció con un gránulo de azúcar en la cámara de recompensa (Figura 7A, panel izquierdo) o caída libre en la cámara de caída libre (Figura 7A, panel central). Por otro lado, no mostró ningún cambio en la velocidad de disparo cuando el tono se jugó en la cámara neutral (Figura 7A, panel derecho). El análisis poblacional nuevamente confirmó que estas neuronas tipo 3 aumentaron su disparo al mismo tono condicionado en las cámaras de recompensa y caída libre (Figura 7B, paneles izquierdo y medio), pero no en la cámara neutral (Figura 7B, panel derecho) (P <0.05, Student t-prueba). En conjunto, los experimentos contextuales anteriores sugieren que la información representada en el nivel de neuronas dopaminérgicas VTA está altamente procesada y ricamente integrada para codificar un conjunto dado de eventos motivacionales positivos o negativos asociados con contextos ambientales.

Descargar: 

• PPT

  Diapositiva de PowerPoint

• PNG

  imagen más grande (115KB)

• TIFF

  imagen original (284KB)

Figura 7. Respuestas de las neuronas de tipo dopaminérgico tipo 3 a señales positivas y negativas a través del mismo tono condicionado en diferentes contextos.

(A) Rásteres de evento peri (ensayos 1-20) e histogramas de una neurona tipo 3 de ejemplo en respuesta al mismo tono condicionado que predijo el suministro de bolitas de azúcar (izquierda), que predijo el evento de caída libre (centro) y que no predijo cualquier cosa en la cámara neutral (derecha). (B) Los histogramas de perideventos de población promedio suavizados de neuronas de tipo 3 (n = 6) en respuesta al mismo tono condicionado que predijo el suministro de bolitas de azúcar (izquierda), que predijo el evento de caída libre (centro) y que no predijo nada ( Correcto). Caída libre, 30 cm de alto.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g007

Respuesta latencia de inicio de las neuronas de dopamina VTA

A continuación, nos dispusimos a examinar la latencia de inicio de respuesta de las neuronas putativas de dopamina tanto para la recompensa como para los eventos temerosos. Los histogramas de eventos peri-evento de 10 y 30 cm eventos de caída libre y los histogramas de evento peri-eventos de 0.2, 0.5 y 1 se combinaron eventos para las neuronas de dopamina individuales para el cálculo de la respuesta en latencia de inicio. La latencia del inicio de la respuesta se determinó al obtener primero la velocidad de disparo media (media) y la desviación estándar (SD) de los contenedores 1000 (bin = 10 ms) inmediatamente antes del inicio del estímulo. La latencia de respuesta se tomó como el tiempo correspondiente al primer intervalo de al menos tres intervalos consecutivos con puntuaciones Z ≥2 después del inicio del estímulo. Debido a la baja velocidad de activación de la línea de base de la neurona de dopamina, los histogramas de eventos peri (bin = 10 ms) se suavizaron con un filtro gaussiano (ancho del filtro = bandejas 3) para el cálculo de la latencia de supresión de inicio de respuesta (latencias de tipo de respuesta -Las neuronas 1 y 2 tipo para liberar caídas, sacudidas y el CS aversivo.

Nuestros resultados mostraron que las neuronas de dopamina putativas de tipo 1 y tipo 2 exhibieron latencias de inicio de respuesta similares a eventos de caída y sacudidas libres (90.6 ± 31.3 ms vs. 108.4 ± 48.6 ms; media ± sd) (Figura 8A y E). Las neuronas tipo dopaminérgicas tipo 3 también mostraron latencias de inicio de respuesta similares a los dos eventos terribles (43.5 ± 20.6 ms vs. 46.8 ± 24.2 ms), así como a los dos estímulos condicionados (75.7 ± 19.0 ms vs 62.9 ± 12.5 ms) ) (Figura 8B, D y F). Por otro lado, las neuronas tipo 1 y tipo 2 mostraron una latencia de inicio de respuesta mucho más larga (de supresión) al CS aversivo en comparación con la latencia de inicio de respuesta (de activación) al CS de recompensa (181.6 ± 51.9 ms vs. 67.1 ± 19.0 ms) (Figura 8C y E). En general, la latencia de supresión de inicio de respuesta fue generalmente más larga que la latencia de activación de inicio de respuesta para cualquier comparación (Figura 8E y F).

Descargar: 

• PPT

  Diapositiva de PowerPoint

• PNG

  imagen más grande (243KB)

• TIFF

  imagen original (378KB)

Figura 8. Latencias de inicio de respuesta de las neuronas de dopamina putativas VTA.

(A) Latencias de inicio de respuesta de neuronas de dopamina de tipo 1 y 2 individuales para liberar caídas y sacudir eventos. (B) Latencias de inicio de respuesta de neuronas de dopamina de tipo 3 individuales para liberar eventos de caídas y sacudidas. (C) Latencias de inicio de respuesta de neuronas de dopamina de tipo 1 y 2 individuales a la CS de recompensa que predijo el sedimento de azúcar y la CS aversiva que predijo la caída libre. (D) Las latencias de inicio de respuesta de las neuronas de dopamina tipo 3 individuales a la CS de recompensa que predijo el sedimento de azúcar y la CS aversiva que predijo la caída libre. (E) Las latencias de inicio de la respuesta promedio de la población de las neuronas de dopamina de tipo 1 y 2 (de los mismos datos que se muestran en A y C) y (F) neuronas de tipo 3 (de los mismos datos que se muestran en B y D). Las latencias de inicio de respuesta de las neuronas de tipo 1 / 2 para caídas libres, sacudidas y aversivas CS corresponden a las latencias de supresión; Mientras que los otros corresponden a las latencias de activación. Barras de error, sd

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g008

Sincronía entre conjuntos únicos de neuronas de dopamina VTA

Dado que los niveles de dopamina en las áreas objetivo a menudo se han relacionado con varios resultados cognitivos, durante mucho tiempo se ha planteado la hipótesis de que la activación sincronizada de las neuronas de dopamina puede representar un mecanismo neuronal para implementar esta estrategia química neural [ 28 ], [ 29 ]. Esta noción está respaldada por estudios que muestran que los subconjuntos de neuronas de dopamina en la sustancia compacta (SNc) demostraron actividad sincronizada espontánea [ 24 ], [ 30 ]. Al utilizar la grabación de múltiples tetrodos en nuestros experimentos, tuvimos la oportunidad de examinar las correlaciones dinámicas entre las supuestas neuronas de dopamina registradas simultáneamente en el VTA (con hasta cinco supuestas neuronas de dopamina registradas simultáneamente). Nuestros análisis revelaron que la gran mayoría de las supuestas neuronas de dopamina mostraban disparos sincronizados espontáneamente, independientemente del ciclo de sueño-vigilia del animal (Figura 9 y XNUMX). Como ejemplo, la correlación cruzada de dos neuronas de dopamina putativas de tipo 1 registradas simultáneamente fue altamente significativa (Figura 9A y B). A partir del análisis de los conjuntos de datos agrupados, en general, la gran mayoría (83%; 48/58 pares) de neuronas tipo 1 registradas simultáneamente mostraron una sincronización significativa (puntaje z máximo> 11) en una ventana de tiempo de aproximadamente 100 ms independientemente de si los ratones se comportaban libremente o dormían (Figura 9C). De manera similar, también hubo una sincronización significativa entre las neuronas de dopamina putativas de tipo 1 y de tipo 2 registradas simultáneamente (Figura 9D – F). De los pares de neuronas de dopamina tipo 1 y tipo 2 registrados simultáneamente, el 75% (6 / 8) de ellos mostró una sincronización significativa cuando los ratones se comportaban libremente o estaban durmiendo (Figura 9F).

Descargar: 

• PPT

  Diapositiva de PowerPoint

• PNG

  imagen más grande (480KB)

• TIFF

  imagen original (848KB)

Figura 9. Sincronía entre conjuntos únicos de neuronas de dopamina putativas VTA.

(A) Rásteres de evento peri (ensayos 1-20) e histogramas de dos neuronas de tipo 1 registradas simultáneamente en respuesta al evento de caída libre, y (B) el correlograma cruzado entre estas dos neuronas cuando el ratón se estaba comportando libremente. (C) Los correlogramas cruzados promediados entre neuronas de tipo 1 grabadas simultáneamente (pares 48 durante el comportamiento libre, y pares 35 durante el sueño). (D) Los rasters de eventos peri e histogramas de dos neuronas de tipo 1 y tipo 2 registradas simultáneamente en respuesta al evento de caída libre, y (E) el correlograma cruzado entre estas dos neuronas durante el comportamiento libre. (F) Los correlogramas cruzados promediados entre neuronas de tipo 1 y tipo 2 registradas simultáneamente (pares 6 durante el comportamiento libre y el sueño). (G) Los rasters de eventos peri e histogramas de dos neuronas de tipo 3 grabadas simultáneamente en respuesta al evento de caída libre, y (H) el correlograma cruzado entre estas dos neuronas durante el comportamiento libre. (I) Los correlogramas cruzados promediados entre neuronas de tipo 3 grabadas simultáneamente (pares 15 durante el comportamiento libre, y pares 12 durante el sueño). (J) Los rásteres e histogramas de eventos múltiples de dos neuronas de tipo 1 y tipo 3 (registradas simultáneamente desde un tetrodo) en respuesta al evento de caída libre, y (K) el correlograma cruzado entre estas dos neuronas durante el comportamiento libre. (L) Los correlogramas cruzados promediados entre neuronas de tipo 1 y tipo 3 registradas simultáneamente (pares de 12 durante el comportamiento libre, y pares de 10 durante el sueño). Caída libre, 30 cm de alto.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g009

Además, también se observó una sincronización significativa dentro de la población de neuronas de dopamina putativa de tipo 3 (Figura 9G – I). De los pares de neuronas dopaminérgicas tipo 3 grabados simultáneamente, el 79% (15 / 19) de ellos mostró una sincronización significativa (Figura 9I). Por otro lado, cuando se calcularon las neuronas de dopamina de tipo 1 y tipo 3, o las neuronas de dopamina tipo 2 y tipo 3 (n = pares 12) registradas simultáneamente, no reveló ninguna sincronización significativa (Figura 9J – L). En conjunto, la actividad sincronizada entre las neuronas putativas de dopamina suprimidas por el miedo (tipo 1 y tipo 2), así como entre las neuronas de tipo 3 excitadas por el miedo, sugiere que diferentes subpoblaciones de neuronas putativas de dopamina pueden recibir diferentes entradas de distintas áreas del cerebro. y se integran con distintas redes. [ 25 ], [ 31 ], [ 32 ].

Discusión

Nuestras grabaciones y análisis de conjuntos anteriores han proporcionado un conjunto de pruebas sobre el papel de las neuronas de dopamina en el procesamiento de experiencias tanto positivas como negativas. Encontramos que las neuronas de dopamina VTA exhibían diversas propiedades de respuesta y la gran mayoría de las neuronas putativas de dopamina responden a estímulos tanto de recompensa como de miedo. Esta estrategia de codificación convergente de las neuronas de dopamina VTA es interesante a la luz de un estudio altamente citado en monos despiertos que muestra que las neuronas de dopamina responden preferentemente a estímulos con valor motivacional apetitivo en lugar de aversivo [ 33 ]. El estímulo aversivo, como la inhalación de aire utilizada en este estudio, es un estímulo bastante leve en comparación con los dos eventos terribles que usamos en nuestro experimento. Algunos investigadores han sugerido que el estímulo aversivo como la inhalación de aire puede no mostrar un valor negativo porque los monos pueden aprender a parpadear o cerrar los ojos al estímulo condicionado para evitar el estímulo aversivo [ 9 ], [ 34 ]. Por otro lado, estudios más recientes en monos despiertos muestran la existencia de diferentes tipos de neuronas de dopamina en la sustancia nigra pars compacta (SNc) para transmitir tanto señales positivas como negativas [ 5 ], [ 9 ], [ 19 ]. Por lo tanto, las neuronas de dopamina VTA y SNc pueden seguir una estrategia de codificación unificada para el procesamiento convergente de señales motivacionales positivas y negativas.

En el VTA, un estudio anterior ha demostrado que las diferentes poblaciones de neuronas de dopamina putativas VTA fueron activadas o suprimidas por el condicionamiento diferencial del miedo [ 35 ]. Recientemente, se informó que las neuronas dopaminérgicas ubicadas en la parte ventral del VTA se activaron mediante descargas en las ratas anestesiadas. [ 36 ]. Sin embargo, estos dos estudios no examinaron cómo las mismas neuronas de dopamina reaccionarían ante la recompensa o los eventos positivos. Al aprovechar los estados de comportamiento libre de nuestros ratones de registro, presentamos a los ratones con estímulos tanto positivos como negativos y encontramos que la gran mayoría de las neuronas de dopamina VTA reaccionan ante experiencias negativas y de recompensa.

Es importante tener en cuenta que nuestra actual técnica de grabación extracelular no tiene la capacidad de visualizar diferentes tipos de neuronas de dopamina putativas en nuestro experimento. Estimamos que las neuronas tipo dopaminérgicas tipo 3 registradas en nuestro experimento parecen estar ubicadas más dorsalmente o anteriormente en el área VTA (Figura 1A, cuadrados rojos y morados). Sin embargo, se observó que al menos 12 pares de neuronas de tipo 1 / 2 y tipo 3 se registraron simultáneamente y en varios casos se registraron de un tetrodo (por ejemplo, Figura 3G; Figura 9J). Es posible que sea necesario realizar experimentos anatómicos más cuidadosos para abordar este problema. No obstante, nuestros resultados de ratones despiertos que se comportan libremente respaldan aún más la idea de que, si bien la mayoría de las supuestas neuronas de dopamina del VTA exhiben una actividad disminuida, un pequeño grupo de neuronas de tipo dopaminérgico puede ser activado por eventos negativos o aversivos. Las neuronas de tipo dopaminérgico de tipo 3 registradas en nuestro experimento compartían más similitud con las neuronas de dopamina putativas de tipo 1/2 en lugar de las neuronas no dopaminérgicas: los tres tipos de neuronas exhibían una tasa de activación inicial baja (0.5-10 Hz), relativamente larga intervalo entre picos (> 4 ms) y patrón de disparo regular. Por otro lado, las neuronas VTA no dopaminérgicas exhibieron mayoritariamente una mayor tasa de activación inicial (> 10 Hz) y una fuerte modulación por movimiento. [ 21 ]–[ 23 ]. En respuesta a los dos eventos temibles, la mayoría de estas neuronas no dopaminérgicas (> 70%) exhibieron una activación significativa y con una gran diversidad de patrones de activación temporal. La compleja actividad de la línea de base, así como las propiedades de respuesta de estas neuronas no dopaminérgicas a los dos eventos temibles, está más allá del alcance de la discusión aquí.

Nuestros hallazgos actuales también proporcionan varias ideas nuevas sobre el papel de las neuronas dopaminérgicas VTA en la motivación positiva y negativa. Primero, las neuronas de dopamina putativas VTA responden a diferentes estímulos negativos de maneras similares en animales despiertos. Es decir, las neuronas que respondieron a la caída libre siempre respondieron a sacudidas de una manera similar (supresión para las neuronas de tipo 1 y tipo 2, activación de las neuronas de tipo 3). Las respuestas unidireccionales a los eventos negativos dentro de un tipo dado de neuronas de dopamina VTA son similares a las de sus respuestas a una amplia gama de eventos nuevos y relacionados con recompensas [ 5 ], [ 37 ].

La segunda característica notable es la fuerte excitación de rebote de desplazamiento de las neuronas de dopamina tipo 1 al final de los eventos de caída libre o sacudidas. Esta excitación compensada en los animales que se comportan libremente puede codificar información que refleja no solo un alivio en la terminación de tales eventos temerosos. [ 38 ]–[ 40 ], pero tal vez proporcionar algún tipo de señales motivacionales (por ejemplo, motivación para escapar). También es igualmente posible que la excitación por desplazamiento compensado juegue un papel importante en la participación de comportamientos de búsqueda de emociones (p. Ej., Deportes extremos, paseo en la Torre del Terror en Disney World). Cabe señalar que la activación de rebote de la neurona de dopamina VTA también se informó al finalizar los estímulos de choque de pie en ratas anestesiadas. [ 36 ]. No obstante, será de gran interés examinar más a fondo la relevancia funcional de la neurona dopaminérgica en varios comportamientos de riesgo.

Tercero, las neuronas de dopamina putativas VTA exhiben actividades dinámicas temporales que se correlacionan estrechamente con la duración de los eventos temerosos. El uso del cambio en la actividad temporal para codificar la temida duración del evento parece tener sentido debido a que la supresión es muy limitada debido a la baja tasa de activación de la línea de base de la mayoría de las neuronas de dopamina. Esto es interesante en comparación con el hallazgo de que las neuronas de dopamina presentan diferentes respuestas máximas a diferentes valores de los bolos de recompensa [ 41 ]. Al considerar las fuentes que impulsan la supresión de las neuronas dopaminérgicas tipo 1 y tipo 2, estudios recientes sugieren que el núcleo habenular lateral (LHb) y el núcleo tegmental prostostédico GABAergic (RMTg) desempeñan funciones importantes [ 42 ]–[ 45 ]. Primero, estos núcleos exhiben respuestas opuestas a los estímulos gratificantes o aversivos en comparación con las respuestas de las neuronas de dopamina a los mismos estímulos. [ 42 ], [ 44 ]. En segundo lugar, las neuronas de la dopamina se suprimen fuertemente después de la activación de LHb o RMTg [ 43 ], [ 45 ].

En cuarto lugar, revelamos además que las neuronas de dopamina VTA pueden exhibir cambios completamente opuestos en sus disparos por el estímulo condicionado para señalar la recompensa o los eventos de miedo que ocurrieron en contextos distintos (Figura 6 y XNUMX). Esto sugiere fuertemente que el procesamiento neural que ocurre en el nivel de VTA está altamente integrado y la información contextual es una parte integral del proceso de codificación para experiencias tanto positivas como negativas. Este hallazgo es consistente con la evidencia anatómica y las hipótesis previas de que las neuronas VTA reciben información altamente procesada de las estructuras del cerebro anterior, como el hipocampo y la corteza prefrontal [ 37 ], [ 46 ]–[ 48 ]. Esta integración de alto nivel de experiencias y eventos en la población neuronal de VTA puede explicar por qué los entornos desempeñan un papel tan dominante en provocar el deseo o el refuerzo de los hábitos.

Finalmente, nuestras técnicas de grabación simultánea nos han permitido demostrar una correlación significativa entre las neuronas de dopamina putativas de tipo 1 y de tipo 2, así como entre las neuronas de tipo 3. La especificidad de tal sincronía de activación es muy interesante, dada la consideración de la posible disposición de la red VTA. Esto sugiere que las neuronas de dopamina putativas VTA pueden emplear dos estrategias sincronizadas altamente específicas para optimizar la eficacia de la transmisión de dopamina y, por lo tanto, proporcionar una modulación coordinada de estructuras posteriores tales como el núcleo accumbens. La falta de actividad sincronizada entre las neuronas tipo 3 y tipo 1 / 2 es consistente con muchas otras diferencias entre ellas, tanto electrofisiológicas como farmacológicamente (Figura 3 y XNUMX). En particular, a diferencia de las neuronas putativas de tipo 1 y tipo 2, casi todas (96%; 23 / 24) de las cuales exhiben una supresión significativa, las neuronas de tipo 3 muestran excitación por los agonistas del receptor de dopamina (Figura 3H). Se ha observado que las supuestas neuronas de dopamina se han inhibido principalmente o no han sido afectadas por el agonista del receptor de dopamina en estudios anteriores. Solo unos pocos estudios han reportado que algunas neuronas de dopamina pueden ser activadas por los agonistas del receptor de dopamina. [ 24 ], [ 25 ], tal vez porque las neuronas activadas se clasificaron simplemente como neuronas sin dopamina en estudios anteriores. En particular, se ha informado que un agonista del receptor de dopamina activa un pequeño número de neuronas de dopamina VTA que también son TH-positivas. [ 25 ]. Se requerirán experimentos futuros, tal vez utilizando optogenética, para confirmar si esas neuronas tipo 3 activadas por el miedo eran neuronas de dopamina. Y la aceptación de estas neuronas de tipo 3 como neuronas de dopamina debe realizarse con precaución hasta la fecha.

En resumen, mostramos que la gran mayoría de las neuronas de dopamina putativas VTA son capaces de responder tanto a la recompensa como a la información aversiva impulsada por el miedo. Estas supuestas neuronas de dopamina responden a diferentes eventos negativos de una manera similar y, lo que es más importante, sus duraciones temporales de cambios dinámicos de disparo son proporcionales a las duraciones de los eventos temerosos. Las neuronas de dopamina putativas VTA también integran señales e información contextual para distinguir entre recompensa y eventos temerosos. Tomados en conjunto, sugerimos que las neuronas de dopamina VTA pueden emplear la estrategia de codificación convergente a nivel de la población de la red para procesar experiencias tanto positivas como negativas. Esta codificación convergente de experiencias también está altamente integrada con claves y contextos ambientales para mejorar aún más la especificidad de comportamiento.

Materiales y Métodos

Declaración de Ética

Todos los animales utilizados en este estudio fueron de acuerdo con los procedimientos aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Ciencias de la Salud de Georgia y cubiertos bajo el número de protocolo BR-07-11-001.

Materias

Se usó un total de ratones 71 macho C57BL / 6J para grabar y se alojaron individualmente en un ciclo de luz 12-h / 12-h oscuro. En los análisis actuales solo se utilizaron datos de ratones 24 de los que registramos neuronas putativas de dopamina.

Cirugías

Se construyó una matriz de electrodos de 32 canales (un paquete de 8 tetrodes), ultraligera (peso <1 g), movible (accionada por tornillo) similar a la descrita anteriormente [ 49 ]. Cada tetrodo consistió en cuatro alambres de Fe-Ni-Cr de 13-µm de diámetro (Stablohm 675, California Fine Wire; con impedancias de 2 – 4 MΩ típicas para cada alambre) o 17-µm de diámetro de platino alambres (90% Platinum 10% Iridium, California Fine Wire; con impedancias típicas de 1 – 2 MΩ para cada cable). Una semana antes de la cirugía, los ratones (3 – 6 meses) se retiraron de la jaula estándar y se alojaron en páginas de inicio personalizadas (40 × 20 × 25 cm). El día de la cirugía, los ratones se anestesiaron con ketamina / xilazina (80 / 12 mg / kg, ip); la matriz de electrodos se implantó luego hacia el VTA en el hemisferio derecho (3.4 mm posterior a bregma, 0.5 mm lateral y 3.8 – 4.0 mm ventral a la superficie del cerebro) y se aseguró con cemento dental.

Grabación de tetrodos y aislamiento de unidades.

Dos o tres días después de la cirugía, los electrodos se examinaron diariamente para determinar la actividad neuronal. Si no se detectaban neuronas de dopamina, la matriz de electrodos avanzaba 40 ~ 100 µm diariamente, hasta que pudiéramos grabar desde una supuesta neurona de dopamina. La grabación extracelular multicanal fue similar a la descrita anteriormente [ 49 ]. En resumen, se registraron picos (filtrados a 250 – 8000 Hz; digitalizados a 40 kHz) durante todo el proceso experimental utilizando el sistema de procesador de adquisición multicanal Plexon (Plexon Inc.). Los comportamientos de los ratones se registraron simultáneamente utilizando el sistema de seguimiento Plexon CinePlex. Los picos registrados se aislaron utilizando el software Plexon OfflineSorter: se utilizaron múltiples parámetros de clasificación de picos (p. Ej., Análisis de componentes principales, análisis de energía) para el mejor aislamiento de las formas de onda de picos grabadas en tetrodo. Combinando la estabilidad del registro de múltiples tetrodos y las técnicas de aislamiento de unidades múltiples disponibles en OfflineSorter (por ejemplo, análisis de componentes principales, análisis de energía), las neuronas VTA individuales se pueden estudiar con gran detalle, en muchos casos durante días (Figura S1).

Eventos temerosos

Dos eventos temerosos, caída libre (de 10 y 30 cm) y agitación (para 0.2, 0.5 y 1 sec), se realizaron al azar en nuestros experimentos con un intervalo de típicamente 1 – 2 horas entre sesiones. Usamos una cámara cuadrada (10 × 10 × 15 cm) o redonda (11 cm de diámetro, 15 cm de altura) para el evento de caída libre. Se utilizó una cámara redonda (12.5 cm de diámetro, 15 cm de altura) para los eventos de sacudidas. En cada sesión de evento de caída o sacudida libre, se colocó un ratón en la cámara de caída o sacudida libre (el ratón podría moverse libremente dentro de las cámaras). Después de la habituación de 3 min, se dieron aproximadamente 20 ensayos de caída libre (o sacudidas) eventos con un intervalo de 1-2 min entre ensayos. La cámara de caída libre se levantó (ya sea 10 cm o 30 cm de altura) y se ató a un sistema de solenoide (Sistemas de sensores magnéticos, Serie S-20-125) antes de cada evento de caída libre. El evento de caída libre se entregó proporcionando un control mecánico preciso (WPI, PulseMaster A300) del sistema de solenoide para liberar el cable de suspensión. La cámara de caída libre luego aterrizó en una almohadilla suave que redujo considerablemente los rebotes e impidió daños potenciales a la estabilidad de la grabación (Figuras S2 y S3). La duración de la caída libre se calculó mediante la ecuación: T = SQRT (2 × h / g), donde h es la altura de la caída libre yg es la aceleración de la gravedad terrestre. Considerando el retraso del aterrizaje suave, las duraciones estimadas para caídas libres de 10 y 30 cm fueron de 230 y 340 ms, respectivamente. El evento de agitación se realizó proporcionando un control mecánico preciso de una máquina de vórtice (Mezclador Thermolyne Maxi Mix II Tipo 37600) a una velocidad máxima de 3000 rpm en todo momento, a menos que se tratara de una de baja intensidad, que era de aproximadamente 1500 rpm.

Siempre supervisamos la estabilidad de las unidades grabadas mediante el examen de las formas de onda de pico, el estado de disparo de la línea de base y las distribuciones de grupos de picos antes y después de los eventos, así como a través de los experimentos completos. Solo incluimos los conjuntos de datos de los animales que cumplieron con estos criterios de registro para futuros análisis de datos. Como se muestra en Figuras S1, S2y S3Las neuronas de dopamina enumeradas en el presente estudio se registraron de forma estable y se aislaron bien durante los eventos de caída libre y sacudidas, sin pérdida temporal de la unidad o contaminación por artefactos o ruido.

En particular, tomamos tres pasos para asegurarnos de que los picos no estuvieran contaminados por artefactos: 1) Redujimos la interferencia para la grabación conectando a tierra todo el aparato experimental. Encontramos que los artefactos eléctricos generados durante los eventos de caída libre y sacudidas se encontraban en un nivel similar al de la exploración locomotora. 2) Además cancelamos los artefactos restantes del Cliente de referencia de Plexon, lo que nos permitió elegir un canal sin unidades visiblemente buenas como canal de referencia. Esto eliminó en gran medida los ruidos de fondo y los artefactos. 3) Si aún quedaban posibles formas de onda de artefacto, las eliminamos durante el preprocesamiento de formas de onda de espiga utilizando Plexon Offline Sorter porque las formas de onda de artefacto eran muy distintas de las formas de onda de espina neuronal.

Recompensa y condicionamiento bidireccional.

Los ratones estaban ligeramente restringidos de alimentos antes de la capacitación de la asociación de recompensa. En el acondicionamiento de recompensa, los ratones se colocaron en la cámara de recompensa (45 cm de diámetro, 40 cm de altura). Los ratones fueron entrenados para emparejar un tono (5 kHz, 1 sec) con la entrega subsiguiente de bolitas de azúcar durante al menos dos días (pruebas 40 – 60 por día; con un intervalo de 1 – 2 min entre pruebas). El tono fue generado por el generador de señales de audio A12-33 (5-ms en forma de subida y caída; aproximadamente 80 dB en el centro de la cámara) (Coulbourn Instruments). Una bolita de azúcar (14 mg) fue entregada por un dispensador de alimentos (ENV-203-14P, Med. Associates Inc.) y se dejó caer en uno de los dos recipientes (12 × 7 × 3 cm) al final del tono (el otro se usó un recipiente como control, donde nunca se recibió una bolita de azúcar).

En un conjunto separado de experimentos, los ratones fueron entrenados para el condicionamiento bidireccional (tanto condicionamiento de recompensa como aversivo). El tono condicionado (5 kHz, 1 sec) utilizado fue idéntico, pero en diferentes contextos: durante el condicionamiento de recompensa (en la cámara de recompensa; 45 cm de diámetro, 40 cm de alto), el tono se emparejó con la entrega de bolitas de azúcar; durante el acondicionamiento aversivo (en la cámara de caída libre), el mismo tono se emparejó con un evento de caída libre (30 cm de altura). Los ratones se entrenaron durante una semana o más y se equilibraron: la mitad de los ratones recibió condicionamiento de recompensa en los días 1 y 2, seguido de condicionamiento aversivo en los días 3 y 4 (ensayos 40-60 cada día); la otra mitad de los ratones recibió condicionamiento aversivo en los días 1 y 2, seguido del condicionamiento de recompensa en los días 3 y 4 (ensayos 40 – 60 por día). En los días 5 y posteriores, se dieron tres sesiones (ensayos 20 – 30 por sesión) cada día en un orden aleatorio, incluido el condicionamiento de la recompensa, el condicionamiento aversivo y en una tercera cámara neutral (55 × 30 × 30 cm que se enriqueció con juguetes ) donde el tono no predijo nada. El intervalo entre sesiones fue 1 – 2 horas; el intervalo entre los ensayos fue 1 – 2 min. La latencia del enfoque del receptáculo de azúcar / control después del inicio del tono condicionado se examinó el día 7. Las latencias más largas que 60 sec se consideraron como 60 sec; en el caso de que el ratón estuviera dentro del receptáculo durante el tono condicionado, la latencia no se utilizó para el cálculo. El comportamiento del movimiento hacia atrás (cabeza y / o extremidades moviéndose hacia atrás) después del inicio del tono condicionado también se examinó el día 7.

Verificación histológica del sitio de grabación

Al finalizar los experimentos, la posición final del electrodo se marcó pasando una corriente 10-sec, 20-µA (Aislador de estímulo A365, WPI) a través de dos electrodos. Los ratones se anestesiaron en profundidad y se perfundieron con 0.9% de solución salina, seguido de 4% de paraformaldehído. Luego se extrajeron los cerebros y se fijaron posteriormente en paraformaldehído durante al menos 24 h. Los cerebros se congelaron rápidamente y se cortaron en rodajas en un criostato (cortes coronales 50-µm) y se tiñeron con violeta de cresilo. Los experimentos histológicos se realizaron en ratones 21 (en otros ratones 3, desafortunadamente, las secciones del cerebro no estaban bien preparadas). Nuestros resultados histológicos confirmaron que las neuronas de dopamina se registraron desde el área VTA en ratones 17 y desde el área del borde VTA-SNc en ratones 4 (Figura 1A).

Análisis de Datos

Los picos neurales ordenados se procesaron y analizaron en NeuroExplorer (Nex Technologies) y Matlab. Las neuronas de dopamina se clasificaron en función de los siguientes tres criterios: 1) tasa de disparo inicial baja (0.5-10 Hz); 2) intervalo entre picos relativamente largo (todas las neuronas de dopamina putativas clasificadas tienen ISI> 4 ms dentro de un nivel de confianza ≥99.8%). El ISI más corto que registramos fue de 4.1 ms bajo cualquier condición en nuestro experimento (solo se usaron unidades bien aisladas con amplitud ≥0.4 mV para el cálculo del ISI más corto). El ISI más corto promedio fue de 6.8 ± 2.2 ms (Media ± DE; n = 36). Por el contrario, el ISI para las neuronas no dopaminérgicas puede ser tan corto como 1.1 ms; 3) patrón de disparo regular cuando los ratones se comportaban libremente (fluctuación <3 Hz). Aquí, la fluctuación representa la desviación estándar (sd) de los valores de la barra del histograma de velocidad de disparo (intervalo = 1 segundo; registrado durante al menos 600 segundos). Además, se observó que la gran mayoría (89%; 56/63) de las neuronas de dopamina clasificadas probadas mostraron una activación significativa en respuesta al tono de predicción de recompensa (Figura 2E y F). También se observó que la mayoría de las neuronas de dopamina putativas clasificadas (70%, 23 / 33; tipo-1 y 2) probadas mostraron una supresión significativa (≤30% de la tasa de activación de referencia) y las otras neuronas 27% tipo-3 (n = 9) mostró activación (Figura 3H). Por otro lado, las neuronas VTA sin dopamina mostraron un cambio limitado o nulo en la velocidad de disparo por los agonistas del receptor de dopamina (Figura 3I). La mitad de los anchos AP de las formas de onda de espiga se midieron desde los canales a los siguientes picos del potencial de acción (Figura 1B). La mitad de los anchos AP superiores a 0.8 ms se consideraron 0.8 ms. Para el cálculo de la probabilidad de disparo de ráfaga de la neurona de dopamina, se utilizó la actividad de línea base cuando los ratones se comportaban libremente de acuerdo con los criterios establecidos previamente (inicio de ráfaga, ISI de ≤80 ms; compensación de ráfaga, ISI de ≥160 ms) [ 50 ].

Los cambios en la actividad neuronal de los estímulos condicionados e incondicionados se compararon con un período de control de 10-sec antes del inicio del estímulo en cada prueba con una ventana de tiempo elegida (dependiendo de la duración de los estímulos) mediante una prueba de rango con signo de Wilcoxon. Para los eventos de caída libre 10 y 30 cm, las ventanas de tiempo fueron 100 – 230 y 100 – 340 ms después del inicio del evento de caída libre, respectivamente; para 0.2, 0.5 y 1 sec shake events, las ventanas de tiempo fueron 100 – 200, 100 – 500, y 100 – 1000 ms después del inicio del evento shake, respectivamente (se observó que algunas neuronas de dopamine putativas de tipo 1 / 2 , ~ 10%, también mostró una pequeña activación durante los 100 iniciales inmediatamente después del inicio de los eventos de caída y sacudidas libres). Para el condicionamiento de la recompensa, la ventana de tiempo fue 50 – 600 ms después del inicio del tono condicionado; para el condicionamiento aversivo, la ventana de tiempo fue 200 – 600 ms después del inicio del tono condicionado.

Los rasters de evento peri (ensayos 1-20, de arriba a abajo) e histogramas se realizaron en NeuroExplorer (Nex Technologies). Todos los suavizados se realizaron en el NeuroExplorer utilizando un filtro gaussiano (ancho del filtro = contenedores 3). Se realizaron correlaciones cruzadas entre pares de neuronas de dopamina registradas simultáneamente cuando los ratones se comportaban libremente (sin estímulos externos) o dormían en la casa. Para el cálculo de la puntuación z del valor máximo de correlación cruzada, los histogramas de correlación cruzada se suavizaron para obtener el valor máximo; media y desviaciones estándar se obtuvieron de picos barajados (aleatorios) en Matlab [ 51 ]. Se observa que las unidades sincronizadas representan diferentes neuronas de dopamina en lugar de la misma neurona. Descartamos la posibilidad de que las unidades sincronizadas se registraran o estuvieran contaminadas por la misma neurona (cuando ocurriera, habría un pico agudo a la vez viuda de ~ 1 ms en lugar de ~ 100 ms como se muestra en Figura 9 y XNUMX).

información de soporte

Figura_S1.tif

• 1 / 3
•  
•  
•  

higocomparte

descargar

Las neuronas de dopamina VTA se registran de forma estable y están bien aisladas. (A) Un ejemplo de una neurona de dopamina tipo 1 bien aislada (puntos azules) en un Análisis de componentes principales tridimensionales de 2 y sus formas de onda representativas (registradas por tetrode) en el día 1 (panel superior) y en el día 2 (panel inferior) . El aislamiento de Spike se realizó usando Plexon OfflineSorter (Plexon Inc. Dallas, TX). PC1 y PC2 representan los componentes principales primero y segundo, respectivamente. Los puntos azules representan espigas individuales para la neurona de dopamina aislada; los puntos negros indican picos individuales para otras neuronas VTA. (B) Un ejemplo de una neurona de dopamina tipo 2 bien aislada (puntos azules) y sus formas de onda representativas el día 1 (panel superior) y el día 2 (panel inferior). (C) Un ejemplo de una neurona de dopamina tipo 3 bien aislada (puntos azules) y sus formas de onda representativas el día 1 (panel superior) y el día 2 (panel inferior).

Figura S1.

Las neuronas de dopamina VTA se registran de forma estable y están bien aisladas. (A) Un ejemplo de una neurona de dopamina tipo 1 bien aislada (puntos azules) en un Análisis de componentes principales tridimensionales de 2 y sus formas de onda representativas (registradas por tetrode) en el día 1 (panel superior) y en el día 2 (panel inferior) . El aislamiento de Spike se realizó usando Plexon OfflineSorter (Plexon Inc. Dallas, TX). PC1 y PC2 representan los componentes principales primero y segundo, respectivamente. Los puntos azules representan espigas individuales para la neurona de dopamina aislada; los puntos negros indican picos individuales para otras neuronas VTA. (B) Un ejemplo de una neurona de dopamina tipo 2 bien aislada (puntos azules) y sus formas de onda representativas el día 1 (panel superior) y el día 2 (panel inferior). (C) Un ejemplo de una neurona de dopamina tipo 3 bien aislada (puntos azules) y sus formas de onda representativas el día 1 (panel superior) y el día 2 (panel inferior).

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.s001

(TIF)

Figura S2.

Sin pérdida temporal de la unidad durante la caída libre y los eventos de sacudidas. (A) Respuestas de cuatro neuronas de dopamina y no dopamina VTA registradas simultáneamente durante eventos de caída libre. Tenga en cuenta que las unidades grabadas del mismo tetrodo pueden exhibir respuestas opuestas (por ejemplo, tetrodo # 5 unidades 1 y 2; tetrodo # 8 unidades 1 y 2), lo que sugiere que la grabación fue estable sin pérdidas temporales de unidades. (B) Respuestas de las mismas cuatro neuronas VTA durante eventos de agitación. (C) Formas de onda representativas para las mismas cuatro neuronas VTA 1 h antes, durante la sesión de evento de caída libre y sacudida, y 1 h después.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.s002

(TIF)

Figura S3.

Sin contaminación por ruido / artefactos durante eventos de caída libre y sacudidas. (A) Respuestas de un ejemplo de neurona de dopamina putativa (tipo 1) y sus formas de onda antes (1 sec), durante (1 sec) y después (1 sec) los eventos de caída libre y sacudidas. Tenga en cuenta que las formas de onda no mostraron un cambio significativo después de la caída y sacudidas, lo que sugiere que no hubo contaminación por ruido / artefactos. (B) Respuestas de otra supuesta neurona de dopamina (tipo 3) y sus formas de onda antes (1 seg), durante (1 seg.) Y después (1 seg.) Caída libre y sacudidas.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.s003

(TIF)

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos al Dr. Rhea-Beth Markowitz por la edición de nuestro manuscrito y a Kun Xie por brindar soporte técnico.

Contribuciones de autor

Concebido y diseñado los experimentos: DVW JZT. Realizó los experimentos: DVW. Analicé los datos: DVW JZT. Escribió el papel: DVW JZT.

Referencias

1. 1. Berridge KC, Robinson TE (1998) ¿Cuál es el papel de la dopamina en la recompensa: el impacto hedónico, el aprendizaje de la recompensa o la importancia de los incentivos? Brain Res Rev 28: 309 – 369.
   • Ver artículo
   • PubMed / NCBI
   • Google Scholar
2. 2. Ikemoto S, Panksepp J (1999) El papel del núcleo accumbens dopamina en el comportamiento motivado: una interpretación unificadora con referencia especial a la búsqueda de recompensas. Brain Res Rev 31: 6 – 41.
3. Ver artículo
4. PubMed / NCBI
5. Google Scholar
6. Ver artículo
7. PubMed / NCBI
8. Google Scholar
9. Ver artículo
10. PubMed / NCBI
11. Google Scholar
12. Ver artículo
13. PubMed / NCBI
14. Google Scholar
15. Ver artículo
16. PubMed / NCBI
17. Google Scholar
18. Ver artículo
19. PubMed / NCBI
20. Google Scholar
21. Ver artículo
22. PubMed / NCBI
23. Google Scholar
24. Ver artículo
25. PubMed / NCBI
26. Google Scholar
27. Ver artículo
28. PubMed / NCBI
29. Google Scholar
30. Ver artículo
31. PubMed / NCBI
32. Google Scholar
33. Ver artículo
34. PubMed / NCBI
35. Google Scholar
36. Ver artículo
37. PubMed / NCBI
38. Google Scholar
39. Ver artículo
40. PubMed / NCBI
41. Google Scholar
42. Ver artículo
43. PubMed / NCBI
44. Google Scholar
45. Ver artículo
46. PubMed / NCBI
47. Google Scholar
48. Ver artículo
49. PubMed / NCBI
50. Google Scholar
51. Ver artículo
52. PubMed / NCBI
53. Google Scholar
54. Ver artículo
55. PubMed / NCBI
56. Google Scholar
57. Ver artículo
58. PubMed / NCBI
59. Google Scholar
60. Ver artículo
61. PubMed / NCBI
62. Google Scholar
63. Ver artículo
64. PubMed / NCBI
65. Google Scholar
66. Ver artículo
67. PubMed / NCBI
68. Google Scholar
69. Ver artículo
70. PubMed / NCBI
71. Google Scholar
72. Ver artículo
73. PubMed / NCBI
74. Google Scholar
75. Ver artículo
76. PubMed / NCBI
77. Google Scholar
78. Ver artículo
79. PubMed / NCBI
80. Google Scholar
81. Ver artículo
82. PubMed / NCBI
83. Google Scholar
84. Ver artículo
85. PubMed / NCBI
86. Google Scholar
87. Ver artículo
88. PubMed / NCBI
89. Google Scholar
90. Ver artículo
91. PubMed / NCBI
92. Google Scholar
93. Ver artículo
94. PubMed / NCBI
95. Google Scholar
96. Ver artículo
97. PubMed / NCBI
98. Google Scholar
99. Ver artículo
100. PubMed / NCBI
101. Google Scholar
102. Ver artículo
103. PubMed / NCBI
104. Google Scholar
105. Ver artículo
106. PubMed / NCBI
107. Google Scholar
108. Ver artículo
109. PubMed / NCBI
110. Google Scholar
111. Ver artículo
112. PubMed / NCBI
113. Google Scholar
114. Ver artículo
115. PubMed / NCBI
116. Google Scholar
117. Ver artículo
118. PubMed / NCBI
119. Google Scholar
120. Ver artículo
121. PubMed / NCBI
122. Google Scholar
123. Ver artículo
124. PubMed / NCBI
125. Google Scholar
126. Ver artículo
127. PubMed / NCBI
128. Google Scholar
129. Ver artículo
130. PubMed / NCBI
131. Google Scholar
132. Ver artículo
133. PubMed / NCBI
134. Google Scholar
135. Ver artículo
136. PubMed / NCBI
137. Google Scholar
138. Ver artículo
139. PubMed / NCBI
140. Google Scholar
141. Ver artículo
142. PubMed / NCBI
143. Google Scholar
144. Ver artículo
145. PubMed / NCBI
146. Google Scholar
147. Ver artículo
148. PubMed / NCBI
149. Google Scholar
150. Ver artículo
151. PubMed / NCBI
152. Google Scholar
153. 3. Wise RA (2004) Dopamina, aprendizaje y motivación. Nat Rev Neurosci 5: 483 – 494.
154. 4. Joshua M, Adler A, Bergman H (2009) La dinámica de la dopamina en el control del comportamiento motor. Curr Opin Neurobiol 19: 615 – 620.
155. 5. Schultz W (2007) Múltiples funciones de dopamina en diferentes cursos de tiempo. Annu Rev Neurosci 30: 259 – 288.
156. 6. Pan WX, Schmidt R, Wickens JR, Hyland BI (2005) Las células de dopamina responden a eventos predichos durante el condicionamiento clásico: evidencia de los rastros de elegibilidad en la red de aprendizaje de recompensa. J Neurosci 25: 6235 – 6242.
157. 7. Bayer HM, Glimcher PW (2005) Las neuronas de dopamina del cerebro medio codifican una señal de error de predicción de recompensa cuantitativa. Neuron 47: 129 – 141.
158. 8. Roesch MR, Calu DJ, Schoenbaum G (2007) Las neuronas de dopamina codifican la mejor opción en ratas que deciden entre recompensas diferidas o de tamaño diferente. Nat Neurosci 10: 1615 – 1624.
159. 9. Joshua M, Adler A, Mitelman R, Vaadia E, Bergman H (2008) Las neuronas dopaminérgicas de cerebro medio y las interneuronas colinérgicas estriatales codifican la diferencia entre la recompensa y los eventos aversivos en diferentes épocas de probables condicionamientos clásicos condicionantes. J Neurosci 28: 11673 – 11684.
160. 10. Di Chiara G, Imperato A (1988) Las drogas que abusan los seres humanos aumentan preferentemente las concentraciones sinápticas de dopamina en el sistema mesolímbico de ratas que se mueven libremente. Proc Natl Acad Sci USA 85: 5274 – 5278.
161. 11. Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ (2006) Mecanismos neuronales de la adicción: el papel del aprendizaje y la memoria relacionados con la recompensa. Annu Rev Neurosci 29: 565 – 598.
162. 12. Everitt BJ, Robbins TW (2005) Sistemas neuronales de refuerzo para la adicción a las drogas: de las acciones a los hábitos y la compulsión. Nat Neurosci 8: 1481 – 1489.
163. 13. Roitman MF, Wheeler RA, Wightman RM, Carelli RM (2008) Las respuestas químicas en tiempo real en el núcleo accumbens diferencian los estímulos gratificantes y aversivos. Nat Neurosci 11: 1376 – 1377.
164. 14. Ventura R, Morrone C, Puglisi-Allegra S (2007) El sistema de catecolamina prefrontal / accumbal determina la atribución de atención motivacional a los estímulos relacionados tanto con la recompensa como con la aversión. Proc Natl Acad Sci USA 104: 5181 – 5186.
165. 15. Diana M, Pistis M, Carboni S, Gessa GL, Rossetti ZL (1993) Disminución profunda de la actividad neuronal dopaminérgica mesolímbica durante el síndrome de abstinencia de etanol en ratas: evidencia electrofisiológica y bioquímica. Proc Natl Acad Sci USA 90: 7966 – 7969.
166. 16. Levita L, Dalley JW, Robbins TW (2002) Nucleus accumbens dopamina y el temor aprendido revisado; Una revisión y algunos nuevos hallazgos. Behav Brain Res 137: 115 – 127.
167. 17. Pezze MA, Feldon J (2004) Vías dopaminérgicas mesolímbicas en el condicionamiento del miedo. Prog Neurobiol 74: 301 – 320.
168. 18. Cools R, Lewis SJ, Clark L, Barker RA, Robbins TW (2007) L-DOPA interrumpe la actividad en el núcleo accumbens durante el aprendizaje inverso en la enfermedad de Parkinson. Neuropsicofarmacología 32: 180–189.
169. 19. Matsumoto M, Hikosaka O (2009) Dos tipos de neuronas de dopamina transmiten claramente señales motivacionales positivas y negativas. Naturaleza 459: 837 – 841.
170. 20. Lin L, Osan R, Shoham S, Jin W, Zuo W, et al. (2005) Identificación de unidades de codificación a nivel de red para la representación en tiempo real de experiencias episódicas en el hipocampo. Proc Natl Acad Sci USA 102: 6125 – 6130.
171. 21. Miller JD, Farber J, Gatz P, Roffwarg H, German DC (1983) Actividad de la dopamina mesencefálica y las neuronas no dopaminérgicas en las etapas del sueño y la caminata en la rata. Brain Res 273: 133 – 41.
172. 22. Kiyatkin EA, Rebec GV (1998) Heterogeneidad de las neuronas del área tegmental ventral: registro de una sola unidad e iontoforesis en ratas despiertas y sin restricciones. Neurociencia 85: 1285 – 1309.
173. 23. Lee RS, Steffensen SC, Henriksen SJ (2001) Perfiles de descarga de las neuronas GABA del área tegmental ventral durante el movimiento, la anestesia y el ciclo de sueño-vigilia. J Neurosci 21: 1757 – 1766.
174. 24. Hyland BI, Reynolds JN, Hay J, Perk CG, Miller R (2002) Modos de disparo de las células de dopamina del cerebro medio en la rata que se mueve libremente. Neurociencia 114: 475 – 492.
175. 25. Margolis EB, Mitchell JM, Ishikawa J, Hjelmstad GO, Fields HL (2008) Neuronas de dopamina de cerebro medio: el objetivo de proyección determina la duración del potencial de acción y la inhibición del receptor de dopamina D (2). J Neurosci 28: 8908 – 8913.
176. 26. Nakahara H, Itoh H, Kawagoe R, Takikawa Y, Hikosaka O (2004) Las neuronas de dopamina pueden representar un error de predicción dependiente del contexto. Neuron 41: 269 – 280.
177. 27. Depaulis A, Keay KA, Bandler R (1992) Organización neuronal longitudinal de reacciones defensivas en la región gris periacueductal del cerebro medio de la rata. Exp Brain Res 90: 307 – 318.
178. 28. Wilson CJ, Callaway CH (2000) Modelo de oscilador acoplado de las neuronas de dopamina de la sustancia negra. J Neurophsiol 83: 3084 – 3100.
179. 29. Komendantov AO, Canavier CC (2002) Acoplamiento eléctrico entre las neuronas de dopamina del cerebro medio del modelo: efectos sobre el patrón de disparo y la sincronía. J Neurofisiol 87: 1526 – 1541.
180. 30. Joshua M, Adler A, Prut Y, Vaadia E, Wickens JR, et al. (2009) La sincronización de las neuronas dopaminérgicas del cerebro medio se mejora mediante la recompensa de los eventos. Neuron 62: 695 – 704.
181. 31. Fields HL, Hjelmstad GO, Margolis EB, Nicola SM (2007) Neuronas del área tegmental ventral en el comportamiento apetitivo aprendido y refuerzo positivo. Annu Rev Neurosci 30: 289 – 316.
182. 32. Lammel S, Hetzel A, Häckel O, Jones I, Liss B, et al. (2008) Propiedades únicas de las neuronas mesoprefrontal dentro de un sistema de dopamina mesocorticolímbico dual. Neuron 57: 760 – 773.
183. 33. Mirenowicz J, Schultz W (1996) Activación preferencial de las neuronas de dopamina del cerebro medio por estímulos apetitivos en lugar de aversivos. Naturaleza 379: 449 – 451.
184. 34. Frank MJ, Surmeier DJ (2009) ¿Las neuronas dopaminérgicas de sustancia negra se diferencian entre recompensa y castigo? J Mol Cell Boil 1: 15 – 16.
185. 35. Guarraci FA, Kapp BC (1999) Una caracterización electrofisiológica de las neuronas dopaminéjicas del área tegmental ventral durante el condicionamiento diferencial del miedo pavaloviano en el conejo despierto. Behav Brain Res 99: 169 – 179.
186. 36. Brischoux F, Chakraborty S, Brierley DI, Ungless MA (2009) Excitación fásica de neuronas de dopamina en VTA ventral por estímulos nocivos. Proc Natl Acad Sci USA 106: 4894 – 4899.
187. 37. Lisman JE, Grace AA (2005) El bucle hippocampal-VTA: controla la entrada de información en la memoria a largo plazo. Neuron 46: 703 – 713.
188. 38. Solomon RL, Corbit JD (1974) Una teoría de la motivación del proceso del oponente: I. Dinámica temporal del afecto. Psycholog Rev 81: 119 – 145.
189. 39. Seymour B, O'Doherty JP, Koltzenburg M, Wiech K, Frackowiak R, et al. (2005) Los procesos neurales apetitivo-aversivos del oponente subyacen al aprendizaje predictivo del alivio del dolor. Nat Neurosci 8: 1234-1240.
190. 40. Baliki MN, Geha PY, Fields HL, Apkarian AV (2010) Valor predictivo del dolor y la analgesia: respuesta del núcleo accumbens a los estímulos nocivos cambios en presencia de dolor crónico. Neuron 66: 149 – 160.
191. 41. Tobler PN, Fiorillo CD, Schultz W (2005) Codificación adaptativa del valor de recompensa por las neuronas de dopamina. Ciencia 307: 1642 – 1645.
192. 42. Matsumoto M, Hikosaka O (2007) Habénula lateral como fuente de señales de recompensa negativas en las neuronas de dopamina. Naturaleza 447: 1111 – 1115.
193. 43. Ji H, Shepard PD (2007) La estimulación de la habénula lateral inhibe las neuronas de dopamina del cerebro medio de rata a través de un mecanismo mediado por el receptor GABA (A). J Neurosci 27: 6923 – 6930.
194. 44. Jhou TC, Fields HL, Baxter MG, Saper CB, Holland PC (2009) El núcleo tegmental rostromedial (RMTg), un GABAérgico aferente a las neuronas de dopamina del cerebro medio, codifica estímulos aversivos e inhibe las respuestas motoras. Neuron 61: 786 – 800.
195. 45. Jhou TC, Geisler S, Marinelli M, Degarmo BA, Zahm DS (2009) El núcleo tegmental rostromedial mesopontino: una estructura dirigida por la habenula lateral que se proyecta al área tegmental ventral del tsai y la sustancia compacta. J Comp Neurol 513: 566 – 596.
196. 46. Karreman M, Moghaddam B (1996) La corteza prefrontal regula la liberación basal de dopamina en el estriado límbico: un efecto mediado por el área ventral tegmental. J Neurochem 66: 589 – 598.
197. 47. Carr DB, Sesack SR (2000) Proyecciones de la corteza prefrontal de rata al área tegmental ventral: especificidad del objetivo en las asociaciones sinápticas con mesoaccumbens y neuronas mesocorticales. J Neurosci 20: 3864 – 3873.
198. 48. Berridge KC (2007) El debate sobre el papel de la dopamina en la recompensa. Psychopharmacology 191: 391–431.
199. 49. Lin L, Chen G, Xie K, Zaia KA, Zhang S, et al. (2006) Grabación de conjunto neuronal a gran escala en el cerebro de ratones de comportamiento libre. J Métodos de Neurosci 155: 28 – 38.
200. 50. Grace AA, Bunney BS (1984) El control del patrón de disparo en las neuronas de dopamina nigral: disparo de explosión. J Neurosci 4: 2877 – 2890.
201. 51. Narayanan NS, Laubach M (2009) Métodos para estudiar las interacciones funcionales entre poblaciones neuronales. Métodos Mol Biol 489: 135 – 165.
202. 52. Paxinos G, Franklin KBJ (2001) El cerebro del ratón en coordenadas estereotáxicas, ed. 2. Londres: la prensa académica.