Dopamiin elavdab tasu otsimist, edendades tuumaklundis (2014) esile kutsutud ergastamist

Sissejuhatus

Dopamiini projektsioon ventralisest tegmentaalsest piirkonnast (VTA) NAc-le on närviringi oluline osa, mis soodustab tasu otsivat käitumist (Nicola, 2007). Kui NAc dopamiini funktsiooni vähendatakse katseliselt, siis loomadel on vähem kasu, et saada tasu (Salamone ja Correa, 2012) ja sageli ei reageeri tasu-ennustavatele märkidele (Di Ciano et al., 2001; Yun et al., 2004; Nicola, 2007, 2010; Saunders ja Robinson, 2012). Need puudujäägid on tingitud tasu otsimise konkreetse komponendi kahjustumisest: lähenemise käitumise käivitamise latentsus suureneb, samas kui lähenemise kiirus, võime leida eesmärki ja täita vajalik tasu saamiseks vajalik operatiivne käitumine ning võime tasu ei mõjuta (Nicola, 2010). Dopamiin peab soodustama lähenemist, mõjutades NAc neuronite aktiivsust, kuid selle mõju olemus jääb ebaselgeks. Suur osa NAc neuronitest on ergutatud või pärsitud tasu-ennustavate märkide poolt (Nicola et al., 2004a; Roitman et al., 2005; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty et al., 2013) ja ergastused algavad enne cued lähenemise käitumise algust ja ennustavad liikumise käivitamise latentsust (McGinty et al., 2013). Seetõttu on sellel aktiivsusel dopamiinsõltuvast signaalist nõutavad omadused, mis soodustavad ligipääsetavat lähenemist, kuid kas see ei ole teada.

Neuronid kahes struktuuris, mis saadavad glutamatergilisi afferente NAc-le, BLA-le ja dorsaalsele meditsiinilisele PFC-le (Brog et al., 1993), on põnevil tasu-ennustavad vihjed (Schoenbaum jt, 1998; Ambroggi et al., 2008) ja nende struktuuride pöörduv inaktiveerimine (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa et al., 2008) või VTA (Yun et al., 2004) vähendab raadiusega tekitatud erutuste ulatust NAc-s. Need tähelepanekud viitavad sellele, et NAc cue-äratatud erutusi juhivad glutamatergilised sisendid, kuid ilma NAc dopamiinita on isegi need tugevad ergastavad sisendid ebapiisavad, et juhtida tekitatud põletamise suurenemist. See järeldus on siiski nõrk. Paljud NAc neuronid pärsivad vihjeid (Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011) ja ei ole teada, kas ergastused või inhibeerimised on lähenemise käitumise aktiveerimiseks tähtsamad. Lisaks võib VTA inaktiveerimine vähendada diskrimineerivaid stiimuleid (DS), mis on mitmete dopamiinist sõltumatute mehhanismide poolt põhjustatud ergastused: vähendatud cue kodeering BLA-s ja PFC-s, mis võtavad VTA-lt välja projektsioonid (Swanson, 1982); vähendas GABAergic VTA neuronite põletamist NAc-le (Van Bockstaele ja Pickel, 1995); või glutamaadi vabanemine dopamiinergilistest neuronitest (Stuber jt, 2010). Lõpuks, kuna VTA inaktiveerimine vähendab mitte ainult NAc-d põhjustatud põletamist, vaid ka DS-i tekitatavat lähenemist (Yun et al., 2004), Võib DS-i ergastamine olla pigem eesmärgipärase liikumise jaoks vajalik, mitte vajalik tingimus.

Et otseselt testida NAc dopamiini rolli löögiga tekitatud põletamisel, koostasime uue proovivõtturi kasutamiseks närilistel: ringikujuline elektroodid, mis ümbritsevad tsentraalset süsti kanüüli, mis võimaldab üheaegselt salvestada üksuse põletamise aktiivsust ja dopamiini retseptori antagonistide infusiooni salvestatud neuroneid ümbritsevasse rakuvälisse ruumi (du Hoffmann et al., 2011). See kokkulepe võimaldab meil luua seoseid dopamiini retseptori aktiveerimise, NAc neuronaalse põletamise ja tasu otsiva käitumise vahel: kui NAc dopamiini retseptorite blokaad inhibeerib nii cue-äratatud signaale kui ka lähenemise algatamist, annaks see tugeva tõendusmaterjali selle kohta, et neuronaalne reaktsioon sõltub endogeenset dopamiini ja see signaal on vajalik lähenemise käitumiseks.

Materjalid ja meetodid

Loomad.

Charles Riverilt saadi 15 isast Long-Evan roti (275 – 300 g saabumisel) ja neid hoiti üksikult. Üks nädal pärast nende saabumist käideldi rotte mitu minutit päevas, et 3 d neid harjuda eksperimenteerijaga. Pärast harjumist asetati rotid 13 g roti sööda piiratud dieedile päevas. Ad libitum pärast operatsiooni anti 7 d toidule, mille järel loomad paigutati tagasi piiratud dieedile. Loomade protseduurid olid kooskõlas riiklike loomade tervishoiu juhenditega laboratoorsete loomade hooldamiseks ja kasutamiseks ning need kiideti heaks Albert Einsteini meditsiinikolledži institutsionaalse loomade hooldamise ja kasutamise komitees.

Operatsioonikambrid.

Kõik käitumuslikud katsed ja käitumiskoolitus toimusid spetsiaalselt valmistatud pleksiklaaskambrites (40 cm ruut, 60 cm kõrge). Need asusid metallist kapid, mis olid Faraday puurides; kapid olid vooderdatud akustiliste vahtidega ja valget müra mängiti pidevalt läbi spetsiaalse kõlari, et minimeerida välise müra kuuldavust kambris. Operatsioonikambrid olid varustatud tasapinnaga, mille mõlemal küljel olid sissetõmmatavad hoovad ühel seinal. Mahuti sisenemis- ja väljumisaegade mõõtmiseks kasutati mahuti esiküljel asuvat fotomeetrit. Käitumiskontrollisüsteemi (Med Associates) ajaline lahutus oli 1 ms.

DS ülesanne.

Loomi koolitati DS-ülesande täitmisel järgmiste meetoditega:Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; Nicola, 2010; McGinty et al., 2013). Esitati ükshaaval kaks vihjet, kas preemiat ennustav DS või neutraalne stiimul (NS). Kuuldemärgid koosnesid sireenihelinast (mille tsükli sagedus oli vahemikus 4 kuni 8 kHz üle 400 ms) ja katkendlikust helisignaalist (6 kHz helin sisse 40 ms, välja 50 ms); teatud tooni määramine DS-le või NS-le randomiseeriti rottide lõikes. Intertriaalsed intervallid (ITI) valiti juhuslikult kärbitud eksponentsiaalse jaotuse hulgast, mille keskmine oli 30 s ja maksimaalselt 150 s. NS esitati alati 10 s; NS-i ajal kangi vajutused registreeriti, kuid neil polnud programmeeritud tagajärgi. "Aktiivsed" ja "mitteaktiivsed" kangid määrati treeningu alguses juhuslikult vasakule ja paremale hoovale iga roti jaoks ja need ei muutunud hiljem. DS-i ajal aktiivse hoova hoova reageerimine lõpetas märguande ja esimene järgmine mahuti sisenemine põhjustas 10% sahharoositasu toimetamise mahutis asuvasse auku. DS-esitlused, mille käigus loom ei reageerinud, lõpetati 10 s pärast. ITI ajal (vihje esitluste vahel) saadud vastused ja passiivse hoova vastused registreeriti, kuid need ei andnud tulemuseks tasu jagamist. Loomi koolitati DS-i ülesande täitmiseks, kuni nad reageerisid> 80% -le DS-idest ja <20% NS-dele 2 tunni jooksul.

Cannulated mikroelektrode massiivid.

Pärast algkoolitust implanteeriti rottidele kaheksa volframmikrovälja elektroodi ümbritsetud kanüülitud mikrokiibid, mis ümbritsesid keskmist mikroinjektsioonijuhti. Need konstrueeriti ja paigaldati eelnevalt kirjeldatud mikrolülituste jaoks (du Hoffmann et al., 2011). Ajami kruvi täielik päripäeva pöördus elektroodid ja kanüülid ühikuna ventraalselt 300 μm (ilma sondide pööramata), võimaldades meil salvestada mitmetest ainulaadsetest neuronite populatsioonidest samas loomas.

Kanüülitud massiivi implanteerimiseks valmistati rotid operatsiooniks ja paigutati stereotaksilisse seadmesse, nagu eespool kirjeldatud (du Hoffmann et al., 2011; McGinty et al., 2013). Anesteesia indutseeriti ja seda hoiti isofluraaniga (0.5-3%). Loomad said antibiootikumi (Baytril) vahetult enne operatsiooni ja 24 h pärast operatsiooni. Cannulated massiivid implanteeriti kahepoolselt dorsaalsesse NAc südamikku (1.4 mm eesmine ja 1.5 mm külgsuunas bregma küljest ja 6.5 mm kõhuõõnes koljus). Elektroodid ja mikrolülitid kinnitati kolju külge luukruvidega ja hambaraviakrüüliga ning juhtkanüülidesse sisestati traadi sulgurid nii, et sulgurite otsad olid juhtkanüülide otstega võrdsed. Pärast operatsiooni töödeldi peanaha Neo-Predefiga nakkuse vältimiseks ja loomadele anti enne eksperimentide läbiviimist 1 taastumise nädal. Posturgilise analgeesia korral manustati loomadele 10 mg / kg mittesteroidset põletikuvastast ravimit ketoprofeeni.

Narkootikumid.

SCH23390 ja raclopride osteti firmalt Sigma. Testipäevadel valmistati ravimid värskelt, lahustades need steriilses 0.9-i soolalahuses. Ravimeid manustati 1.1 μg SCH233390'i annustes 0.55 μl füsioloogilises lahuses küljel ja 6.4 μg raclopride 0.8 μl soolalahuses ühe külje kohta. SCH233390 ja raclopride infundeeriti vastavalt 12 ja 17.5 min. Pilootkatsetes leidsime, et 12 min kestvatel kahepoolsetel raslopridi infusioonidel oli DS-i suhtarvule märkimisväärne, kuid mööduv mõju. Seega suurendasime efekti pikendamiseks raslopridi infusiooni kestust nii, et selle farmakoloogiliste toimete ajaline profiil oli sarnane SCH23390-i omaga. Salvestamise kohta tehti ainult üks kahepoolne või ühepoolne süstimine (üks istung päevas). Kõik loomad said ühe antagonisti vähemalt ühe kahepoolse süstimise ja ühe (või mitme) ühepoolse antagonisti süstimise. Mõningate ühepoolsete antagonistide katsetes infundeerisime samaaegselt soolalahust kui vehiiklit kontrollivaid kontrastaineid poolkera suhtes, mis sai antagonisti.

Mikroinjektsiooni ja salvestamise protseduur.

Samaaegse mikrosüstimise ja salvestamise seadet on kirjeldatud varem (du Hoffmann et al., 2011). Peaastmest juhtiv salvestuskaabel lõppes 24-kanalilises keskava puurauguga elektrikommutaatoris (Moog), mis viis signaalid elektrofüsioloogilisse salvestussüsteemi. Kaks süstalt paigaldati ühte süstlaväljasse pumpa, mis asus väljaspool kambrit; süstlate vedelikujuhtmed viisid kahekanalilise vedeliku pöörleva (Instech Laboratories) külge, mis oli kinnitatud kommutaatori kohale. Vedelikud jooned laskusid pöördel läbi kommutaatori puuraugu, kulgesid mööda salvestuskaablit ja lõppesid kahe 33-mõõtmelise mikroinjektori juures.

Enne salvestusseanssi täideti mikroinjektorid ravimilahusega ja pandi seejärel looma juhtkanüülidesse. Mikroinjektori otsad ulatusid juhtkanüülidest 0.5 mm kaugemale, nii et mikroinjektori ots asus elektroodi otstest allpool ja ~ 670 μm iga elektroodi keskmest. Enne ravimi tagasitäitmist täideti vedelikud ja mikroinjektorid mineraalõliga ning õli ja vee vahelise liidese tase märgiti hõlbustamiseks post hoc kinnitus selle kohta, et ravim on süstitud. Lõpuks ühendati peastaadium looma külge ja vedelikujooned kinnitati kindlalt salvestuskaabli külge, et hoida mikroinjektorid katse kestel paigal. Sel viisil valmistatud loomadel lubati teostada DS-i ülesanne vähemalt 45 min-i baasperioodi jooksul, mille jooksul registreeriti närviaktiivsus; seejärel lülitati süstla pumba kaugjuhtimisega sisse, et ravimid ajusse tungida. Süstimine ei nõudnud loomade käitlemist ega kambrite ukse avamist ning käitumisseanss jätkus katkematult kogu lähte-, infusiooni- ja postinfusiooni jooksul.

Neuraalpinge signaalid salvestati peastaadiumis võimendiga (ühtsuse suurendamine), võimendati 10,000 korda ja digiteeriti kaubandusliku riist- ja tarkvara abil (Plexon). Me registreeriti 379i neuronitest 38i registreerimis- / süstimisseansides 15 rottidel. 38i seansidest jäeti 7 kõrvale halva käitumise tõttu preinjueerimisperioodi alguses või kuna neuroneid ei olnud võimalik usaldusväärselt eraldada. Seega keskendus meie närvianalüüs 31i salvestamise / süstimise seanssidele, milles me registreeriti 322i hästi eraldatud neuronitest 12 rottidel. Pärast iga salvestamise / süstimise seanssi oli elektroodimasse kandev mikrolülitus arenenud N150 μm (mikrotiiruse kruvi üks pöörde), et liigutada elektroodid ventraalselt, et registreerida uutest neuronite populatsioonist. Kui täheldati väheseid (või mitte) neuroneid, siis massiivid olid edasi arenenud igal teisel päeval kuni neuronite avastamiseni.

Analysis.

Andmed jagati preinjection, postinjection ja taastumisperioodideks, mis määrati vastavalt 45 minutiks enne antagonistide infusiooni, 40 min alguses süstimise lõpust ja viimane 33 min (2000 s). iga seanss (mis kestis kokku 2 – 3 h). Postinjueerimise periood vastab ajale, mil ravimitel on kahepoolselt süstimisel suurim käitumuslik toime.Joon. 1C).

 

Joonis 1.

Dopamiini retseptori antagonistide toime DS-cued lähenemise käitumisele. A, DS ülesande skeem. B, (Keskmised) ja keskmised kvartiilid (vertikaalsed jooned) DS (oranž) ja NS (sinine) vastuse suhted kõigis käitumisseansides eelinvesteerimisperioodil ...

Üksikute üksuste eraldamine viidi läbi võrguühenduseta Offline Sorteriga (Plexon), kasutades põhikomponentide analüüsi. Järgnevatesse analüüsidesse kaasati ainult üksused, millel oli selgelt määratletud lainekuju (> 100 μV) ja mis erinesid selgelt müratasemest (<20–50 μV). Spike inters intervallijaotusi ja ristkorrelogramme kasutati tagamaks, et üksikud üksused oleksid üksteisest ja taustamürast hästi eraldatud (tarkvara Neural Explorer; Nex-Tech). Kontrollitud piikide ajatemplid analüüsiti R-tarkvarakeskkonnas kohandatud rutiinidega. DS ja NS ümber 50 ms ajaga prügikastis konstrueeritud peristimuluse aja histogramme kasutati signaali poolt tekitatud ergastuste kvantifitseerimiseks ja tuvastamiseks Arvud 2A, , 3,3, , 4,4, , 55A, , 66A, , 77A, , 88Aja Ja1010A – C. Selleks, et määrata, kas neuronil esines märkimisväärne DS-ga äratatud erutus, arvutati Poisson tõenäosusjaotuse funktsioon 10i baasperioodi kohta enne iga kii. Neuron loeti DS-i erutuseks, kui see näitas, et 99-i ja 50 ms-i vahelises baasjoone põletamise kiiruste jaotuses 50 ja 200 ms vahel oli keskmine alguspunkt 50% usaldusintervall. Märkimisväärse DS-i poolt esilekutsutud erutamisega neuronite puhul preinjueerimise baasperioodil saadi iga seansi iga perioodi kohta keskmine põlemiskiirus XNUMX ms-i aegadel, mis on lukustatud DS-i ja NS-ga, ja keskmine ja mediaan (Joonised fig. 2C – E, , 55A, , 66A, , 77A, , 88A, , 1010B,C) võrreldi neuronite põletamise kiirust. Kuna statistiliselt tuvastatava NS-ergastusega neuronid olid DS-i poolt peaaegu eranditult põnevil, [pole näidatud, kuid varem teatati (Ambroggi et al., 2011)], analüüsime NS vastuseid kõigi oluliste DS vastustega neuronite suhtes. Kui ei ole teisiti näidatud, kasutatakse kõiki statistilisi võrdlusi, mida kasutati neuronite Wilcoxoni auastme summa testides.

 

Joonis 2.

DS-i poolt põhjustatud ärritused ennustavad järgnevat tasu otsivat käitumist ja kodeerivad kangi lähedust. A, Keskmine preinjektsiooni peri-sündmuse aja histogrammid, mis on vastavuses DS (oranži jälje) või NS (sinise jälje) algusega märkimisväärse ergastava 145i neuronite puhul. ...

 

Joonis 3.

Näidete neuronid näitavad, et D1 ja D2 antagonistid vähendavad DS-i tekitatud ergastust. Rastrid ja vastavad histogrammid näitavad nelja erineva DS-i põletatud neuroni põletamist, mis on joondatud DS-i algusega. Andmed pärinevad viimasest 40i uuringust vahetult enne algust ...

 

Joonis 4.

Kahepoolse dopamiini antagonisti süstimise mõju löögiga tekitatud erutusele prognoosib käitumuslikke mõjusid katseliselt. A, C, Roti latentsuse neuronaalse kodeerimise uuringu-uuringu analüüs, et jõuda kangini samade neuronite puhul ...

 

Joonis 5.

D1 retseptori aktiveerimine on vajalik DS-i ärritatud ergastamiseks. A, Peri-sündmuse aja histogrammid, mis on viidud DS-i alguseni neuronite puhul, millel oli märkimisväärne DS-i poolt esilekutsutud erutus eelinjektsiooniperioodil. Jäljed ja pilved näitavad keskmist ± SEM süütamise kiirust ...

 

Joonis 6.

D2-i retseptori aktiveerimine on vajalik DS-i tekitatud ergastuse jaoks. A, Peri-sündmuse aja histogrammid, mis on viidud DS-i alguseni neuronite puhul, millel oli märkimisväärne DS-i poolt põhjustatud ergastamine enne tropropriidi süstimist. DS-i põhjustatud erutust vähendati kahepoolselt ...

 

Joonis 7.

D1-i retseptori aktiveerimine ei ole vajalik NS-stimuleerimiseks. A, Peri-sündmuse aja histogrammid, mis on joondatud NS algusega neuronite puhul, millel oli märkimisväärne DS-i poolt esilekutsutud erutus eelinjektsiooniperioodil. Need populatsioonid kattuvad täielikult, seega samad neuronid ...

 

Joonis 8.

D2-i retseptori aktiveerimine on vajalik NS-stimuleerimiseks. A, Peri-sündmuse aja histogrammid, mis on joondatud NS algusega neuronite puhul, millel oli märkimisväärne DS-i poolt esilekutsutud erutus eelinjektsiooniperioodil. NS-ergastus vähendati kahepoolsetel ja ipsilateraalsetel tingimustel ...

 

Joonis 10.

Soolalahuse infusioon ei mõjuta DS-i või NS-ga tekitatud ergastust ja ei D1 ega D2 retseptori aktiveerimist vaja algtaseme põletamise kiiruste säilitamiseks. AÜksik-DS-i ergutatud neuron, mis registreeriti füsioloogilise lahuse infusiooni ajal. Konventsioonid on identsed nendega ...

eest Joonis 4, tegime kindlaks, kas kahepoolse antagonisti süstimise mõju kangi jõudmise latentsusele olid korrelatsioonis antagonistide mõjudega DS-i poolt põhjustatud ergastuse suurusele. Kõigepealt arvutasime kõigi uuringute ajal pärast registreeritud neuroneid, millel oli märkimisväärne DS-ergastus enne antagonistide kahepoolset infusiooni, keskmine tulekiirus 100-400 ms pärast DS algust. Järgmisena arvutasime iga neuroni jaoks Spearmani astme korrelatsiooni koefitsiendi, võrreldes DS-i poolt põhjustatud ergastuse suurust uuringu kaupa ja roti latentsust vastavatel katsetel kangi jõudmiseks. Need korrelatsioonid esitati histogrammides aastal Joonis 4B,D. Kõik analüüsid hõlmasid kõiki DS uuringuid; kui loom ei vajunud hooba, määrati sellele uuringule 10 s latentsus (maksimaalne pikkuse pikkus). Me arvutasime need korrelatsioonikoefitsiendid eelpool mainitud eelsöötamisperioodiks; pikendasime 1000-i postinjection perioodi, et saada latentsuse laiem proov uuringutes, kus loomad reageerisid pärast kahepoolset infusiooni. Individuaalsete korrelatsioonide olulisuse hindamiseks kasutasime kaheosalist asümptootilist t-saoksimatsioon, sest täpne p väärtust ei saa arvutada, kui auastmeandmetes on sidemed. Seejärel kasutasime paaritud Wilcoxoni teste, et võrrelda korrelatsioonikoefitsientide jaotuste mediaani enne ja pärast antagonisti infusiooni.

Kuna NAc neuronitel on madalad baasjoonelised põlemiskiirused, mille usaldusintervalli madalad piirid on väga sageli nullist sõltuvad, on inhibitsioone palju raskem tuvastada ja kvantifitseerida kui ergastusi. Seega, lisaks ülalkirjeldatud protseduurile, mida kasutati ergastuse tuvastamiseks, kasutasime ka vastuvõtja iseloomulikku (ROC) analüüsi, mis oli tundlikum meetod, et kvantifitseerida tõenäosust, et põlemiskiirus järjestikustes 50 ms ajaperioodides pärast algust erines 10i eelsest lähtetasemest. See analüüs viidi läbi eraldi pre- ja postinjection perioodide jaoks. Iga prügikasti puhul arvutasime ROC kõvera aluse (AUC); 0.5-i AUC-väärtused ei näita erinevust lähtepõletamisest, samas kui 0i või 1-i lähedamad väärtused näitavad suuremat tõenäosust, et neuron on inhibeeritud või ergastunud. Et kujutada erapooletult, on 50 ms-i prügikastide jaoks arvutatud salvestatud neuronite aktiivsus kogu salvestatud neuronite kogu populatsioonis; andmete sujuvamaks muutmiseks edenesid 10 ms konteinerid järjestikuste AUC arvutuste jaoks. Seejärel joonistati silutud AUC väärtused soojuskaartidena 10 ms eraldusvõimega (iga väärtus esindas järgmise 50 ms-i AUC-d) Arvud 5B, , 66B, , 77B, , 88Bja Ja1010D,E.

Järgmisena kvantifitseerisime, kas AUC väärtused, mis on arvutatud mittekattuvate 50 ms prügikastides, peegeldavad olulist erinevust tulistamises. Iga prügikasti jaoks genereerisime kõigepealt 10,000 0.05 alglaaditud AUC-väärtust juhuslikust juhusliku segamise tulemusel vastavast lähtepunktist tulistamise määrast ja vastavas postitamise prügikastis. Seejärel määrasime kahe saba tõenäosuse, et tegelik AUC väärtus saadi alglaaditud väärtuste jaotusest; kui tõenäosus oli <XNUMX, pidasime tulistamist prügikastis oluliselt erinevaks lähtejoonest. Lõpuks loendasime neuronite arvu, kus igas prügikastis oli tulekahju kiirus, mis oli oluliselt suurem või väiksem kui eelmine algväärtus, ja joonistasime need väärtused kogu populatsiooni murdosadena (Joonised fig. 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 99B,D, , 1010F,G).

 

Joonis 9.

Ipsilateraalset või kontralateraalset D1i või D2i antagonisti süstimist ei mõjuta närviaktiivsus, mis on suunatud tasu mahuti sisenemisele. A, C, ROC AUC väärtused arvutatakse ja kuvatakse vastavalt punktile Joonis 5B, välja arvatud ajavoodid on pikemad (200 ms) ja joondatud ...

Võrreldes eelnevalt süstimise ja postinjueerimisperioodi jooksul ergutatud või inhibeeritud neuronite osakaalu, kasutasime andmete vähendamise meetodit. Kõigepealt arvutasime 50 ms-i prügikastide osa 0i ja 1-i vahel pärast cue algust, kus igal neuronil oli märkimisväärne erutus või inhibeerimine. Järgnevalt võrdlesime neid fraktsioone eelnevalt ja postinjection perioodidel paaristatud Wilcoxoni testiga. Neuronid, mis ei esinenud olulisel määral ükskõik millises binetis nii preinjueerimis- kui ka postinjueerimisperioodil, jäeti selle analüüsi alt välja ja neid ei kaasatud proovitükkidesse, mis näitavad oluliste mahutite mediaanfraktsiooni (punktide ja viski krundid iga osa parempoolses osas) Joonised fig. 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 1010F,G). See protseduur kõrvaldas neuronite suure populatsiooni mõju, millel ei olnud DS-i järgse akna ja DS-eelset baasjoone aktiivsuse erinevust; see populatsioon on vähe huvitav, kuid see annab suure hulga nullväärtusi, mis kallutavad oluliste mahutite keskmist arvu 0i suunas ja varjavad nii infusiooni järel oluliste mahutite fraktsiooni vähenemist kui ka suurenemist.

Sarnased analüüsid viidi läbi ka tarbimisega seotud vallandamise korral, mis toimus pärast sissepääsu tasunõusse. Loomad kippusid anumasse jääma> 5 s; seetõttu näitame nende suhteliselt pikkade ajaintervallide jäädvustamiseks tulemusi 200 ms prügikastide abil (Joon. 9). Ajaline aken, mis oli mõeldud eelinjektsiooni- ja postinjueerimisperioodil ergutatud neuronite proportsioonide võrdlemiseks, oli 0-st kuni 1.5-i, samal ajal kui see oli 0-st 5-le inhibeerimiste jaoks; põnevusteks kasutati lühemat analüüsiakent, sest need kipuvad olema mööduvamad. ROC analüüsid viidi läbi Albert Einsteini meditsiinikolledži kõrgjõudlusega andmetöötlusklastris, kasutades R.

Väljaspool ülesande sündmusi esinevate algtasemete põlemiskiiruste võrdlemiseks võrreldi enne iga DS-i eeltäitmist ja antagonistide postinjuleerimist 10-i prügikastide keskmist põlemiskiirust. See protseduur on funktsionaalselt ekvivalentne baasjoone põletamise kiiruste juhusliku valimisega, kuna DS-e esitatakse käitumisseansi ajal igal ajal peaaegu võrdse tõenäosusega. Neuronid klassifitseeriti olulise DS-ga tekitatud ergastuse (enne ravimi infusiooni) või mitte, ning seejärel võrreldi nende gruppide algseisundi ja preinjueerimise perioodide baasjoone kiirust paari Wilcoxoni testiga (Joon. 10H,I). Samuti teostasime lineaarse sobivuse DS-i põnevate neuronite jaoks ja võrdlesime selle joone kalle ühtsusjoonega (1i kalle).

Kui sama teema kohta saadud andmete alamhulkaid viidi läbi mitu korda (Joonised fig. 2C – E, , 55A,C, , 66A,C, , 77A,C, , 88A,C, , 99B,D, , 1010B,C,F,G), p väärtused korrigeeriti; st p väärtus korrutati tehtud võrdluste arvuga. Parandatud p väärtused loeti oluliseks, kui p <0.05. Kõik parandused tehti koefitsiendiga 3, välja arvatud Joonis 2C – E, kus tegur oli 2.

Video jälgimine.

Eksperimentide alamhulgas mõõdeti roti asendit õhukaamera (30 kaadrit / s) ja arvutipõhise jälgimissüsteemi (Cineplex; Plexon) abil. Süsteem jälgis x ja y kahe erineva värvusega LED-i positsioonid, mis on kinnitatud salvestuspea astmele. Nagu eelnevalt kirjeldatud (McGinty et al., 2013), arvutasime tsentroidi, mis kirjeldab iga videokaadri LED-positsioonide keskpunkti. Puuduvad andmepunktid kuni 10 järjestikust kaadrit täideti lineaarse interpolatsiooniga; harvadel juhtudel, kui puudus> 10 kaadrit, jäeti andmed kõrvale. Iga videokaadri jaoks arvutasime tsentroidi asukoha vahel selles kaadris ja ajaaknas ± 200 ms kauguste SD. Need SD mõõtmised moodustavad video selle kaadri liikumisindeksi (LI). Logiga transformeeritud LI-d jaotati bimodaalselt, kusjuures alumine tipp esindas vähe või üldse mitte liikuvaid ajastuid ja ülemine tipp esindas liikumist (Drai et al., 2000). Seejärel sobitame LI-de levitamiseks kaks Gauss-funktsiooni ja määrasime liikumise künnise punktina, kus need funktsioonid kattusid kõige vähem.

Liikumised defineeriti kui vähemalt kaheksa järjestikust kaadrit, mille LI-d olid üle liikumiskünnise. Liikumise alguse aja kindlaksmääramiseks piirasime analüüsi DS katsetega, kus loom oli veel alguses ja seejärel arvutati latentsus cue alguse ja esimese kaadri vahel, kus LI ületas liikumispiiri (Joonised fig. 1D – F, , 22B,D). Kui katse käigus ei mõõdetud märgatavat liikumist, määratleti selle katse latentsus> 10 s (kii esituse pikkus, Joon. 1D). Sarnased tulemused saadi siis, kui sellised katsed jäeti analüüsist välja (andmeid ei ole näidatud). DS-cued liikumise latentsuse jaotused ühendati seejärel rottide vahel ja mediaane võrreldi Wilcoxoni testiga. DS-cued kangi suunatavate liikumiste latentsuse ja maksimumkiiruse ja keskmise kiiruse kvantifitseerimiseks kasutasime kõiki katseid, mis lõppesid hoova vajutamisega, isegi kui rott liikus DS-i alguses (Joon. 1E,F).

Histoloogia.

Loomad tuimastati sügavalt euthasooliga ja perfuseeriti intrakardiaalselt füsioloogilise lahuse ja 4% formaliiniga. Voolu (15 μA) edastati ys30-i massiivides iga elektroodi kaudu, et tekitada kahjustusi. Ajusid eemaldati ja säilitati formaliinis, kuni need töödeldi. Enne krüostaadiga viilutamist kaitseti ajusid mitme päeva jooksul 30% sahharoosiga sukeldamisega. Sektsioonid (50 μm) värviti Nissli aine jaoks, et näha kanüüli ja elektroodide radu ja kahjustusi (Joon. 11).

 

Joonis 11.

Antagonisti süstekoha histoloogiline rekonstrueerimine. Joonisel on kujutatud roti aju kaks koronaalset sektsiooni, mis hõlmavad enamikku NAc eesmist-tagumist ulatust (0.8 mm –2.8 mm bregma ees). Mustad punktid esindavad ...

Tulemused

Me esitlesime rottidele kahe kuuldava stiimuliga varieeruvate intervallidega 30-i keskmistena: tasu-ennustav DS ja NS (Joon. 1A; Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty et al., 2013). DS-i väljalülituslukk lõpetas kii ja sahharoosi tilk manustati tasu mahutisse sisenemisel; kui loomad ei reageerinud 10 s-s, lõpetati kiht ilma tasu saamiseta ja intertrialintervall algas. Sellel ajavahemikul ja NS ajal toimunud vastustel ei olnud programmeeritud tagajärgi. NS-d olid alati 10 s. Koolitatud loomad, kes reageerisid enamikule DS-le, kuid vähe NS-sid (Joon. 1B) implanteeriti NAc tuumale suunatud kanüülitud massiividega. Katsete ajal viisid loomad esmalt üles 45 min preinjueerimisperioodi, mille jooksul registreeriti NAc närviaktiivsus. Seejärel infundeeriti D1 retseptori antagonist SCH23390 või D2 / 3 antagonisti raclopride kahepoolselt või ühepoolselt NAc-sse; loomad jäid kambrisse, kus kõik infusiooni ajal ja vähemalt 75 minuti jooksul olid need ülesanded ebatäiuslikud.

Kooskõlas varasemate uuringutega (Yun et al., 2004; Nicola, 2010), vähendasid mõlema antagonisti kahepoolsed infusioonid NAc südamesse oluliselt nende DSde osakaalu, millele loom vastas (Joon. 1Cpimedad hallid jäljed) ja suurendasid latentsust liikumise alustamiseks, mõõdetuna video jälgimisega istungite alamhulga (Joon. 1D, hallid katkendlikud jäljed). Seevastu ühe ja sama annuse ühepoolne infusioon ei mõjutanud DS-i suhtarvu (Joon. 1C, helehallid), latentsus liikumise alustamiseks pärast DS-i algust (Joon. 1Dkatkised heledad oranžid jäljed) ja latentsus, et jõuda hoova või liikumiskiiruse poole hoova lähenemiste ajal (Joon. 1E,F). Need käitumuslikud andmed näitavad, et NAc dopamiin on ühel poolkeral piisav käitumise säilitamiseks, kuigi D1i või D2 / 3 retseptorite blokaad mõlemas poolkeras kahjustab tõsiselt reageerimist. See dissotsiatsioon pakub kriitilist eksperimentaalset eelist, sest see võimaldab meil testida dopamiini antagonistide mõju neuraalsele aktiivsusele, kui käitumine on halvenenud (kahepoolne süstimine) ja kui see ei ole (ühepoolne süstimine), välistades seeläbi võimaliku segaduse, mida täheldatud muutused võivad põhjustada. närvisüsteemi aktiivsus pärast antagonisti infusiooni on sekundaarsed käitumise muutuste suhtes.

Me registreeriti 322 NAc neuronitest 31i registreerimise / süstimise sessioonides 12 rottidel. DS-i esitlus avaldas märgatavalt erilist tähelepanu 45% -le registreeritud neuronitest. Need erutused näitasid sarnaseid omadusi, mis olid varem teatatud (Yun et al., 2004; Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011; McGinty et al., 2013; Morrison ja Nicola, 2014): need olid suuremad kui NS-i poolt tekitatudJoon. 2A); nad algasid lühikese latentsuse järel pärast cue algust (N120 ms) ja toimusid enne hoova suunamise algust (Joon. 2B); ja nende suurus oli korrelatsioonis käitumusliku reageeringu tõenäosusega, liikumise algatamise latentsusega ja hoova lähedusega (McGinty et al., 2013; Joon. 2C – E).

D1or D2 / D3 antagonisti kahepoolne infusioon põhjustas DS-i äratatud ergastuse järsu vähenemise. Nagu on näidatud kahes näites neuronites (Joon. 3A,C), oli see efekt kõige suurem vahetult pärast infusiooni möödunud minutites, mis vastab süstimisest tingitud maksimaalsele vähenemisele, mis oli tingitud ravimi tekitamisest (Joon. 3A,C, sinised rastrid ja histogrammid). Kui käitumuslik toime taastub, taastus ka tulekahju (Joon. 3A,C, mustad rastrid ja histogrammid). See tulemuste muster oli järjekindlalt seotud neeldunud neuronitega (Joonised fig. 5A, , 66A, Kahepoolsed histogrammid ja vuntsitükid). Toetades hüpoteesi, et need ergastused määravad hoovale lähenemise liikumise intensiivsuse, ennustas signaali poolt esile kutsutud ergutuse suurus süstimiseelsel perioodil looma latentsust kangini jõudmiseks (Joon. 4A,C, vasakul). Pärast kahepoolset D1i või D2i antagonisti süstimist nihkusid need latentsused märkimisväärselt kõrgematele väärtustele, sageli nii kõrgele, et 10i ettekandes üldse ei reageerinud (Joon. 4A,C, vasak ja parem latentsusjaotus). Hämmastavalt, isegi kui antagonistid vähendasid löögipõletamist, jätkas ta ennustusjärgse ja taastumisperioodi jooksul käitumusliku reaktsiooni tugevuse ennustamist (Joon. 4A,C, õige rastri krunt). See tähelepanek näitab, et ravimi käitumuslikud ja neuraalsed mõjud korreleeriti katse-järgselt: mida suurem on dopamiini antagonisti poolt põhjustatud põletamise vähenemine, seda suurem on latentsus kangi jõudmiseks ja seda väiksem on tõenäosus, et loom jõudis kangi üldse.

Selle katse-järgse korrelatsiooni järjepidevuse hindamiseks arvutasime iga cue-excited neuroni jaoks Spearmani auastme korrelatsiooni ergutuse suuruse ja latentsi vahel, et vajutada hooba. Me määrasime 10-i latentsuse katsetele, kus vastust ei saadud; latentsus nendes uuringutes oli seega seotud kõige kõrgema astmega. (Sarnased tulemused saadi siis, kui analüüsidest jäeti välja DS-cued kangi reageeringuta uuringud; andmed ei ole näidatud.) Kui võrdlesime eelinvesteerimisperioodi korrelatsioonikoefitsiente kombinatsioonijärgse / taastumise perioodi koefitsientidega, leidsime, et peaaegu kõik koefitsiendid olid mõlemal perioodil negatiivsed. Peale selle ei avaldanud antagonistid olulist mõju mediaankoefitsiendile ega nihutanud jaotust veelgi negatiivsemate väärtuste suunas (Joon. 4B,D). Seetõttu ei ennusta kii-ergastatud neuronite populatsioon usaldusväärselt käitumisreaktsiooni latentsust, vaid antagonisti põhjustatud vastuse latentsuse suurenemist antud uuringus prognoosivad kindlalt antagonisti mõjud löögi tekitatud ergutusele sellel katsel. Need tulemused pakuvad kindlaid tõendeid endogeense dopamiini põhjusliku rolli kohta tasule otsitava reaktsiooni jõulisuse määramisel vihjele: dopamiin suurendab NAc neuronite löögist põhjustatud ergastust, mis omakorda põhjustab hoovale lühikese latentsusega lähenemist.

Nende tulemuste alternatiivne tõlgendus on see, et vähendatud cue-äratatud erutus on vähenenud käitumusliku reageerimise tagajärg - võib-olla sellepärast, et erutus lihtsalt jälgib (või eeldab) käitumuslikku vastust, kuid ei ole selle põhjuslik. Kui see nii oleks, siis ei tohiks antagonistide kasutamine sellisel viisil, et nad ei mõjutaks käitumist, põhjustada vähendatud kihi tekitatavat ergastamist. Kuid nagu on näidatud kahes näites neuronites (Joon. 3B,D), kas D1or D2 / D3 antagonisti ühepoolne süstimine vähendas märkimisväärselt löögiga tekitatud ergastamist, kuigi ühepoolsed süstid ei muutnud käitumist. Sarnased tulemused saadi siis, kui keskmistati süstitud NAc-s salvestatud cue-herited excitations (Joonised fig. 5A, , 66A, Ipsilateraalsed histogrammid); lisaks sellele näitavad keskmised andmed, et NAc-i kontralateraalses süsteemis registreeritud neuronite poolt põhjustatud ergastused ei mõjutanud (Joonised fig. 5A, , 66A, Contralateral histogrammid). Et välistada võimalus, et injektsioonidele suunatud löögiga tekitatud ergastuse vähenemine oli tingitud käitumusliku reageeringu tõenäosuse väikestest erinevustest, kordasime analüüsi pärast kõigi katsete välistamist, mille puhul loom ei teinud hoova vajutamise vastust; saadi sarnased tulemused (andmeid ei ole näidatud; p <0.05 nii D1 kui ka D2 antagonistide puhul, Wilcoxon). Need tulemused näitavad, et antagonistide poolt indutseeritud kiitusega seotud ergastuse vähenemine ei ole tõenäoliselt käitumise halvenemise tagajärg.

Ehkki cue-indutseeritud ergastuse ajalised omadused olid neuronites üsna sarnased, olid inhibeerimised pärast alguse algust mitmekesisemad, tavaliselt ilmnesid hiljem algavad ja vähem stereotüüpsed ajakursid kui ergastused (Joonised fig. 5B, , 66B). Seega võivad ühele ajaaknale keskendunud inhibitsioonide (ja teatud määral erutuste) analüüsid jääda märkimisväärse osa signaalist. Lisaks ei suuda standardsed statistilised avastamismeetodid järjekindlalt tuvastada vähenemist väga madalate baaskütuse kiiruste, sealhulgas paljude NAc neuronite vähenemise suhtes. Nende probleemide kõrvalehoidmiseks kasutasime iga kaasatud neuroni 50 ms-i jälitusajaga konteinerite kvantifitseerimisel kõikehõlmavat lähenemisviisi, ROC AUC, mis kujutab erinevust prügikasti süütamise ja täpsuse baasjoone vahel. AUC väärtuste kuumkaardid DS-i alguspunktides (Joonised fig. 5B, , 66B) näitavad, et D1i ja D2-i antagonistide kahepoolsete ja ipsilateraalsete (kuid mitte vastassuunaliste) süstide DS-i poolt põhjustatud ergastumise vähenemine väljendus peaaegu kõigis neerude ergutuses ja esines kogu ergastusaja jooksul. Seevastu ei vähendatud pärast DS-i algust inhibeerimist. Nende mõjude kvantifitseerimiseks määrasime, kas iga AUC väärtus näitas olulist erinevust algtasemest, arvutades alglaaditud p väärtuse, mis näitab tõenäosust, et AUC proovide võtmine juhuslikult segatud baasjoone ja päästepaketi süütamise kiirustest (vt Materjalid ja Meetodid). Nagu on näidatud märkimisväärsetel neuronite osakaalul (p <0.05) ergastus või pärssimine igas prügikastis joondatud DS algusega (Joonised fig. 5C, , 66Cvasakpoolsed krundid igas veerus), antagonistide kahepoolsete ja ipsilateraalsete süstide abil vähenes ergastuste osa, kuid mitte inhibeerimine. Seda tõlgendust kinnitati statistiliselt, kui võrrelda oluliselt 1-i post-DS-i aknas märkimisväärselt põnevate ja inhibeeritud konteinerite osasid (Joonised fig. 5C, , 66C, dot-krundid). Seega vähendati D1 ja D2 antagonistide süstimisega pärast DS-i algust erutamist, kuid inhibeerimised ei olnud.

Tõepoolest, pärast teatud tüüpi süstimist suurenes märkimisväärse inhibeerimisega neuronite arv.Joonised fig. 5B,C, , 66B,C). Need ilmnevad inhibeerimised ei ole tõenäoliselt aidanud kaasa kahepoolsete antagonistide infusioonide käitumisele, kuna need ei olnud järjekindlad (nt need ilmnesid pärast kahepoolset ja vastandlikku, kuid mitte ipsilateraalset D1i antagonisti süstimist ja pärast ipsilateraalset, kuid mitte kahepoolset D2i antagonisti süstimist) ja seetõttu nad ei selgita antagonistide käitumist. Veelgi enam, need hilinenud inhibeerimised olid kõige olulisemad ∼600 ms pärast DS-i algust, aeg, mil kontrollitingimuses oli juba algatatud directed50% eesmärgipärase lähenemise käitumisest (Joon. 2B). Järelikult on ebatõenäoline, et tekkivad inhibitsioonid aitasid kaasa antagonisti poolt indutseeritud lähenemise initsiatsiooni latentsuse suurenemisele või reaktsioonivõime vähenemisele. Intrigeerivalt toimus suurem osa tekkivatest inhibitsioonidest DS-i ergastatud neuronites, tavaliselt ergutuse lõpul (kahepoolne D1 antagonist: 14 / 17 neuronid, 82%; ipsilateraalne D2 antagonist: 11 / 16 neuronid, 69%; Joonised fig. 5B,C, , 66B,C), mis on kooskõlas võimalusega, et neid vallandas antagonist-indutseeritud erutusreaktsiooni vähenemine ja toetas hüpoteesi, et DS-ergutatud neuronite põletamine on põhjuslik lähenemine lähenemise käitumise algatamisele.

NS esitlused, mis harva esinesid hoovastaja vastuseid (Joon. 1B), tekitas väikest, kuid järjekindlat ergastamist samades neuronites, mida DS (Joon. 2A). Üllatuslikult ei vähendanud D1 antagonist NS-põhjustatud erutusi, kas suurusega (Joon. 7A) või põnevate neuronite arv (Joon. 7B,C). Seevastu vähendas D2-i antagonisti süstimine nii NS-tekitatud ergastuste suurust kui ka arvu (Joon. 8). NS antagoniseeritud inhibitsioone ei vähendanud kumbki antagonist (Joonised fig. 7B,C, , 88B,C). Seetõttu on nendes tingimustes nõutav D1 retseptori aktiveerimine NAc neuronite jaoks, et tekitada vastuseks suurejoonelisele tasu-ennustavale stiimulile suurema hulga erutusi, samal ajal kui D2 retseptori aktiveerimine on vajalik nii premeerivatele kui ka neutraalsetele stiimulitele reageerimiseks.

Arvestasime võimalust, et pärast kahepoolseid infusioone vähendatud tasu otsimise käitumine võis olla tingitud tugevdamisega seotud närviprotsessi katkestamisest või tasu hedoonilisest töötlemisest. Sellised protsessid võivad hõlmata NAc neuronite alampopulatsioone, mis on inhibeeritud või põnevil sahharoosi tarbimise ajal (Nicola et al., 2004b; Roitman et al., 2005; Taha ja väljad, 2005). Kuna loomad teenisid jätkuvalt tasu pärast ühepoolset antagonisti infusiooni, suutsime kindlaks teha, kas preemia tarbimisega seotud neuronite aktiivsus sõltus dopamiini retseptori aktivatsioonist. Uurisime tulistamist viie sekundi jooksul pärast looma sisenemist prügimahutisse, ajavahemikku, mille jooksul preemia tarbimine tavaliselt toimub (Nicola, 2010). Kasutades ROC analüüsi, võrdlesime selle akna 200 ms-i prügikastide süütamist 10-i eelseadega; saadud AUC väärtuste soojuskaardid näitavad, et antagonistide süstimisel on vähe mõju kas ipsilateraalsele või kontralateraalsele süstele (Joon. 9A,C). Antagonistid ei mõjutanud ergutatud ja inhibeeritud neuronite osakaalu (Joon. 9B,D), oletades tungivalt, et tarbimisega seotud erutus ja pärssimine ei sõltu dopamiinist. Sarnased tulemused saadi siis, kui tegime sama analüüsi 50 ms-i mahutitega (andmeid ei ole näidatud).

Et välistada võimalus, et täheldatud tulemused olid tingitud mõnest muust faktorist kui antagonist (nt füüsiline häire, mis on põhjustatud süstimisest või ravimi kandja mõnest komponendist), süstisime mõnedes katsetes soolalahust. Nagu näitas neuronite näide (Joon. 10A) ja keskmisest erutusest cue-excited neuronite vahel (Joon. 10B), Soolalahuse abil ei muutunud DS-i poolt põhjustatud ergastusi; Samuti ei mõjutanud NS-i põhjustatud erutusi (Joon. 10C). Lisaks ei mõjutanud soolalahus nende neuronite osakaalu, millel oli märkimisväärne erutus ja inhibeerimine pärast DS või NS algust (Joon. 10D – G).

Lõpuks küsisime, kas dopamiiniretseptori aktiveerimine võib lubada cued lähenemise käitumist, aidates kaasa NAc neuronite algtasemele. Selle hüpoteesiga vastuolus ei olnud D1 või D2 antagonistidel märkimisväärset toimet kas DS-ergutatud või teiste NAc neuronite algtaseme põletamise kiirusele (Joon. 10H,I).

Arutelu

Need leiud viitavad mehhanismile, mille kohaselt NAc dopamiin soodustab tasu otsivat käitumist, mida põhjustavad keskkonnaalased stiimulid: dopamiini retseptori aktiveerimine hõlbustab cue-äratatud erutusi, mis omakorda soodustavad lähenemise lühiajalist algust tasuliste objektidega. Seda järeldust toetab tugevalt tähelepanek, et kahepoolne dopamiini antagonisti süstimine suurendas mõlema latentsust liikumise alustamiseks (Joon. 1D) ja vähendas kiiduga tekitatud erutuste ulatust (Joonised fig. 33​-6). Vähendatud cue-äratatud erutus ei saa olla häiritud käitumise tagajärg, sest ühepoolsed süstid ei muutnud DS-i poolt tekitatud käitumist (Joon. 1C – F), kuid süstitud kudedes on oluliselt vähenenud DS-i poolt põhjustatud erutus;Joonised fig. 3B,D, , 5,5, , 6) .6). Need ergastused olid domineeriv närvivastus NAc-s (mis ilmnes 45% -ga registreeritud neuronitest) ja mõlemad olid enne liikumise algust (Joon. 2B) ja prognoositav liikumise initsiatsiooni latentsus lühema latentsusega katsete puhul suurema tulega (Joon. 2D) (McGinty et al., 2013; Morrison ja Nicola, 2014). Seetõttu on cue-äratatud erutus nii dopamiinist sõltuv kui vajalik intensiivseks tasu otsimiseks.

Meie tulemused näitavad, et cue-äratatud erutus ja ükski teine ​​närviaktiivsus NAc-s ei ole tõenäoliselt kriitiline signaal närviahelas, mis seab eesmärgiks suunatud liikumiste latentsuse. See järeldus tuleneb tähelepanekust, et antagonistid vähendasid kiiduga tekitatavat ergastamist, vähendamata kii-tekitatud inhibeerimisi, tasustades tarbimisega seotud põletamist või baasjoone kiirust. Lisaks olid uuringud, milles antagonistide kahepoolsed süstid kõige kiiremini ergastasid, olid need, kus nad põhjustasid suurima käitumusliku kahjustuse (Joon. 4), väites kindlalt vastu võimalusele, et käitumismõjude eest vastutab mõni muu avastamata muutus neuronite kodeeringus. Seetõttu seovad meie andmed kindlalt dopamiiniretseptori aktivatsiooni NAc-s, löögist põhjustatud ergastuse suuruse ja looma latentsuse tasu otsimise algatamiseks.

Eelmine töö näitas, et VTA inaktiveerimine, mis vähendas NAc cue-kivistunud ärritusi ja inhibeerimisi, takistas loomadel ka eksponeeritud lähenemist (Yun et al., 2004). Siiski ei kõrvaldanud see uuring võimalust, et need muutused oleksid kaudsed. Siin demonstreerime, et dopamiini retseptorid, mis on kohalikud salvestatud neuronitele, on vajalikud cue-äratatud erutuseks, välistades võimaluse, et antagonisti toime tuleneb dopamiini toimest NAc-st ülesvoolu. Vastupidiselt sellele, isegi kui VTA inaktiveerimine (Cue-evuced inhibitions) vähenes.Yun et al., 2004), neid ei vähendatud kohaliku dopamiini antagonisti süstimise teel ja seetõttu ei ole need inhibeerimised tõenäoliselt tingitud dopamiini otsesest toimest NAc-s.

D1i ja D2-i antagonistide toime nii DS-i poolt tekitatud lähenemiskäitumisele kui ka DS-i põhjustatud põletamisele olid märkimisväärselt sarnased. Need tähelepanekud on kooskõlas pikaajalise NAc mikroinjektsioonikatsete reaga, kus D1 ja D2 antagonistid tekitasid meie sarnaste doosidega peaaegu eristamatuid käitumishäireid.Hiroi ja valge, 1991; Ozer et al., 1997; Koch et al., 2000; Eiler et al., 2006; Pezze et al., 2007; Lex ja Hauber, 2008; Liao, 2008; Nicola, 2010; Shin et al., 2010; Haghparast et al., 2012). Need tulemused koos kontrastiga kontrastis oleva antagonisti kontsentratsiooni vahel, mis on vajalik mõju jälgimiseks (mm) ja ravimite afiinsusele nende sihtmärkide (nm) suhtes, seavad kahtluse alla, kas ravimi toime on spetsiifiline. Kuigi efektiivne kontsentratsioon retseptoril on tõenäoliselt tunduvalt madalam kui süstitud kontsentratsioon, mis on tingitud ravimite difusioonist, ainevahetusest ja oksüdatsioonist, ei ole nende protsesside kombineeritud efektiivsus ja ajaline kulg teada. Seetõttu on üks formaalne võimalus, et nii SCH23390i kui ka raclopride käitumuslikud ja elektrofüsioloogilised mõjud on tingitud sellest, et mõlemad ravimid seovad ühte või mitut retseptorit, mis ei ole üldse seotud dopamiiniga. Selle võimaluse vastu on mitmeid tegureid. Cue-äratatud lähenemise käitumist blokeerivad mitte ainult SCH23390 ja raclopride, vaid ka laia spektriga dopamiini retseptori antagonisti flupentiksooli süstimine NAc-sse (Di Ciano et al., 2001; Saunders ja Robinson, 2012) VTA inaktiveerimise teel (Yun et al., 2004) ja NAc kahjustusega 6-hüdroksüdopamiiniga (Parkinson et al., 2002), mis tapab selektiivselt katekolamiinergilisi kiude. Veelgi enam, dopamiini tagasihaarde blokeerija, D1 või D2 retseptori agonisti või dopamiini vabastaja amfetamiini NAc süstimine suurendab ravitud lähenemise tõenäosust (Wyvell ja Berridge, 2000; Nicola et al., 2005; du Hoffmann ja Nicola, 2013). Lõpuks nõrgestatakse VTA dopamiini neuronite optogeneetilist enesestimuleerimist (käitumine, mida kahtlemata säilitab dopamiini neuronite aktiveerimine), süstides SCH23390i või raclopride NAc-sse, mis on sarnane siin kasutatavatele doosidele.Steinberg jt, 2014). On raske ette kujutada lihtsat mehhanismi, mis võiks arvestada iga sellise tulemusega, ilma et SCH23390 ja raclopride blokeeriksid lähenemist, blokeerides endogeense dopamiini toimeid.

Alternatiivne võimalus on see, et antagonistid seovad mitte ainult nende sihtretseptoreid, vaid ka sihtmärgiga dopamiini retseptoreid. 10 μm või madalamate kontsentratsioonide korral ei seondu raclopride D1-tüüpi retseptoritega (Hall et al., 1986); kõrgemaid kontsentratsioone ei ole katsetatud. Seetõttu võib raclopride olla spetsiifiline D2 / D3 retseptorite suhtes isegi meie ja teiste poolt kasutatavate süstimiskontsentratsioonide juures, eriti pärast difusiooni, ainevahetust ja oksüdatsiooni arvestamist. SCH23390-i sidumiskonstantide hinnangud D2-tüüpi retseptoritele on vahemikus 1 ja 5 μm (Bourne, 2001; Mottola et al., 2002); kuigi need väärtused viitavad sellele, et SCH23390 seondub D2 / D3 retseptoritega süstitud kontsentratsioonidel, ei ole SCH23390i funktsionaalne efektiivsus D2-tüüpi retseptorite aktiveerimise blokeerimisel dopamiiniga teadmata. Meie tähelepanek, et raclopride vähendas NS-tekitatud ergastust, samas kui SCH23390 ei toetanud ideed, et ravimid toimisid erinevatel retseptoritel, kuid ei näita lõplikult nende spetsiifilisust. Sellegipoolest, isegi kui üks või mõlemad ravimid blokeerisid mõlema retseptori tüübi, et vähendada DS-i tekitatavat ergastust, oleks see täiesti kooskõlas meie järeldusega, et vähemalt ühe dopamiiniretseptori vormi aktiveerimine on vajalik DS-i põhjustatud ergastamiseks. Seega, kuigi ravimi spetsiifilisuse küsimus jääb vastuseta, nõrgestab see küsimus vaid vähesel määral meie peamist järeldust, et dopamiin hõlbustab ligipääsetavat lähenemist, suurendades kiiduga tekitatud ergastust.

Kui tegelikult toimisid ravimid spetsiifiliselt, siis meie järeldused, et D1 ja D2 / D3 antagonistid iga vähendatud kihi tekitanud põletamine enamikus cue-excited neuronites viitavad sellele, et nende retseptorite aktiveerimine viib sünergistlikult samade neuronite ergastamisele. D1i ja D2 retseptoreid leidub suurel määral eraldatud neuronite populatsioonides NAc-s (Albin et al., 1989; Gerfen et al., 1990), sisaldavad D1-retseptoreid ekspresseerivad NAc tuum- ja kest neuronite olulised osad ka D3-retseptorite mRNA-d (Le Moine ja Bloch, 1996), mida blokeerivad D2-i antagonistid, kaasa arvatud raclopriid. D1i ja D3-i retseptorite koosekspressioon annab potentsiaalse mehhanismi, millega dopamiin võib soodustada stimuleerimist NAc neuronites sünergistliku toimega, mida blokeeriks kas D1 või D2 / 3 antagonistid (Schwartz et al., 1998). Alternatiivselt (või lisaks) võib D1i ja D2i (ja / või D3i) retseptorite vastastikmõju esineda kohaliku ahela tasandil (Goto ja Grace, 2005; Gerfen ja Surmeier, 2011). Näiteks toimib dopamiin D1 retseptoritel, et vähendada GABA vabanemist NAc neuronitele (Nicola ja Malenka, 1997; Hjelmstad, 2004) mõju, mis võib soodustada ergastamist koos D2 / D3 retseptorite aktiveerimisega spiny-neuronites (Hopf jt, 2003). Eelkõige on need mehhanismid seisukohal, et dopamiin ei stimuleeri otseselt NAc neuroneid, vaid pigem suurendab nende ärrituvust glutamatergilise sisendi suhtes; seega võiksid nad seletada, miks mitte ainult dopamiini antagonistid, vaid ka basolateraalse amygdala ja prefrontaalse koore inaktiveerimise tõttu blokeerivad neeldunud ärritused (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa et al., 2008), mis mõlemad saadavad glutamatergiliste prognooside \ tBrog et al., 1993).

SCH23390i ja raclopriidi toime sarnasused ja erinevused võivad olla tingitud kahest kontrastsest närvimehhanismist, mis hõlmavad faasilist ja toonilist dopamiini. Kuna nii D1 kui ka D2 / D3 antagonistid vähendasid DS-i tekitatavat ergastust, siis väiksemat NS-põhjustatud ergastust, mida esines samades neuronites, vähendas ainult D2 / D3 antagonist (Joonised fig. 8, , 9), 9) näib, et dopamiin soodustab stimulatsiooni väärtuse kodeerimist D1 retseptorite aktiveerimise kaudu, kuid hõlbustab D2 / D3 retseptorite kaudu kõigi vastuste (olenemata sellest, kas need on seotud väärtusliku tulemusega) tulistamist. See võib olla tingitud suurematest faasilistest dopamiini transientidest, mis on tekkinud NAc-s tasu-ennustava kui neutraalsete märkide abil (Phillips et al., 2003; Roitman et al., 2004). Kuna D2 / 3 retseptoritel on suurem afiinsus dopamiini suhtes kui D1 retseptorid, võivad väikesed NS-i poolt põhjustatud dopamiini transiendid olla piisavad ainult D2 / 3 retseptorite aktiveerimiseks, samal ajal kui tasu ennustavad DS-d võivad tõsta dopamiini kontsentratsiooni tasemeni, mis on piisavalt kõrge D1 retseptorite aktiveerimiseks (Grace, 1991).

Alternatiivselt võib kiihtunud ergastuse suurust reguleerida pigem toonik, mitte faasiline dopamiin. Toonilised dopamiini tasemed võivad kajastada tegevusetuse võimalikke kulusid (Niv et al., 2007), seades sellega operandi jõudluse jõu. Seega, kui saavutatakse piisavalt kõrged toonilised dopamiini tasemed, võivad aktiveeruda piisavad dopamiini retseptorid, et hõlbustada cue-äratatud ergutust ja vähendada tasuvust nõudva lähenemise latentsust. Sarnane mehhanism võib samuti olla aluseks NAc dopamiini hästi teadaolevale panusele kasutamata operandi ülesannete täitmisel, mis nõuavad suurt pingutust (Salamone ja Correa, 2012), kus dopamiini katkestus suurendab latentse lähenemist operandumile lähenemiseks (Nicola, 2010). Kaudsed välised märgid (nt hoova nägemine) või sisemised vihjed (nt ajastusest või näljast tulenevad) võivad käivitada põnevate NAc neuronite lähenemise suuremal määral, kui alternatiivkulud ja dopamiini tasemed on kõrged.

Kokkuvõttes näitavad meie tulemused, sõltumata spetsiifilisest farmakoloogilisest mehhanismist, et NAc dopamiin soodustab tasu otsivat käitumist, tõstes NAc neuronite ergastamist tähtsateks keskkonnaalasteks stiimuliteks. Selle ergastuse ulatus määrab subjekti latentsuse, et algatada lähenemise vastus. Selle mehhanismi abil reguleerib dopamiin nii kiusatud tasu otsimise jõudu kui ka tõenäosust.

Allmärkused

viited