Proc Natl Acad Sci US A. 2007 Mar 20, 104 (12): 5181-6. Epub 2007 Mar 9.
Ventura R, Morrone C, Puglisi-Allegra S.
allikas
Santa Lucia Sihtasutus, Euroopa Ajuuuringute Keskus (CERC), Via del Fosso di Fiorano 65, 00143 Rooma, Itaalia. [meiliga kaitstud]
Abstraktne
Hiljutised tõendid näitavad, et rahuldust andvad ja vastumeelsed stiimulid mõjutavad samu aju piirkondi, kaasa arvatud mediaalne prefrontaalne ajukoor ja tuumakinnitus. Kuigi teadaolevalt reageerib tuumaklundid olulistele stiimulitele, olenemata nende hedoonilisest valentsist, selektiivse suurenenud dopamiini vabanemisega on vähe teada prefrontaalse ajukoorme rollist tasustamis- ja vastumeelsusega seotud motivatsioonis või seotud neurotransmitterites. Siin leiame, et selektiivne norepinefriini depletsioon hiirte mediaalse prefrontaalses ajukoores kõrvaldas noradrenaliini vabanemise prefrontaalse ajukoorme ja dopamiini poolt tuumade accumbensi poolt põhjustatud suurenemise tõttu, mida indutseeris toit, kokaiin või liitiumkloriid ja mis vähendasid mõlema liitiumist põhjustatud kohanemist. kloriid (vastumeelsus) ja toit või kokaiin (eelistus). See on tõendusmaterjal selle kohta, et prefrontaalne kortikaalne norepinefriini ülekanne on vajalik motiveeriva omandiõiguse omistamiseks nii premeerimis- kui ka vastumeelsusega seotud stiimulitele dopamiini moduleerimisel tuuma accumbensis, aju piirkonnas, mis on seotud kõigi motiveeritud käitumistega.
Loomadel ja inimestel on kalduvus otsida hüvesid ja vältida karistusi. See selgelt kohanduv käitumine tähendab võimet esindada stiimulite väärtust ja karistamist, luua nende kohta prognoose ja kasutada neid prognoose käitumise juhtimiseks (1). Niivõrd, kuivõrd emotsioone saab määratleda kui „tugevdajate (jutud ja karistused) poolt esile kutsutud riike” (2), võib motiveerivalt rahuldavate või aversiivsete stiimulite töötlemisega seotud ajupiirkondade mõistmine olla oluline inimeste emotsionaalse puudujäägi mõistmiseks.
Hiljutised andmed näitavad, et tuumad accumbens (NAc) ja prefrontal cortex (pFC) moodustavad ühise substraadi nii rahuldavate kui ka aversiivsete stiimulite (3 – 7) töötlemiseks. Ventral striatum (või NAc) on seotud eesmärgipärase käitumise motiveeriva kontrolli aluseks oleva informatsiooni töötlemisega ning inimeste ja loomade uuringud toetavad selle aju piirkonna üldist rolli nii premeerivate kui ka aversiivsete stiimulite töötlemisel olenemata valentsist (3 – 8 ).
Veelgi enam, suur hulk tõendeid viitab sellele, et pFC on otseselt seotud nii eesmärgipärase käitumisega kui ka afektiivse töötlemisega (1, 9). Kuigi dopamiini ülekandmine NAc-s on pakutud vahendama jagatud „motivatsioonikatsetust” positiivses ja negatiivses valentsis (3, 6), on pFC roll selles protsessis ja kaasatud neurokeemiline substraat veel teadmata.
Norepinefriini ülekannet pFC-s aktiveerivad aversiivsed stiimulid (10, 11) ja aversiivsed ja konditsioneeritud isuärritused (12, 13). Lisaks on hiljuti näidatud, et noradrenaliin mediaalse pFC-s (mpFC) osaleb mõningate tavapäraselt kuritarvitatavate ravimite tasuvates mõjudes, moduleerides dopamiini vabanemist NAc-s (14, 15). See viitab sellele, et prefrontaalne kortikaalne norepinefriini ülekanne kaasab dumbamiini, et töödelda motiveerivalt olulisi stiimuleid.
Siin kasutasime hiiri kasutades, et hinnata, kas prefrontaalne kortikaalne norepinefriini / mesoaccumbens dopamiini süsteem on ühine närvi substraat, mis on seotud positiivselt positiivsete ja negatiivsete stiimulite töötlemisega. Täpsemalt uurisime, kas mepFC-d sisaldav norepinefriin on dopamiinergilise mesolimbilise süsteemi moduleeriva toimega vajalik motivatsioonikohasuse omistamiseks premeerimis- ja vastumeelsusega seotud stiimulitele.
Kuna kogemus on mis tahes stimulaatori (7) motivatsiooniefekti peamine määrav tegur, hindasime esmase kokkupuute mõju loomuliku (maitsva toidu, piimašokolaadi) ja farmakoloogiliste (kokaiini) stiimulite ning aversiivse farmakoloogilise stiimuli mõjule [liitiumkloriid (LiCl)] prefrontaalse kortikaalse norepinefriini ja dumbamiini vabastamise teel intratserebraalse mikrodialüüsi teel. Lisaks sellele, et kindlaks teha, kas norepinefriini prefrontaalne ülekanne reguleerib suurenenud dumbamiini väljavoolu, mis on põhjustatud esimestest kokkupuutest nende motivatsiooniliselt oluliste stiimulitega, hindasime ka selektiivse norepinefriini ammendumise mõju mpFC-s dopamiini vabanemisele NAc-s ja norepinefriini vabanemist mpFC-s, mis on esile kutsutud esimese kokkupuute korral nendele stiimulitele.
Lõpuks uurisime selektiivse noradrenergilise prefrontaalse ammendumise mõju šokolaadi ja kokaiini poolt indutseeritud konditsioneeritud kohtade eelistustele (CPP) ja LiCl poolt indutseeritud konditsioneeritud koha aversioonile (CPA). Selle uuringu jaoks valiti kohanemisprotseduur, sest see võimaldas hinnata konditsioneeritud isuäratavate ja aversiivsete omaduste omandamist esmaste hüvede ja aversiivsete sündmustega seotud stiimulite suhtes ning seetõttu, et suur hulk tõendeid näitab, et see on usaldusväärseks meetmeks protsesside aluseks stiimulite motivatsiooni omistamine (3, 16).
TULEMUSED
Eksperiment 1.
Et hinnata, kas esmakordne kokkupuude nii rahuldust pakkuvate kui ka aversiivsete ärritavate mõjuritega mõjutab prefrontaalset norepinefriini ja dumbamiini väljavoolu, hindasime intratserebraalse mikrodialüüsi abil süsteemse kokaiini või LiCl ja šokolaadi tarbimise mõju norepinefriini vabanemisele mpFC-s ja dopamiini väljavoolus NAc-s. Lisaks selleks, et teha kindlaks, kas kortikaalne noradrenergiline ülekanne on vajalik dopamiini dopamiini väljavoolu jaoks, mis on esile kutsutud nende motivatsiooniliselt oluliste stiimulite poolt, hindasime selektiivse noradrenergilise kadumise mõju kokaiini, šokolaadi ja LiCl-i poolt indutseeritud dumbamiinivastusele. Kokaiin, šokolaad ja LiCl tekitasid ajast sõltuva norepinefriini väljavoolu suurenemise häbistatavate rühmade mpFC-s, saavutades maksimaalse 200% suurenemise 40 min, ≈70% juures 120 min ja ≈100% 60 min. (Joonis 1a). Kuigi on teatatud laialdaselt noradrenaliini suurenenud vabanemisest pFC-s kokaiinile reageerimisel, on see teada, et see on esimene raport suurenenud norepinefriini väljavoolust, mis on põhjustatud esmakordsel kokkupuutel šokolaadiga või süsteemse LiCl-ga mpFC-s. Need stiimulid andsid paralleelselt dopamiini väljavoolu paralleelselt suurenenud varjundiga ravitud loomade NAc-s (joonis 1b), nõustudes seisukohaga, et sellel alal on oluline roll oluliste stiimulite töötlemisel olenemata nende valentsist (3 , 6). Hinnati ka selle kadumise mõju norepinefriini vabanemisele mpFC-s. Prefrontaalne norepinefriini ammendumine saadi prefrontaalsete kortikaalsete norepinefriini afferentide (norepinefriini kahanenud rühmade) selektiivse neurotoksilise kadumisega mpFC-s pärast dopamiini kaitsmist selektiivse imendumise inhibiitori poolt. See meetod põhjustas norepinefriini (≈90%) kudede taseme põhjaliku kadumise, jättes dopamiini tasemed praktiliselt muutumatuks. Kontrollloomadel (paralleelselt töödeldud rühmadel) tehti sama ravi nagu noradrenaliini kadunud hiired, kuid nad said intratserebraalset vehiiklit. (Norepinefriini koe tasemed olid järgmised: paralleelselt töödeldud rühm, märja kude 698 ± 26 ng / g; norepinefriini kahanenud rühm, märja kude 63 ± 17 ng / g. Dopamiini koe tase oli järgmine: paralleelselt töödeldud rühm, 203 ± 18 ng / g niiske kude, norepinefriini kahanenud rühm, 189 ± 16 ng / g märgkoe.)
Joon. 1.
Preftoorne kortikaalne noradrenaliini vähenemine rakuvälisel norepinefriinil mpFC-s ja dopamiin NAc-s. Rakuväline norepinefriin (NE) mpFC-s (a) ja dopamiin (DA) NAc-s (b) fiktiivravi saanud või noradrenaliinivaegusega loomadel, kellele on süstitud soolalahust, (veel ...)
Selektiivne norepinefriini ammendumine mpFC-s halvendas nii ravimite kui ka šokolaadi poolt esilekutsutud dopamiini ja prefrontaalse kortikaalse noradrenaliini vabanemise suurenemist (joonis 1), kuigi see ei mõjutanud olulisel määral ekstratsellulaarset dopamiini NAc-s (kontrollitud rühm, 1.35 ± 0.15 pg per 20 μl; norepinefriini ammendunud rühm, 1.29 ± 0.18 pg per 20 μl) või basaalne ekstratsellulaarne norepinefriin mpFC-s (sham-rühm, 1.31 ± 0.18 pg 20 μl; Dopamiini keskmised baasväärtused NAc-s ja norepinefriinis mpFC-s iga rühma kohta [soolalahus, kokaiin (1.26 mg / kg), LiCl (0.17 meq / kg) ja šokolaad] ei erinenud oluliselt
Meie tulemused näitavad, et terved noradrenergilised ülekanded mpFC-s on vajalik tingimus dopamiini vabanemise stimuleerimiseks, mis on põhjustatud nii tasuvates kui ka aversiivsetes stiimulites NAc-s, mis viitab tugevalt selle peamisele rollile motiveerivas ahelas.
Eksperiment 2.
Et uurida, kas norepinefriini prefrontalülekanne on vajalik konditsioneeritud isuäratavuse ja aversiivsete omaduste omandamiseks esmaste hüvede ja aversiivsete sündmustega seotud stiimulite suhtes, hindasime selektiivse prefrontaalse norepinefriini ammendumise mõju kohale konditsioneerimisel.
Prefrontaalne noradrenergiline ammendumine kaotas nii kokaiini kui ka šokolaadi poolt indutseeritud CPP, samuti LiCl poolt indutseeritud CPA. Seega, kuigi varjatud loomad eelistasid kokaiini- või šokolaadipaariga olulist eelist ja olulist vastumeelsust LiCl-ga seotud kambriga (joonis 2a), ei näidanud noradrenaliini kadunud loomad kummagi sektsiooni eelistamist (joonis 2b ).
Joon. 2.
Kortikaalse eelne norepinefriini vähenemine koha konditsioneerimisel. Toiduainete tarbimise (1 g piimašokolaadi; näivaga ravitud rühm, n = 8; noradrenaliinivaegusega rühm, n = 8) ja soolalahuse süsteemse süstimise (Sal) (näivaga töödeldud rühm, (veel ...) mõju
Pange tähele, et esialgsetes katsetes täheldasime, et nii ravitud loomade CPP kui ka CPA olid eristamatud naiivsete loomade omadest. Loomadel, kes olid mõlemas kambris kogenud soolalahust, ei esinenud kumbagi sektsiooni eelistust, sõltumata kahjustuse seisundist (varjatud või norepinefriini ammendunud). Kokaiini, šokolaadi või LiCl-ga ravitud norepinefriini kahanenud loomade käitumine oli sarnane loomadega, kellel oli treeningu ajal ainult sõiduki lahus; st nad ei näidanud kumbagi sektsiooni eelistust.
ARUTLUS
Siin me esitame tõendeid selle kohta, et prefrontaalne kortikaalne norepinefriini ülekandumine dopamiini moduleerimise kaudu NAc-s on vajalik tingimus motivatsioonilisuse omistamiseks nii premeerimis- kui ka vastumeelsusega seotud stiimulitele.
Esiteks, kuna eelnev kogemus on mis tahes stimulaatori (7) motivatsiooniefekti peamine määrav tegur, hindasime intratserebraalse mikrodialüüsi abil esimese süsteemse kokaiini või LiCl-i kokkupuute mõju, samuti šokolaadi tarbimise mõju noradrenaliinile või dopamiinile. vabastamist vastavalt mpFC-s ja NAc-s. Kokaiin, šokolaad ja LiCl andsid ajast sõltuva dopamiini suurenemise nii aeglaselt kui ka eellasravi saanud norepinefriini väljavoolus. Norepinefriini ülevoolu märkimisväärne suurenemine ilmnes šampooniga ravitud 20-i miniravi mpFC-s; seejärel ülevool tagasi algtaseme tasemele ja sellele järgnes suur püsiv suurenemine. Kuigi see kahefaasiline šokolaadiga indutseeritud norepinefriini suurenemine mpFC-s ei ole paralleelselt dopamiini suurenemisega NAc-s, oli esialgne suurenemine tõenäoliselt seotud maitsva toidu mõjuga ja dopamiini suurenemisega NAc-s. Teisest küljest võib teine suur kasv tähendada ajukoormuse neurokemilist korrelatsiooni, mis on vajalik toidu tasu (17) otsimisega seotud ruumiandmete töötlemiseks. Tegelikult on välja pakutud, et suurenenud norepinefriini väljavool toimib suure motivatsiooniklassiga stiimulite (17) olemasolu märkimiseks. Seega võib see suurenenud norepinefriini väljavool lubada selektiivset tähelepanu, mis on vajalik täiendava maitsva toidu otsimiseks ja võib aidata kaasa toiduga seotud paaridele konditsioneeritud isuärasuste omandamisele. Samas ei saa välistada toidu tarbimise postestesteerivat toimet noradrenaliinile.
Kuigi laialdaselt on teatatud suurenenud dopamiini vabanemisest NAc-s, mis on põhjustatud rahuldavast või aversiivsest stiimulist ja suurenenud norepinefriini vabanemisest pFC-s kokaiini tulemusena, on meie teada, et see on esimene raport suurenenud norepinefriini väljavoolust, mida indutseeris šokolaadiga kokkupuude või LiCl mpFC-s. Kõige tähtsam on see, et me näitame siin, et eelpool kirjeldatud kortikaalne noradrenergiline ülekanne on vajalik dopamiini väljavoolu jaoks, mida indutseerib esimene motivatsiooniliselt esile kutsutud stiimul. Tegelikult ei ilmnenud norepinefriini ammendunud hiirtel nii prefrontaalse norepinefriini kui ka dumbamiini dopamiini väljavoolu olulist suurenemist. MepFC-s sisalduv norepinefriin võib aktiveerida mesoaccumbens'i dopamiini vabanemise läbi erutava prefrontaalse kortikaalse projitseerimise ventral tegmental area dopamiini rakkudesse (18, 19) ja / või kortikakumbaliste glutamatergiliste projektsioonide (20) kaudu. Lisaks võib ette näha pFC-projektsioonide rolli lookus coeruleus'e eksitatoorse mõju avaldamisel, kuna see tuum on näidanud, et see aktiveerib ventral tegmentaala dopamiini neuronid (21-23), mis võib viia suurenenud dopamiini vabanemiseni NAc-s.
Seega näitavad meie tulemused, kooskõlas eelmiste aruannetega, et nii tingimusteta rahuldust andvad kui ka aversiivsed stiimulid suurendavad norepinefriini väljavoolu mpFC-s (10 – 15) ning dopamiini vabanemist NAc-s (3, 24). Kõige tähtsam on siiski see, et nad näitavad, et terved noradrenergilised ülekanded mpFC-s on vajalik tingimus dopamiini vabanemise stimuleerimiseks, mis on põhjustatud nii tasuvates kui ka aversiivsetes farmakoloogilistes ja looduslikes stiimulites NAc-s. Seetõttu osutavad nad prefrontaalsele norepinefriinile ja dopamiini ülekandumine närvisüsteemina, mille aktiveerimine tingimusteta rahuldust pakkuvate ja aversiivsete stiimulite poolt on tõenäoliselt motivatsioonikeskkonna substraat. Seda vaadet toetavad käitumiskatsete tulemused prefrontaalse norepinefriini ammendumise mõjude kohta kokaiini-, šokolaadi- või LiCl-indutseeritud kohanemisele.
Seega on selle uuringu teine oluline järeldus, et prefrontaalne kortikaalne norepinefriini depletsioon kahjustab nii kokaiini või toiduga indutseeritud CPP-d kui ka LiCl poolt indutseeritud CPA-d. Kuigi varjatud loomad eelistasid kokaiini- või šokolaadipaariga olulist eelist ja loomade olulist vastumeelsust LiCl-ga seotud sektsiooni suhtes, ei näidanud noradrenaliini kadunud loomad kummagi sektsiooni eelistamist, näidates seega, et intaktset prefrontaalset kortikaalset norepinefriini ülekannet on vaja konditsioneeritud omaduste omandamiseks stimuleerivatele stiimulitele, mis on seotud peamiste rahuldavate või aversiivsete sündmustega kohapealses korras.
Antud tulemused näitavad, et prefrontaalses kortikaalses norepinefriini ammendunud hiirtes ei võimaldanud norepinefriini vabanemine, mis oli tingitud paljastavate ja aversiivsete stiimulite (kokaiin, toit, LiCl, tingimusteta stiimul) kokkupuutest, tinginud motiveeriva atribuudi omistamise konditsioneeritud stiimulile (ruumiline muster) ajal sidumisseansid. Samuti pange tähele, et prefrontaalse norepinefriini ammendumine ei mõjutanud mitte assotsiatiivseid ega mnemonilisi protsesse, sest nagu varem näidatud, osutusid norepinefriini kahanenud loomad võimekaks passiivse vältimise ülesande (15) õppimisele ja konteksti seostamisele raviefektidega (14). Siiski on vaja täiendavat uurimist, et mõista prefrontaalsete kortikaalsete norepinefriini kahanenud loomade kahjustuste täpset iseloomu.
Dopamiinergilist ülekannet NAc-s peetakse vahendajaks või tasu õppimise mõningate aspektide hedooniliseks mõjuks (vt ülevaadet 25). Meie tulemused, kokkuleppel erineva vaatega (3), näitavad, et dopamiini ülekandumine NAc-s mängib rolli nii positiivses kui ka aversiivselt motiveeritud käitumises; mis kõige tähtsam, aga nad näitavad, et seda motivatsiooniprotsessi juhib prefrontaalne kortikaalne norepinefriin. Tegelikult toodab selektiivne prefrontaalne norepinefriini ammendumine nii kokaiini- kui ka šokolaadiga indutseeritud CPP ja LiCl-indutseeritud CPA plokki ning nende dopamiini vabanemise kahjustust NAc-s, mida indutseerivad kontroll-hiirtel need olulised stiimulid, näidates seega, et noradrenergiline prefrontaalne ülekanne modulatsiooni kaudu Dopamiini vabastamine NAc-s on vajalik nii tasu kui ka vastumeelsusega seotud stiimulite motiveerivaks töötlemiseks.
Kokkuvõttes näitavad praegused käitumuslike ja mikrodialüüsi eksperimentide tulemused, et prefrontaalne norepinefriini ülekanne ei vahenda mitte ainult tavapäraselt kuritarvitatavate ravimite rahuldavaid omadusi, nagu soovitasid varasemad uuringud (14, 15), vaid on vajalik motiveeriva omandiõiguse omistamiseks nii tasu kui ka ärritusega seotud stiimulid, mis täiendavalt näitavad, et sõltuvust tekitavad ravimid, samuti aversiivsed farmakoloogilised stiimulid, kasutavad sama neurobioloogilist mehhanismi kui looduslikud stiimulid.
Kokkuvõtteks võib öelda, et meie andmed laiendavad varasemaid järeldusi, mis osutavad mesolimbilisele dopamiinergilisele süsteemile kui „motivatsioonisüsteemile”, mis on seotud kõigi motiveeritud käitumiste (3, 6, 26). Nad näitavad ka seda, et see süsteem on norepinefriini prefrontaalse kortikaalse kontrolli all, toetades seega seisukohta, et rahuldavad ja aversiivsed stiimulid mõjutavad sarnaseid radasid KNS-is (7).
Meie tulemused annavad ülevaate tasu ja vastumeelsuse neurobioloogiast, sest nad näitavad, et nii rahuldust pakkuvate kui ka aversiivsete esilekutsuvate stiimulite töötlemine hõlmab samu aju piirkondi; st nad viitavad prefrontaalsele noradrenergilisele ja dumbamiinergilisele ülekandele kui ühisele närvisüsteemile. Mõjutavate või aversiivsete stiimulite poolt aktiveeritud neurotransmitterite süsteemide ja nende molekulaarsete mehhanismide mõistmine aitab luua aluse positiivsete ja negatiivsete emotsioonidega seotud närvisüsteemide toimimise selgitamiseks.
MATERJALID JA MEETODID
Loomad.
Inimese C57BL / 6JIco tüve (Charles River Laboratories, Wilmington, MA) hiiri, keda kasutatakse tavaliselt katsete ajal närvisüsteemi käitumise fenotüüpimisel 8-9, hoiti eelnevalt kirjeldatud viisil (14, 15). Iga katserühm koosnes kuuest kuni kaheksale loomale. Kõik katsed viidi läbi kooskõlas Itaalia siseriikliku õigusega (Decreto Legisative No. 116, 1992), mis reguleerib loomade kasutamist uurimistööks.
Narkootikumid.
Kloorhüdraat, 6-hüdroksüdopamiin (6-OHDA), GBR 12909, kokaiinvesinikkloriid ja LiCl osteti firmalt Sigma-Aldrich (St. Louis, MO). Kokaiin (20 mg / kg), LiCl (3.0 meq / kg), kloorhüdraat (350-450 mg / kg) ja GBR 12909 (15 mg / kg) lahustati soolalahuses (0.9% NaCl) ja süstiti ip 10 ml / kg. 6-OHDA lahustati soolalahuses, mis sisaldas naatriummetabisulfiiti (0.1 M). Toidueksperimentide puhul oli tasu piimašokolaad (1 g; Nestlé, Vevey, Šveits).
Mikrodialüüs.
Loomad tuimastati kloraalhüdraadiga (450 mg / kg), mis oli paigaldatud stereotaksilisse raami (David Kopf Instruments, Tujunga, CA), mis oli varustatud hiire adapteriga ja implanteeriti ühepoolselt juhtkanüüliga (roostevaba teras, võlli välisläbimõõt 0.38 mm). Metalant AB, Stockholm, Rootsi) mpFC-s või NAc-s (14, 15). Juhtkanüüli pikkus oli mpFC jaoks 1 mm ja NAc puhul 4.5 mm. Juhtkanüül kinnitati epoksüliimiga ja edasise stabiliseerimise jaoks lisati hambatsement. Bregma koordinaadid [mõõdetud vastavalt Franklini ja Paxinos (27) meetoditele] olid järgmised: + 2.52 anteroposterior ja 0.6 külgmised mpFC ja + 1.60 anteroposterior ja 0.6 külgsuunas NAc jaoks [enamasti sh shell-alajaotus (27)]. Sond (dialüüsi membraani pikkus 2 mm jaoks mpFC ja 1 mm jaoks NAc jaoks ja 0.24 mm välisläbimõõt, MAB 4 cuprophane mikrodialüüsi sond; Metalant AB) sisestati enne mikrodialüüsi katset 24 h. Loomad anesteseeriti kergelt kloraalhüdraadiga (350 mg / kg), et hõlbustada mikrodialüüsi sondi manuaalset sisestamist juhtkanüülisse. Loomad tagastati oma kodu puuridesse. Väljund- ja sisselaske sondi torud olid kaitstud kohaliku parafilmi abil. Membraane testiti dopamiini ja norepinefriini in vitro taastumiseks (suhteline taastumine oli järgmine: dopamiin, 10.7 ± 0.82%; norepinefriin, 12.2 ± 0.75%; n = 20) taaskasutamise kontrollimiseks eelneval päeval.
Mikrodialüüsi sond ühendati CMA / 100 pumbaga (Carnegie Medicine, Stockholm, Rootsi) PE 20 toru (Metalant AB) ja ultralow pöördemomendiga kahekanalilise vedeliku pöörleva seadme kaudu (mudel 375 / D / 22QM; Instech Laboratories, Plymouth Meeting, PA) vaba liikumise võimaldamiseks. Kunstlik tserebrospinaalvedelik (147 mM NaCl / 1 mM MgCL / 1.2 mM CaCl2 / 4 mM KCl) pumbati läbi dialüüsisondi konstantsel voolukiirusel 2 μl / min. Katsed viidi läbi 22–24 tundi pärast sondi paigaldamist. Iga loom pandi ringikujulisse puuri, mis oli varustatud mikrodialüüsi seadmetega (Instech Laboratories) ja mille põrandal oli kodune puuriit. Dialüüsi perfusiooni alustati tund hiljem. Pärast dialüüsi perfusiooni algust jäeti hiired häirimata ~ 1 tunniks enne baasproovide kogumist. Baaskontsentratsiooniks võeti vahetult enne töötlemist kogutud kolme proovi keskmine kontsentratsioon (variatsioon <2%). Enne mikrodialüüsi eksperimentide alustamist määrati hiired ühte rühma (soolalahus, kokaiin, šokolaad või LiCl) erinevatesse ravimeetoditesse (näivtöödeldud või noradrenaliiniga ammendatud). Toiduga katsetamiseks paigutati loomad toidupuuduse graafikusse (10) 28 päeva enne katsete algust.
Dialysaat koguti iga 20 min minuti kohta 120i (kokaiini ja LiCl rühmade puhul) või 160 (toidugruppide puhul) min. Esitatakse ainult andmed hiirtelt, kellel on õigesti paigutatud kanüül. Paigutusi hinnati metüleensinise värvimisega. Kakskümmend mikroliitrit dialüsaadi proove analüüsiti HPLC abil. Ülejäänud 20 μl hoiti võimaliku järgneva analüüsi jaoks. Kontsentratsioone (pg per 20 μl) ei korrigeeritud sondi taastumise suhtes. HPLC süsteem koosnes Alliance HPLC süsteemist (Waters, Milford, MA) ja kulometrilisest detektorist (mudel 5200A; Coulochem II, ESA, Chelmsford, MA), mis oli varustatud konditsioneerimisrakuga (M 5021) ja analüütilise rakuga (M 5011). . Konditsioneerimisrakk määrati 400 mV-le, elektrood 1 seadistati 200 mV-le ja elektrood 2 seadistati -250 mV. Kasutati Nova-Pack C18 kolonni (3.9 x 150 mm; Waters), mida hoiti 33 ° C juures. Voolukiirus oli 1.1 ml / min. Liikuv faas oli nagu eelnevalt kirjeldatud (14, 15). Analüüsi tuvastamise piiriks oli 0.1 lk.
Norepinefriini ammendumine mpFC-s.
Anesteesiat ja kirurgilist komplekti on kirjeldatud eespool. Dopamiinergiliste neuronite kaitsmiseks süstiti loomadele enne 12909-OHDA mikroinjektsiooni GBR 15 (30 mg / kg) 6 min. 6-OHDA kahepoolne süstimine (1.5 μg 0.1 μl iga 2 min jaoks mõlemale küljele) valmistati mpFC-ks [koordinaadid olid + 2.52 anteroposterior, ± 0.6 külgmised ja −2.0 ventral bregma suhtes (27)] läbi roostevabast terasest kanüül (0.15 mm välisläbimõõt; Unimed, Lausanne, Šveits), mis on ühendatud 1-μl süstlaga polüetüleentoru abil ja mida juhib CMA / 100 pump. Pärast infusiooni lõppu jäi kanüül täiendava 2 minuti jooksul paika. Hooldatud loomi töödeldi sama raviga, kuid said intratserebraalset sõidukit. Loomi kasutati mikrodialüüsi või käitumiskatsete jaoks 7 päeva pärast operatsiooni.
Norepinefriini ja dopamiini koe taset mpFC-s hinnati vastavalt eelnevalt kirjeldatule (14, 15), et hinnata ammendumise ulatust.
Koht Konditsioneerimine.
Käitumiskatsete läbiviimiseks kasutati kohapuhastusseadet (14, 15, 29). Seade koosnes kahest hallist pleksiklaasikambrist (15 × 15 × 20 cm) ja keskjooksust (15 × 5 × 20 cm). Kaks liugust (4 × 20 cm) ühendasid alley kambrite külge. Igas kambris kasutati konditsioneeritud stiimulitena mustast pleksiklaasist valmistatud ja kolmemõõtmelisi paralleelselt paralleelselt (5 × 5 × 20 cm), mis on valmistatud mustast pleksiklaasist ja mis on paigutatud erinevatesse mustritesse (mis katavad alati sama kambri pinda). Loomi kasutati käitumiskatsetes 7 päeva pärast operatsiooni. Enne konditsioneerimist omistati hiirtele igas rühmas üks erinevast ravist (soolalahus, kokaiin, šokolaad või LiCl) (varjatud või norepinefriini ammendunud).
Paigutamise protseduuri kirjeldati eelnevalt (14, 15). Lühidalt, päeval 1 (pretest) olid hiired vabad uurima kogu seadet 20 min jaoks. Järgmiste 8i päevade jooksul (konditsioneerimise faas) piirati hiirt iga päev 40 min vaheldumisi ühes kahest kambrist. Farmakoloogiliste stiimulitega konditsioneerimiseks paigutati konditsionatsioonifaasi ajal üks mustritest järjekindlalt soolalahusega ja teine kokaiiniga (20 mg / kg ip, CPP) või LiCl (3.0 meq / kg ip, CPA). Need doosid valiti eelnevate uuringute põhjal, mis näitasid, et C57BL / 6JIco hiirtel on tugevam CPP 20 mg / kg (30, 31) kokaiini annuse korral ja CPA testis 3.0 meq / annuse LiCl annuse suhtes vastumeelsus. kg (32). Kontrollrühma loomade puhul olid mõlemad kambrid soolalahusega seotud. CPP-ga koos toiduga on üks mustrid pidevalt seotud standardtoiduga (1 g hiire standardse toitumisega) ja teine maitsva toiduga (1 g piimašokolaadiga). Loomad paigutati enne konditsioneerimise alustamist toidupiirangu ajakavale (28) 4. See ajakava kestis kogu konditsioneerimise ajal.
Kõigi kohakonditsioneerimiskatsete puhul olid paaristamised tasakaalus nii, et kummagi katserühma poolele oli tingimusteta stiimul (kokaiin, šokolaad või LiCl) seotud ühe kahest mustrist; kummagi rühma teise poole jaoks oli tingimusteta stiimul seotud teise mustriga. CPP või CPA ekspressiooni testimine viidi läbi 10. päeval eeltestimise protseduuri abil. Käitumisandmeid kogus ja analüüsis EthoVisioni täisautomaatne videojälgimissüsteem (Noldus, Wageningen, Holland). Lühidalt, eksperimentaalse süsteemi salvestab CCD videokaamera. Seejärel digiteeritakse signaal (riistvaraseadmega, mida nimetatakse raami haarajaks) ja edastatakse arvuti mällu. Hiljem analüüsitakse digitaalandmeid tarkvara EthoVision abil, et saada „veedetud aeg” (sekundites), mida kasutatakse lähteandmetena iga subjekti aparaadi igas sektoris eelistuste skooride jaoks.
Statistika
Koht konditsioneerimine.
Asukohakonditsioneerimiskatsete jaoks teostati statistilised analüüsid, arvutades aja (sekundites), mis kulus keskel (keskel), ravimi / šokolaadipaariga (paaris) ja soolalahuse / standardse toiduga seotud (paarimata) sektsioonides testipäeval. Nende loomade puhul, kes saavad mõlema kambriga soolalahust, identifitseeriti paarikamber esimesena, millele nad olid avatud.
Selektiivse prefrontaalse kortikaalse norepinefriini ammendumise mõju kohale konditsioneerimisel.
Asukohakonditsioneerimiskatsete andmeid analüüsiti korduva mõõtmisega ANOVA-ga, kasutades ühte faktorit (eeltöötlus, kaks taset: paralleelselt töödeldud ja norepinephrinedepleted) ja ühte faktorit (paaristamine, kolm taset: keskus, paaritud ja paaritu) iga töötluse puhul [ soolalahus / soolalahus, soolalahus / kokaiin (20 mg / kg), soolalahus / LiCl (3 meq / kg) ja standardne toit / šokolaad]. Kuna olulised võrdlused on need, mis on seotud paaris- ja paralleelsete kambrite vahel, tehti nendes kambrites veedetud aja keskmised võrdlused, kasutades korduvaid mõõtmisi ANOVA igas rühmas.
Kahesuunaline ANOVA näitas kokaiini olulist eeltöötlust × paaristavat interaktsiooni [F (2, 28) = 3.47; P <0.05], LiCl [F (2, 28) = 4.55; P <0.05] ja šokolaad [F (2, 28) = 3.5; P <0.05].
Korduvate meetmete ANOVA igas rühmas näitas paaristeguri olulist mõju ainult näivaga ravitud loomadele, kellele süstiti kokaiini [F (1, 14) = 24.3; P <0.0005], LiCl [F (1, 14) = 10.3; P <0.01] või šokolaad [F (1, 14) = 7.31; P <0.05].
Norepinefriini ammendumine mpFC-s.
Prefrontaalse noradrenaliini ammendumise mõju dopamiini ja noradrenaliini koetasemele mpFC-s analüüsiti kahesuunalise ANOVA abil. Tegurid olid järgmised: kahjustus (kaks taset: näiv töödeldud ja noradrenaliin on ammendatud) ja katse (kaks taset: käitumuslikud ja mikrodialüüsi katsed). Individuaalsed rühmadevahelised võrdlused viidi läbi, kui see oli asjakohane, post hoc testiga, Duncani mitmekordse testiga. Statistilised analüüsid tehti käitumuslike ja mikrodialüüsi katsete andmetel. Prefrontaalse noradrenaliini vähenemise mõju dopamiini ja noradrenaliini kudede tasemele mpFC-s näitas kahepoolne ANOVA olulist kahjustuse efekti ainult noradrenaliini suhtes [F (1, 188) = 2.02; P <0.0005], kuid puuduvad eksperimentaalsed mõjud.
Mikrodialüüs.
Statistilised analüüsid viidi läbi algandmetega (pg kontsentratsioon 20 μl kohta). Prefrontaalse noradrenaliini ammendumise mõju noradrenaliini vabanemisele mpFC-s või dopamiini väljavoolule NAc-s loomadel, kes olid nakatunud kokaiiniga (20 mg / kg) või LiCl (3 meq / kg), analüüsiti korduvate meetmetega ANOVA, millel olid kaks tegurit (eeltöötlus, kaks taset, näiv töödeldud ja norepinefriin on ammendatud, ja ravi, kolm taset, soolalahus, kokaiin ja LiCl) ja üks teguri piires (aeg, seitse taset, 0, 20, 40, 60, 80, 100 ja 120). Norfinefriini prefrontaalse vähenemise mõju šokolaadiga kokkupuutunud loomade norepinefriini vabanemisele mpFC-s või dopamiini väljavoolule NAc-s analüüsiti korduvate ANOVA-meetoditega, kusjuures üks tegur (eeltöötlus, kaks taset, näivtöödeldud ja norepinefriin vaevatud) ja üks teguri sees ( aeg, üheksa taset, 0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 ja 160). Lihtsaid mõjusid hinnati ühesuunalise ANOVA abil iga aja kohta. Individuaalsed rühmadevahelised võrdlused viidi läbi, kui see oli asjakohane, post hoc testiga, Duncani mitmekordse testiga.
Farmakoloogiliste stiimulite mõju prefrontaalsele norepinefriini väljavoolule statistiliste analüüside põhjal leiti oluline eeltöötlus × ravi × ajaline interaktsioon [F (12, 180) = 4.98; P <0.005]. Statistilised analüüsid šokolaadi tarbimise mõju kohta noradrenaliini vabanemisele näitasid eeltöötluse × aja interaktsiooni [F (8, 80) = 7.77; P <0.005]. Lihtsad mõjuanalüüsid näitasid aja märkimisväärset mõju ainult näivaga ravitud rühmale ja olulist erinevust näivtöödeldud ja noradrenaliinivaegusega rühmade vahel pärast kokaiini või LiCl süstimist ning ka pärast šokolaadi tarbimist.
Farmakoloogiliste stiimulite mõjude statistiline analüüs dopamiini väljavoolule näitas olulist eeltöötlust × ravi × ajaline interaktsioon [F (12, 180) = 10.02; P <0.0005]. Šokolaadiandmete statistiline analüüs näitas olulist eeltöötluse × aja interaktsiooni [F (8, 80) = 2.12; P <0.05]. Lihtsad mõjuanalüüsid näitasid aja märkimisväärset mõju ainult näivaga ravitud rühmadele ja olulist erinevust näivtöödeldud ja noradrenaliinivaegusega rühmade vahel pärast ravimi (kokaiini või LiCl) süstimist ning ka pärast šokolaadi tarbimist.
Tunnustused
Täname dr E. Catalfamot osav abi eest. Seda uuringut toetasid Ministero della Ricerca Scientifica e Tecnologica (PRIN 2005), „La Sapienza” Ateneo ülikool (2004 / 2005) ja Ministero della Salute (Progetto Finalizzato RF03.182P).
LÜHENDID
NAc tuum accumbens
pFC prefrontaalne ajukoore
mpFC mediaalne pFC
CPP-ga konditsioneeritud kohtade eelistus
CPA konditsioneeritud koha vastumeelsus
6-OHDA 6-hüdroksüdopamiin.
NÖÖRID
Autorid ei kuulu huvide konflikti.
See artikkel on PNAS otsene esitamine.
VIITED
1. O'Doherthy J. Curr Opin Neurobiol. 2004; 14: 769–776. [PubMed]
2. Rolls ET. Behav Brain Sci. 2000: 23: 177 – 191. [PubMed]
3. Berridge KC, Robinson TE. Brain Res Rev. 1998; 28: 309 – 369. [PubMed]
4. Becerra L, Breiter HC, Wise R, Gonzalez RG, Borsook D. Neuron. 2001: 32: 927 – 946. [PubMed]
5. Gottfried JA, O'Doherthy J, Dolan RJ. J Neurosci. 2002; 22: 10829–10837. [PubMed]
6. Jensen J, Mcintosh AR, Crawley AP, Mikulis DJ, Remington GR, Kapur S. Neuron. 2003: 40: 1251 – 1257. [PubMed]
7. Borsook D, Becerra L, Carlezon WA, Jr, Shaw M, Renshaw P, Elman I, Levine J. Eur J Pain. 2007: 11: 7 – 20. [PubMed]
8. Wise R. Nat Rev Neurosci. 2004: 5: 483 – 494. [PubMed]
9. Bechara A, Tranel D, Damasio H. Brain. 2000: 123: 2189 – 2202. [PubMed]
10. McQuade R, Creton D, Stanfordi SC. Psühhofarmakoloogia. 1999: 145: 393 – 400. [PubMed]
11. Dazzi L, Seu E, Cherchi G, Biggio G. Eur. J. Pharmacol. 2003: 476: 55 – 61. [PubMed]
12. Feenstra MGP, Teske G, Botterblom MHA, de Bruin JP. Neurosci Lett. 1999: 272: 179 – 182. [PubMed]
13. Mingote S, de Bruin JPC, Feenstra MGP. J Neurosci. 2004: 24: 2475 – 2480. [PubMed]
14. Ventura R, Cabib S, Alcaro A, Orsini C, Puglisi-Allegra S. J Neurosci. 2003: 23: 1879 – 1885. [PubMed]
15. Ventura R, Alcaro A, Puglisi-Allegra S. Cereb Cortex. 2005: 15: 1877 – 1886. [PubMed]
16. Di Chiara G, Bassareo V, Fenu S, De Luca MA, Spina L, Cadoni C, Acquas E, Carboni E, Valentini V, Lecca D. Neuropharmacology. 2004: 47: 227 – 241. [PubMed]
17. Aston-Jones G, Rajkowski J, Cohen J. Biol Psychiatry. 1999: 46: 1309 – 1320. [PubMed]
18. Shi WX, Pun CL, Zhang XX, Jones MD, Bunney BS. J Neurosci. 2000: 20: 3504 – 3511. [PubMed]
19. Sesack SR, Pickel VM. J Comp Neurol. 1992: 320: 145 – 160. [PubMed]
20. Darracq L, Drouin C, Blanc G, Glowinski J, Tassin JP. Neuroteadus. 2001: 103: 395 – 403. [PubMed]
21. Jodo E, Chiang C, Aston-Jones G. Neuroscience. 1998: 83: 63 – 79. [PubMed]
22. Grenhoff J, Nisell M, Ferre S, Aston-Jones G, Svensson TH. J Neuraalne transm. 1993: 93: 11 – 25.
23. Liprando LA, Miner LH, Blakely RD, Lewis DA, Sesack SR. Synapse. 2004: 52: 233 – 244. [PubMed]
24. Salamone JD, Correa M, Mingote S, Weber SM. J. Pharmacol Exp Ther. 2003: 305: 1 – 8. [PubMed]
25. Everitt BJ, Robbins TW. Nat Neurosci. 2005: 11: 1481 – 1487. [PubMed]
26. Horvitz JC. Behav Brain Res. 2002: 137: 65 – 74. [PubMed]
27. Franklin KBJ, Paxinos G. Hiire aju: stereotaksilistes koordinaatides. San Diego: Akadeemiline; 1997.
28. Ventura R, Puglisi-Allegra S. Synapse. 2005: 58: 211 – 214. [PubMed]
29. Cabib S, Orsini C, Le Moal M, Piazza PV. Teadus. 2000: 289: 463 – 465. [PubMed]
30. Romieu P, Phan VL, Martin-Fardon R, Maurice T. Neuropsychopharmacology. 2002: 4: 444 – 455. [PubMed]
31. Orsini C, Bonito-Oliva A, Conversi D, Cabib S. Psychopharmacology. 2005: 181: 327 – 336. [PubMed]
32. Risinger FO, Cunningham CL. Pharmacol Biochem Behav. 2000: 1: 17 – 24. [PubMed]
;