Lisääntynyt impulsiivisuus kokaiinin itsensä antamisen aikana: DeltaFosB: n rooli orbitofrontalisessa kuoressa (2009)

Cereb Cortex. 2009 Feb;19(2):435-44. doi: 10.1093/cercor/bhn094.

Winstanley CA, Bachtell RK, Theobald DE, Laali S, Vihreä TA, Kumar A, Chakravarty S, Itse DW, Nestler EJ.

Abstrakti

Addiktiivisten huumeiden aiheuttaman lisääntyneen impulsiivisuuden uskotaan edistävän riippuvuuden ylläpitoa, ja sen uskotaan liitettynä orbitofrontaalisen aivokuoren (OFC) vajaatoimintaan. Viimeaikaiset tiedot osoittavat, että kokaiinin "itseannostelu" indusoi transkriptiotekijän DeltaFosB:n OFC:ssä, joka muuttaa tutkijan antaman kokaiinin vaikutuksia impulsiivisuuteen. Tässä, käyttämällä virusvälitteistä geeninsiirtoa, DeltaFosB:n yli-ilmentämisen vaikutukset OFC:ssä arvioitiin kroonisen kokaiinin itseantamisen kognitiivisiin seurauksiin mitattuna viiden valinnan sarjareaktioaikatehtävällä (5CSRT). Kognitiivinen testaus tehtiin aamuisin ja itseannostelut iltaisin, jotta pystyttiin asteittain arvioimaan toistuvaa tahdonalaista huumeiden käyttöä. Kokaiinia itse antaneet eläimet tekivät aluksi enemmän laiminlyöntejä ja ennenaikaisia ​​tai impulsiivisia vasteita 5CSRT:ssä, mutta kehittyivät nopeasti sietokykyisiksi näitä häiritseviä vaikutuksia kohtaan. Kokaiinista luopuminen lisäsi kuitenkin dramaattisesti ennenaikaista reagointia. Wkanojen kokaiinin saanti lisääntyi, DeltaFosB:tä yli-ilmentäneet eläimet eivät pystyneet säätelemään saantiaan yhtä tehokkaasti ja olivat impulsiivisempia vieroituksen aikana. In yhteenveto, rat:t kehittävät toleranssia kokaiinin itseannostelun aiheuttamia kognitiivisia häiriöitä kohtaan ja osoittavat impulssihallinnan puutetta, joka paljastuu vetäytymisen aikana. Tuloksemme viittaavat siihen, että DeltaFosB:n induktio OFC:ssä on yksi näiden vaikutusten välittäjä ja siten lisää alttiutta riippuvuudelle.

Avainsanat: riippuvuus, 5-vaihtoehdon sarjareaktioaikatehtävä, uusiutuminen, transkriptiotekijät, vieroitus

esittely

Yhä useammin tunnustetaan, että impulsiivisuus liittyy riippuvuuden kehittymiseen ja ylläpitoon ja että se on merkittävä riskitekijä huumeiden etsinnän uusiutumiselle.Jentsch ja Taylor 1999; Moeller et ai. 2001; Rogers ja Robbins 2001; Bechara 2005). Lukuisat tutkimukset viittaavat siihen, että addiktit ovat impulsiivisempia, mutta kliinisistä tiedoista on vaikea päätellä, ovatko narkomaanit synnynnäisesti impulsiivisempia vai johtuuko lisääntynyt impulsiivisuus kroonisesta huumeiden väärinkäytöstä. FLisäksi useimmissa tutkimuksissa käytetään koehenkilöitä, jotka ovat raittiita eikä nykyisiä käyttäjiä, mikä johtaa mahdollisuuteen, että lisääntynyt impulsiivisuus johtuu vieroituksesta eikä huumeiden käytöstä sinänsä. Tutkimukset, joissa mallinnetaan riippuvuutta ja kognitiivisia toimintoja rotilla, voivat käsitellä tätä ongelmaa ja ehdottaa, että kokaiinin ajoittainen "itseannostelu" heikentää huomion, impulsiivisuuden ja motivaation 5-valintaisen sarjareaktioaikatestin (5CSRT) suorituskykyä.Dalley et ai. 2005). Lisäksi eläimet, jotka reagoivat ennenaikaisempaan tai impulsiivisempaan 5CSRT-tutkimukseen, osoittavat todennäköisemmin lisääntyviä tai "ahmaisevia" lääkkeiden itseannostelumalleja, joiden uskotaan viittaavan pakonomaiseen huumeiden käyttöön eikä viihdekäyttöön.Dalley et ai. 2007). Näissä kokeissa 5CSRT-testaus suoritettiin kuitenkin aina vieroitusvaiheessa eikä lääkkeen itseannostelun aikana. Sen vuoksi jää kysymyksiä siitä, kuinka kognitiivisten toimintojen muutokset vaikuttavat riippuvuuden ajan kulumiseen.

On ehdotettu, että huumeiden väärinkäyttäjillä havaitut impulssihallinnan ja päätöksenteon puutteet johtuvat osittain orbitofrontaalisen aivokuoren (OFC) vajaatoiminnasta. (Volkow ja Fowler 2000; Rogers ja Robbins 2001; Schoenbaum et ai. 2006). Näihin OFC-toiminnan muutoksiin liittyvät neurobiologiset mekanismit ymmärretään kuitenkin huonosti. Se tosiasia, että riippuvuutta aiheuttavat huumeet aiheuttavat tällaisia ​​pitkäaikaisia ​​​​muutoksia käyttäytymisessä ja aivotoiminnassa, viittaa siihen, että geenin transkriptiota voidaan muuttaa. Transkriptiotekijä ΔFosB on tunnistettu lupaavaksi ehdokkaaksi, joka pystyy välittämään joitain riippuvuuteen liittyviä käyttäytymismuutoksia, koska se kerääntyy aivojuovioalueille vasta riippuvuutta aiheuttavien lääkkeiden kroonisen eikä akuutin annon jälkeen.. ΔFosB on myös erittäin vastustuskykyinen hajoamiselle ja säilyy aivoissa useita viikkoja viimeisen lääkealtistuksen jälkeen (Nestler 2004). Suurin osa sen toimintaa tutkivasta työstä on keskittynyt aivojuovioon, jossa ΔFosB:n yli-ilmentyminen lisää riippuvuutta aiheuttavien huumeiden palkitsevia vaikutuksia (Kelz et ai. 1999; Colby et ai. 2003; Zachariou et ai. 2006). Äskettäin havaittiin, että krooninen kokaiinin antaminen lisää myös ΔFosB:n ilmentymistä OFC:ssä, mikä johtaa hypoteesiin, että se voi olla osallisena myös riippuvuudessa ilmenevissä impulssihallinnan puutteissa. (Winstanley et ai. 2007). Sen sijaan, että se heikentäisi 5CSRT:n suorituskykyä, ΔFosB:n yli-ilmentyminen OFC:ssä esti akuutin kokaiinialtistuksen kyvyn lisätä laiminlyöntejä ja impulsiivisia vasteita, vaikutuksia, joita matkittiin ja tehostettiin toistuvilla intraperitoneaalisilla (ip) kokaiiniinjektioilla (Winstanley et ai. 2007). Nämä tiedot herättävät kiehtovan mahdollisuuden, että vaikka lääkkeestä luopuminen voi aiheuttaa kognitiivisia häiriöitä, jotkin lääkkeiden aiheuttamat muutokset voivat olla mukautuvia, ja niitä voidaan mahdollisesti käyttää suojaamaan aivokuoren toimintaa toistuvan lääkestimuloinnin edessä.n (Kalivas ja Volkow 2005), sniin, että huumehaasteen kognitiiviset häiriövaikutukset minimoidaan. Se, ovatko samat neurobiologiset muutokset mukana molemmissa prosesseissa, on edelleen avoin kysymys.

Tämän vuoksi nykyisellä tutkimuksella oli kaksi päätavoitetta: 2) määrittää progressiiviset muutokset kognitiossa ja impulsiivuudessa, joita saattaa ilmetä jatkuvan huumeiden käytön kehittymisen aikana, antamalla eläinten vapaaehtoisesti itse annostella kokaiinia iltapäivällä ja arvioimalla niiden 1CSRT-suorituskykyä seuraavana aamuna ja 5) määrittääkseen, vaikuttaako ΔFosB:n induktio OFC:ssä lääkkeiden aiheuttamaan kontrollivajeeseen.

Materiaalit ja menetelmät

Kaikki kokeet suoritettiin tiukasti National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals -oppaan mukaisesti, ja ne hyväksyttiin Texasin yliopiston Southwesternin Institutional Animal Care and Use -komiteassa.

Eläimet

Urospuoliset Long-Evans-rotat (n = 34, alkupaino: 300–320 g; Charles River, Kingston, RI) sijoitettiin yksitellen tuuletettuun telineeseen käänteisen valojakson alla (valot päällä klo 21-00) ilmastosäädellyssä siirtokuntahuoneessa. Eläimet saivat ruokaa 09 prosenttiin niiden vapaan ruokinnan painosta, ja niille annettiin 00 g rotanruokaa päivässä. Vettä oli saatavilla ad libitum. Neljännes tuuman maissintähkäpetitystä käytettiin minimoimaan infektioriski katetrointikohdassa. Kognitiivisen käyttäytymisen testaus tapahtui klo 85-14 09 päivää viikossa, maanantaista perjantaihin. Kokaiinin itseannostelu tapahtui klo 00-12 00 päivää viikossa (sunnuntaista perjantaihin).

Kokeellinen suunnittelu

Eläimet koulutettiin alun perin 5CSRT:llä vakaiden suorituskykykriteerien mukaisesti. Heidät jaettiin myöhemmin kahteen ryhmään, jotka vastaavat suorituskyvyn perustasoa, joista toinen sai AAV-ΔFosB:n OFC-infuusiota (n = 18) ja toinen AAV-GFP (n = 17) käyttämällä tavallisia stereotaksisia tekniikoita (katso alla). Eläimiä testattiin sitten 4 viikon ajan 5CSRT:llä sen varmistamiseksi, että ΔFosB:n yli-ilmentyminen OFC:ssä ei muuttanut tätä kognitiivisen käyttäytymisen mittaa, kuten on raportoitu aiemmin lääkkeitä käyttämättömien rottien osalta (tietoja ei esitetty, katso ks. Winstanley et ai. 2007). Nämä 2 rottaryhmää sovitettiin jälleen huolellisesti perussuorituskykytason suhteen ja jaettiin kahteen lisäryhmään, joista toinen oppi antamaan kokaiinia itse (yhteensä n = 22—AAV-ΔFosB: n = 11; AAV-GFP: n = 11) ja toinen suolaliuos (yhteensä n = 13—AAV-ΔFosB: n = 7; AAV-GFP: n = 6) intrajugulaaristen katetrien implantoinnin jälkeen. Kokaiinin itseannostelukäyttäytymisen kehittymisen aikana tapahtuvien kognitiivisten toimintojen muutosten seuraamiseksi eläimiä testattiin 5CSRT:llä aamulla ja kokaiinin itseannostelulla iltapäivällä/iltaisin. Kolme viikkoa viimeisen itseannostelun jälkeen määritettiin akuutin kokaiinialtistuksen vaikutukset 5CSRT:n suorituskykyyn. Eläimet saivat ip-injektion joko kokaiinia (10 mg/kg/ml) tai suolaliuosta 10 minuuttia ennen tehtävän alkua crossover-suunnitelman mukaisesti. Nämä altistusruiskeet annettiin tiistaina ja perjantaina, eikä eläimiä testattu injektiota seuraavana päivänä. Eläimet tapettiin 2 viikkoa myöhemmin ja niiden aivot käsiteltiin immunohistokemiaa varten virusinfektion laajuuden ja lokalisoinnin vahvistamiseksi. Kokeen aikana 1 eläin kustakin suolaliuosryhmästä ja 2 eläintä ΔFosB kokaiiniryhmästä suljettiin pois analyysistä huonon terveyden ja katetrin toimintahäiriön vuoksi.

5CSRT-testaus

Testaus suoritettiin kahdeksassa 8-reikäisessä operanttikammiossa (Med Associates, Georgia, VT); yksityiskohtaiset kuvaukset laitteista ja koulutus- ja testausmenetelmistä on toimitettu aiemmin (Winstanley et ai. 2003, 2007). Lyhyesti sanottuna eläimiä koulutettiin antamaan nenänpistoreaktioita vasteaukoihin, kun niissä olevaa valoa valaistiin lyhyesti (0.5 s). Ärsykevalo saattoi ilmestyä mihin tahansa viidestä reiästä, ja kohteen spatiaalinen sijainti vaihteli satunnaisesti kokeesta toiseen. Jokainen istunto koostui 5 kokeesta ja kesti noin 100 minuuttia. Eläimet aloittivat jokaisen kokeen antamalla nenänpistoreaktion ruokatarjottimella. Sitten oli 30 sekunnin välitestiväli, jonka aikana eläinten oli pidättäydyttävä antamasta vastausta ryhmälle, ennen kuin ärsykevalo esitettiin yhteen reikiin. Ennenaikaisista tai impulsiivisista reaktioista, jotka tehtiin ryhmässä tänä aikana, rangaistiin 5 sekunnin aikakatkaisujaksolla, jonka aikana talon valo sytytettiin, eikä muita kokeita voitu aloittaa. Oikea vastaus valaistussa reiässä palkittiin yhdellä ruokapelletillä ruoka-alustalla. Ruoan toimituksesta ilmoitettiin tarjotinvalon syttyminen, joka pysyi päällä, kunnes eläin keräsi palkkionsa. Virheellistä tai puutteellista vastausta (laiminlyöntiä) ei palkittu ja siitä rangaistiin samalla tavalla kuin ennenaikaisista vastauksista. Toistuva vastaaminen oikeaan aukkoon luokiteltiin persveratiiviseksi vastaamiseksi, eikä siitä rangaistu, vaikka sitä valvottiin. Eläimet saivat 5–5 hoitokertaa viikossa, kunnes saavutettiin korkea vakaa suorituskyky (≥ 6 % tarkkuus ja ≤ 80 % puutteita) ennen leikkausta.

Virusgeeninsiirtokirurgia

Rotat nukutettiin ketamiinilla (Ketaset, 100 mg/kg intramuskulaarinen [im]-injektio) ja ksylatsiinilla (10 mg/kg im; molemmat lääkkeet yhtiöltä Henry Schein, Melville, NY). Adeno-associated virus (AAV) -vektorit infusoitiin OFC:hen käyttämällä 31 gaugen ruostumattomasta teräksestä valmistettua injektoria (Small Parts, Miami Lakes, FL), joka oli kiinnitetty Hamiltonin mikroinfuusiopumppuun polyeteeniletkulla (Instech Solomon, Plymouth Meeting, PA). Virusvektorit (AAV-GFP ja AAV-ΔFosB) infusoitiin nopeudella 0.1 μl/min seuraavien koordinaattien mukaisesti, jotka on otettu stereotaksisesta atlasesta (Paxinos ja Watson 1998): kohta 1, anteroposterior (AP) +4.0 mm, lateraalinen (L) ±0.8, dorsoventral (DV) -3.4, 0.4 μl; paikka 2, AP +3.7, L ±2.0, DV -3.6, 0.6 μl; paikka 3, AP +3.2, L ±2.6, DV -4.4, 0.6 μl. Katso Hommel et ai. (2003) lisätietoja AAV:n valmistelusta. AAV-GFP itsessään on sopivin tila, johon verrata AAV-AFosB:n vaikutuksia, koska tämä antaa meille mahdollisuuden kontrolloida virusinfektion ja yleisen proteiinin yli-ilmentymisen vaikutuksia. Käyttämämme AAV-2-serotyyppi ei kuitenkaan aiheuta hermosolujen vaurioita tai epäsäännöllisyyksiä (Howard et ai. 2008), eikä sen aivojensisäisen infuusion jälkeen ole havaittu käyttäytymisvaikutuksia verrattuna vehikkeli-infuusioihin (esim. Zachariou et ai. 2006); siksi emme sisällyttäneet ylimääräistä "huijaus"-kontrolliryhmää. AP-koordinaatti otettiin bregmasta, L-koordinaatti keskiviivasta ja DV-koordinaatti durasta. Eläinten annettiin 1 viikko toipua leikkauksesta ennen kuin käyttäytymistestit aloitettiin uudelleen.

Kokaiinin itsehallinto

Hankinta

Rotille istutettiin intrajugulaariset katetrit kirurgisessa anestesiassa, kuten aiemmin on kuvattu (Self et ai. 1998). Leikkauksesta toipumisen jälkeen (noin 1 viikko) eläimet koulutettiin antamaan itse jompaakumpaa kokaiinia (0.5 mg/kg/infuusio: n = 22) tai suolaliuosta (n = 13). Ensimmäisen 2 viikon aikana eläimiä koulutettiin kiinteän suhteen (FR) 1 -vahvistusohjelman mukaisesti, minkä jälkeen kaikkien rottien vastetasot olivat vakaat (vasteet vaihtelivat < 10 % kolmen peräkkäisen istunnon keskiarvosta). Jokainen istunto kesti 3 tuntia. Yksittäinen vaste aktiivisella vivulla johti 2 ml:n suonensisäiseen (iv) infuusioon, joka annettiin 0.1 sekunnin aikana, samanaikaisesti kun vivun yläpuolella oleva pyöreä merkkivalo syttyi. Jokaista infuusiota seurasi 5 sekunnin aikakatkaisujakso, jonka aikana talon valo sammui, eivätkä eläimet voineet ansaita enempää kokaiinipalkkiota. Koko istunnon ajan reagointi ei-aktiivisella vivulla tallennettiin, mutta sillä ei ollut seurauksia. Seuraavien 10 viikon aikana eläimet vaihdettiin FR2-ohjelmaan ja sen jälkeen FR3-aikatauluun.

Poistaminen

Neljän viikon itsehoitokoulutuksen jälkeen eläimille tehtiin 4 viikon varoaika, jonka aikana 1CSRT-testausta jatkettiin aamuisin, mutta eläimet pysyivät kotihäkeissään kaikkina muina aikoina.

Sammuminen

Eläimille annettiin 4 päivän sammutuskoulutus itseannostelulaatikoissa, jona aikana lääkkeet tai injektiomerkit eivät vahvistaneet reagointia. Jokainen sammutusjakso kesti 2 tuntia. Neljän istunnon aikana vaste aktiivisella vivulla oli vertailukelpoinen eläimillä, jotka oli koulutettu antamaan itse kokaiinia tai suolaliuosta.

Palautetaan

Kokaiinin (15 mg/kg/ml) ip-annos indusoi aktiivisen vivun vasteen palautumisen eläimillä, jotka ovat aiemmin antaneet kokaiinia itse. Palautusistunto kesti 2 tuntia. Ensimmäisen tunnin aikana eläimet reagoivat sukupuuttoon edellisen 4 istunnon mukaisesti, minkä jälkeen eläimille injektoitiin kokaiinia tai suolaliuosta ja niiden vastemalleja seurattiin 1 tunnin ajan. Suolaliuosta itseannostelevan ryhmän eläimet saivat suolaliuosruiskeen injektion antamisen kontrolloimiseksi. Tälle eläinryhmälle ei annettu kokaiinia, koska oli tärkeää, että ne säilyttivät huumehoidottoman asemansa, kunnes ne altistettiin kokaiinille 5CSRT:n suorittamisen aikana kokeen lopussa.

Rebaseline

Seuraavalla viikolla eläinten annettiin uudelleen kokaiinin itseannostelu FR1-aikataulun mukaisesti. Ensimmäisessä istunnossa eläimet osoittivat samanlaista vivun painamismallia kuin hankinnan aikana havaittu, ja vakaa itseannostelukäyttäytyminen FR5-aikataulun mukaisesti saatiin aikaan 7 istunnon aikana.

Annos-vaste

Istunnon sisäinen annos-vaste-funktio saatiin eläimille, jotka reagoivat kokaiiniin FR5-aikataulun mukaisesti. Jokainen istunto kesti 5.5 tuntia. Ensimmäisen 30 minuutin aikana eläimet saivat infuusioita 0.5 mg/kg kokaiinia latausvaiheessa. Kokaiiniannosta nostettiin sitten 1 mg/kg:aan 1 tunniksi ja sitä pienennettiin peräkkäin arvoon 0.3, 0.1, 0.03 ja 0.01 mg/kg seuraavan 4 tunnin aikana. Tiedoista laskettiin keskiarvo 2 istunnon ajalta peräkkäisinä päivinä.

Pitkä pääsy kokaiiniin

Itseannosteluparadigma oli identtinen hankinta- ja uudelleenlähtövaiheen aikana käytetyn kanssa, jolloin eläimet reagoivat infuusioihin FR5-aikataulun mukaisesti; vain itsehoitoistunnon pituutta pidennettiin 2:sta 6 tuntiin 4 istunnon aikana.

Lopullinen nostoaika

Eläimet testattiin 5CSRT:llä kuten ennenkin, mutta ne jäivät kotihäkkeihinsä kaikkina muina aikoina.

immunohistokemia

Eläimet perfusoitiin sydämensisäisesti ja kudos käsiteltiin immunohistokemiaa varten kuvatulla tavalla (Perrotti et ai. 2004). Yhteenvetona voidaan todeta, että vihreää fluoresoivaa proteiinia (GFP) tai ΔFosB:tä ilmentävät solut havaittiin käyttämällä kanin polyklonaalisia antiseerumeja (ΔFosB: SC-48 [Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA; 1:500]; GFP: ab6556 [Abcam, Cambridge, MA käyttämällä C1:a]; 500:2) ja visualisoitiin 1:200. fluoroforileimattu sekundaarinen vasta-aine (XNUMX:XNUMX, Jackson Immunoresearch, West Grove, PA). Kuten aiemmin kerrottiin (Zachariou et ai. 2006), AAV-vektorit infektoivat vain hermosoluja eivätkä aiheuttaneet suurempaa havaittavaa toksisuutta kuin mitä havaittiin vehikkeli-infuusioilla. Käytetyt vasta-aineet havaitsivat sekä endogeenisen FosB/AFosB:n että virusinfektiosta johtuneen yli-ilmentyneen AFosB:n; lisäksi viruksen yli-ilmentynyt ΔFosB ei ollut yhtenäinen koko OFC:n aikana, kuten olisi odotettavissa. Siksi oli vaikeaa määrittää suoraan ΔFosB:n tasoja eläimissä, jotka olivat antaneet itse kokaiinia verrattuna niihin, jotka saivat myös AAV-ΔFosB-infuusioita. Virusvälitteisen yli-ilmentymisen sijainti ja laajuus on kuvattu Kuva 1.

Kuva 1. 

Viruksen yli-ilmentymisen lokalisointi ja laajuus. Paneeli (A) näyttää kaavion viruksen tartuttamasta alueesta, joka perustuu Paxinos ja Watson (1998). Yksilön suurin vaikutusalue näkyy harmaalla ja pienin mustalla. Viruksen yli-ilmentyminen ...

Data Analysis

Kaikki tiedot analysoitiin käyttämällä SPSS-ohjelmistoa (SPSS, Chicago, IL), joka toimi IBM-yhteensopivalla PC:llä (Dell, Round Rock, TX). 5CSRT:stä analysoitiin 7 muuttujaa: annettujen oikeiden vastausten prosenttiosuus (oikeiden vastausten lukumäärä / oikeiden ja virheellisten vastausten kokonaismäärä); prosenttiosuus pois jätetyistä vastauksista (puutteiden määrä / oikeiden, virheellisten ja pois jätettyjen vastausten kokonaismäärä); prosenttiosuus ennenaikaisista vastauksista (ennenaikaisten vastausten määrä / kokeiden kokonaismäärä), oikean vastauksen antamisen latenssi, palkkion keräämisen latenssi, perseveratiiviset vastaukset ja istuntoa kohden suoritettujen kokeiden kokonaismäärä. Prosentteina ilmaistut muuttujat altistettiin arsinimuunnokselle keinotekoisesti asetetun katon vaikutuksen rajoittamiseksi (eli 100 %). Tuloksille tehtiin varianssianalyysi (ANOVA) leikkausta (AAV-GFP tai -ΔFosB) ja iv-ryhmää (itseannosteleva suolaliuos tai kokaiini) koehenkilöiden välisinä tekijöinä ja istunto koehenkilöiden sisäisenä tekijänä. Tiedot akuuteista kokaiinihaasteista analysoitiin käyttämällä ANOVAa leikkausta ja iv-ryhmää koehenkilöiden välisinä tekijöinä ja kokaiiniannosta (suolaliuos, kokaiini) koehenkilöiden sisäisenä tekijänä. Merkittäviä termejä selvennettiin yksinkertaisella päävaikutusanalyysillä ja tarvittaessa Studentin analyysillä t-testaukset.

Käyttäytymisen vakaus sekä 5CSRT:n suorituskyvylle että itsehoitokäyttäytymiselle asetettiin, kun ANOVA paljasti, että istunnolla ei ollut enää merkittävää vaikutusta 5 päivän aikana. Kun tuloksista keskustellaan, kokaiinin itseannostelun jakson kognitiiviset vaikutukset arvioidaan myöhemmässä 5CSRT-testausistunnossa, eli maanantaiaamun 5CSRT-istunnossa havaitut kognitiiviset muutokset katsottaisiin johtuvan sunnuntai-iltaisen kokaiinin itseannostelusta. Kahden 2CSRT-istunnon tiedot oli jätettävä pois vetäytymisvaiheesta teknisen vian vuoksi.

tulokset

Kokaiinin itsehallinnon hankinta

Eläimet, jotka olivat saaneet joko intra-OFC AAV-GFP:tä tai AAV-ΔFosB:tä, oppivat antamaan kokaiinia luotettavasti itse samalle tasolle ja antoivat huomattavasti enemmän vasteita aktiivisella vivulla kuin ne, jotka antoivat suolaliuosta (Kuva 2A, käyttämällä ANOVAa leikkauksella ja iv-ryhmää koehenkilöiden välisinä tekijöinä ja istuntoa koehenkilöiden sisäisenä tekijänä - iv ryhmä: F1,15 = 5.333, P <0.036; leikkaus: F1,15 = 0.661, ei merkitsevä [NS]). Kokaiinia saaneet eläimet jättivät huomattavasti enemmän puutteita 5CSRT:stä kuin suolaliuosta antaneet kontrollit ensimmäisen itsehoitokoulutuksen viikon aikana riippumatta siitä, olivatko ne saaneet intra-OFC AAV-GFP:tä vai AAV-ΔFosB:tä (Kuva 2B, IV ryhmä: F1,26 = 4.484, P <0.044; leikkaus: F1,26 = 0.179, NS). Tämä heikkeneminen oli selektiivistä, koska siihen ei liittynyt puutteita kohteen havaitsemisen tarkkuudessa (iv ryhmä: F1,26 = 0.079, NS; leikkaus: F1,26 = 0.891, NS), annettujen ennenaikaisten vastausten määrä (iv ryhmä: F1,26 = 1.501, NS; leikkaus: F1,26 = 0.042, NS) tai oikean vastauksen viive (iv ryhmä: F1,26 = 0.396, NS; leikkaus: F1,26 = 0.01, NS) tai kerää ruokapalkkio (iv ryhmä: F1,26 = 0.045, NS; leikkaus: F1,26 = 0.553, NS).

Kuva 2. 

Kokaiinin itseannostelun hankkiminen lisää ohimenevästi laiminlyöntejä ja ennenaikaista reagointia 5CSRT:ssä. Itse annettujen kokaiinin tai suolaliuoksen infuusioiden määrä 24 käyttökerran aikana (A) ja laiminlyöntien prosenttiosuus (B) ja ennenaikaisia ​​vastauksia ...

Itsehoitokoulutuksen toisen viikon aikana kokaiinia itse antaneet eläimet näyttivät sietäneen 5CSRT:n motivoivia vaikutuksia, eivätkä he enää jättäneet väliin enempää kokeita kuin eläimet, jotka antoivat itse suolaliuosta (iv ryhmä: F1,26 = 0.834, NS; leikkaus: F1,26 = 0.558, NS). Kaikki kokaiiniryhmän eläimet reagoivat kuitenkin huomattavasti ennenaikaisemmin tämän ajanjakson aikana (Kuva 2C, IV ryhmä: F1,26 = 5.559, P <0.026; leikkaus: F1,26 = 0.029, NS). Kaikki muut käyttäytymissuorituskyvyn mittarit olivat samanlaisia ​​sekä kokaiini- että suolaliuosryhmissä leikkaustilasta riippumatta. Itsehoitokoulutuksen viikoilla 3 ja 4 ei enää havaittu merkkejä motivaatiohäiriöstä tai lisääntyneestä impulsiivisuudesta, joka johtui kokaiinin toistuvasta nauttimisesta (poissaolot viikko 3 - IV ryhmä: F1,26 = 0.38, NS; poissaolot viikko 4-iv ryhmä: F1,26 = 3.204, NS; ennenaikaiset vastaukset viikko 3-iv ryhmä: F1,26 = 1.108, NS; ennenaikainen viikko 4-iv ryhmä: F1,26 = 0.033, NS).

Poistaminen

Kaikista itse kokaiinia antaneista eläimistä tuli impulsiivisempia lääkkeen lopettamisen jälkeen, riippumatta siitä, oliko niitä hoidettu AAV-GFP:llä vai AAV-ΔFosB:llä.Kuvio 3, käyttämällä ANOVAa leikkauksella ja iv-ryhmää koehenkilöiden välisinä tekijöinä ja istuntoa koehenkilöiden sisäisenä tekijänä - iv ryhmä: F1.26 = 7.887, P <0.009; leikkaus: F1,26 = 1.103, NS). Tämä lisääntynyt impulsiivisuus oli ilmeistä koko testausviikon ajan (istunto: F2,52 = 2.598, P < 0.084) ja se oli edelleen selvä viimeisen testiistunnon aikana (riippumattomat näytteet t-testi, jossa verrataan suolaliuosta ja kokaiinia itseantavia eläimiä: t(28) = −2.491, P < 0.019). Poistojen määrässä tai missään muussa 5CSRT-muuttujassa ei havaittu muutoksia.

Kuva 3. 

Kokaiinin itseannostelusta luopuminen lisää ennenaikaista vastausta 5CSRT:hen. Vasemmanpuoleinen sarake näyttää niiden kokeiden prosenttiosuuden, jotka molemmat GFP-verrokkieläimet jättivät pois (A) ja ne, jotka yli-ilmentävät ΔFosB (C). Oikea sarake näyttää ...

Sammuminen

Ekstinktiokoulutuksen aikana vaste aktiivisella vivulla heikkeni kokaiinin itseannosteluryhmässä, kunnes se oli tilastollisesti mahdoton erottaa eläimistä, jotka olivat antaneet itse suolaliuosta (käytettäessä ANOVAa leikkauksen kanssa ja iv-ryhmää koehenkilöiden välisinä tekijöinä ja istuntoa koehenkilöiden sisäisenä tekijänä – iv ryhmä: F1,26 = 4.983, P < 0.033; leikkaus F1,26 = 1.190, NS; istunto: F3,90 = 4.496, P < 0.005; istunto 4 - IV ryhmä: t(28) = -2.69, NS; keskimääräiset vasteet aktiivisella vivulla istunnossa 4: suolaliuos 40.92 ± 8.38, kokaiini 47.71 ± 6.81). Kokaiinin tai suolaliuoksen itseannosteluryhmien ennenaikaisten vastausten lukumäärässä ei ollut enää merkittävää eroa, ja tämä oli ilmeistä ensimmäisestä testauspäivästä lähtien (kaikki 4 istuntoa – IV ryhmä: F1,26 = 1.574, NS; istunto 1 - IV ryhmä: F1,26 = 0.013, NS; ennenaikaisten vasteiden määrä, suolaliuos 3.3 ± 0.6 ja kokaiini 3.8 ± 0.6). Mikään muu 5CSRT-muuttuja ei vaikuttanut merkittävästi kokeen tämän vaiheen aikana, eikä ΔFosB:tä tai GFP:tä yli-ilmentävien eläinten välillä ollut eroja millään mitalla.

Kokaiinin itsehallinnon palauttaminen ja perustaminen

Kokaiinin ei-satunnainen injektio lisäsi merkittävästi vastetta aktiivisella vivulla eläimillä, jotka olivat aiemmin antaneet kokaiinia itse, eikä ΔFosB:n yli-ilmentyminen vaikuttanut tähän (käyttäen ANOVAa leikkauksen kanssa ja iv-ryhmää koehenkilöiden välisinä tekijöinä ja tuntia koehenkilöiden sisäisenä tekijänä - tunti × iv -ryhmä: F1,26 = 12.455, P < 0.002; kokaiiniryhmä – tunti: F1,18 = 15.152, P < 0.001; tunnissa 1 otettujen infuusioiden lukumäärä, suolaliuos 27 ± 3.70 ja kokaiini 25.5 ± 4.7; tunnissa 2 otettujen infuusioiden lukumäärä, suolaliuos 16.5 ± 3.9 ja kokaiini 58.5 ± 9.7; leikkaus: F1,26 = 0.103, NS). 5CSRT:n suorituskyvyssä ei havaittu muutoksia tämän itsehoitoistunnon jälkeen (tietoja ei näytetä). Seuraavalla viikolla vakaa kokaiinin itseannostelu palautettiin tasolle, joka oli verrattavissa hankintajakson lopussa havaittuun tasoon. Toisin kuin muutokset kognitiivisessa käyttäytymisessä, joita havaittiin, kun eläimet alun perin oppivat antamaan itse kokaiinia, 5CSRT:n suorituskyky pysyi huomattavan vakaana tämän vaiheen aikana (tietoja ei näytetä). Toleranssieläimet, jotka olivat kehittyneet kokaiinin itseantamisen kognitiivisille seurauksille, olivat edelleen ilmeisiä.

Annos-vastekäyrä

Annos-vastekäyrän muoto oli hyvin samanlainen eläimillä, jotka yli-ilmensivät ΔFosB:tä tai GFP:tä OFC:n sisällä. ΔFosB:tä yli-ilmentävillä eläimillä oli kuitenkin taipumus ottaa enemmän kokaiinia vain suurimmalla annoksella (käyttäen ANOVAa ja leikkausta koehenkilöiden välisenä tekijänä ja annosta koehenkilöiden sisäisenä tekijänä: Kuva 4A, annos × leikkaus: F4,56 = 2.163, P <0.085).

Kuva 4. 

Muutokset käyttäytymisessä, kun saatavilla olevan kokaiinin määrä kasvaa. Annos-vaste-saantikäyrä osoittaa, että ΔFosB:tä yli-ilmentävät eläimet ottavat yleensä enemmän kokaiinia suurimmalla tarjotulla annoksella (A). ΔFosB:tä yli-ilmentävät eläimet ...

Pitkä pääsy kokaiiniin

Kuten odotettiin, eläimet antoivat itse huomattavasti enemmän kokaiinia ensimmäisen pitkän käyttökerran aikana (Kuva 4B, käyttämällä ANOVAa leikkauksella ja iv-ryhmää koehenkilöiden välisinä tekijöinä ja istuntoa koehenkilöiden sisäisenä tekijänä - iv ryhmä: F1,21 = 43.375, P < 0.0001; istunto: F3,63 = 4.586, P < 0.006; leikkaus × istunto × suonensisäinen ryhmä: F3,63 = 2.254, P < 0.061). Rajattaessa analyysi niihin eläimiin, jotka antoivat itse kokaiinia, kun taas GFP:tä ilmentävät kontrollieläimet pyrkivät säilyttämään tai vähentämään huumeiden saantia koko istuntojen ajan, ΔFosB:tä yli-ilmentäneet eläimet osoittivat erilaista vastemallia, vähentäen dramaattisesti niiden saantia päivänä 2, mutta lisäten saantiaan päivinä 3 ja 4 (käyttäen tekijöitä ANOVAub-istunnon aikana). tekijä – istunto × leikkaus: F3,36 = 3.140, P < 0.037; päivä 2 vs päivä 3 – istunto × leikkaus: F1,11 = 5.683, P < 0.036; päivä 4-t(10) = −2.011, P < 0.089). Yhdessä annos-vastetietojen kanssa nämä havainnot viittaavat siihen, että ΔFosB:n yli-ilmentyminen OFC:ssä heikensi eläimen kykyä säädellä kokaiinin saantiaan saatavilla olevan lääkkeen määrän lisääntymisen jälkeen.

Tarkasteltaessa 5CSRT-tietoja, kokaiinin nauttimisen määrän lisääminen istuntoa kohden johti siihen, että kahdella ensimmäisellä kerralla jätettyjen kokeiden määrä lisääntyi, mikä muistuttaa kokaiinin itseannostelun aikana havaittuja alkuperäisiä vaikutuksia (Kuvat 4C,E, käyttämällä ANOVAa leikkauksen ja iv-ryhmän kanssa koehenkilöiden välisinä tekijöinä ja istuntoa koehenkilöiden sisäisenä tekijänä - istunto: F3,78 = 2.856, P < 0.042; vertaamalla suolaliuosta ja kokaiinia itseannostelevia rottia, istunto 1: t(28) = −2.215, P < 0.035; istunto 2: t(28) = −1.966, P < 0.06). Nämä vaikutukset olivat lyhytaikaisia, eivätkä ne olleet enää ilmeisiä kolmantena päivänä (t(28) = -0.264, NS).

Pitkästä pääsystä kokaiiniin vetäytyminen

ΔFosB:n yli-ilmentyminen OFC:ssä näytti herkistävän eläimiä kokaiinista luopumisen vaikutuksille, koska näistä rotista tuli impulsiivisempia kokeen tässä vaiheessa (Kuvio 5). Tämä vaikutus saavutti merkityksen toisen testausviikon aikana (käyttäen ANOVAa leikkauksen kanssa ja iv-ryhmää koehenkilöiden välisinä tekijöinä ja istuntoa koehenkilöiden sisäisenä tekijänä - IV ryhmä × leikkaus: F1,26 = 4.063, P < 0.05; Vain ΔFosB – iv-ryhmä: F1,12 = 5.175, P < 0.042, vain GFP-kontrollit—iv-ryhmä: F1,14 = 0.017, NS), mutta oli poissa kolmannella viikolla (iv ryhmä × leikkaus: F1,26 = 0.801, NS). Mikään muu muuttuja ei vaikuttanut merkittävästi, ja GFP:tä ilmentävien kontrollirottien 5CSRT-suorituskyky ei yleensä muuttunut tämän toisen varoajan aikana.

Kuva 5. 

Pitkäaikaisesta kokaiinista luopumisen vaikutukset 5CSRT:n suorituskykyyn. Vasemmanpuoleinen sarake näyttää niiden kokeiden prosenttiosuuden, jotka molemmat GFP-verrokkieläimet jättivät pois (A) ja ne, jotka yli-ilmentävät ΔFosB (C). Oikeanpuoleinen sarake näyttää prosenttiosuuden ...

Acute Cocaine Challengen vaikutukset 5CSRT:n suorituskykyyn

Yleisesti aiempien havaintojen kanssa (Winstanley et ai. 2007), aikaisempi toistuva kokaiinialtistus vähensi akuutin kokaiinialtistuksen vaikutuksia 5CSRT-tehtävään, ja tätä toleranssin kaltaista vaikutusta matkii ΔFosB:n yli-ilmentyminen OFC:ssä. Kokaiini lisäsi ennenaikaista vastetta eläimillä, jotka eivät olleet käyttäneet huumeita, mutta tämä heikkeni eläimillä, jotka olivat aiemmin antaneet kokaiinia itse, ja eläimillä, jotka ilmensivät liikaa ΔFosB:tä (Kuvat 6A, D, käyttäen ANOVAa leikkauksella ja suonensisäisenä ryhmänä koehenkilöiden välisinä tekijöinä ja annosta koehenkilöiden sisäisenä tekijänä – annos × iv ryhmä: F1,26 = 12.644, P < 0.002; annos × leikkaus: F1,26 = 3.528, P < 0.044). Samoin tämä kokaiiniannos aiheutti lievää heikentymistä kohteen havaitsemisen tarkkuudessa, mikä vaikutti vähemmän ilmeiseltä eläimillä, jotka ovat aiemmin antaneet kokaiinia itseensä, sekä eläimillä, jotka yli-ilmensivät ΔFosB:tä (Kuva 6B,E, annos × suonensisäinen ryhmä × leikkaus: F1,26 = 3.296, P < 0.081; Vain GFP – annos × suonensisäinen ryhmä: F1,11 = 10.770, P < 0.007; ΔFosB - annos × iv ryhmä: F1,14 = 0.006, NS).

Kuva 6. 

Akuutin kokaiinialtistuksen (10 mg/kg) vaikutukset 5CSRT:n suorituskykyyn verrattuna suorituskykyyn suolaliuosinjektion jälkeen. The xakseli tarkoittaa eläimille kyseisellä istunnolla annettua injektiota, kun taas symbolien väri ilmaisee itseantamisen ...

Kokaiini lisäsi myös eläinten tekemättä jättämisen määrää (Kuvat 6C,F, annos: F1,26 = 47.945, P < 0.0001), mikä yleensä riippui siitä, oliko eläimillä kokaiinihistoriaa (annos × suonensisäinen ryhmä: F1,26 = 3.735, P < 0.065). Eläimet, jotka olivat antaneet itse suolaliuosta, tekivät enemmän puutteita, kun niille annettiin kokaiinia tehtävässä, mutta tämä vaikutus estyi eläimillä, jotka yli-ilmensivät ΔFosB:tä OFC:ssä (annos: F1,9 = 27.044, P <0.001; leikkaus: F1,9 = 7.981, P < 0.02), jälleen yhdenmukainen ΔFosB:n toleranssin kaltaisen vaikutuksen kanssa. Eläimet, jotka olivat antaneet kokaiinia itse, osoittivat kuitenkin voimakasta vastetta lääkkeelle riippumatta siitä, oliko niitä hoidettu AAV-GFP:llä vai AAV-ΔFosB:llä (annos: F1,16 = 38.111, P <0.0001; leikkaus: F1,16 = 0.001, NS).

Keskustelu

Tämä on ensimmäinen kerta, kun kognitiivisten toimintojen ja impulsiivisuuden muutoksia on seurattu huumeidenkäyttökäyttäytymisen etenemisen aikana, ja ne osoittavat, että selkeimmät kognitiiviset muutokset tapahtuivat huumeiden etsintävaiheessa, vieroitusvaiheessa ja huumeiden saannin lisääntyessä. Kokaiinin itseannostelun alkuvaiheessa eläimet muuttuivat ohimenevästi impulsiivisemmiksi ja vähemmän motivoituneiksi 5CSRT:llä. Vaikka toleranssi kehittyi pian näille huumeiden nauttimisen häiritseville vaikutuksille, impulsiivinen vaste lisääntyi jälleen vieroituksen aikana, vaikutus, joka hävisi sukupuuttoon perustuvan harjoittelun jälkeen, ja vain vähän muutosta 5CSRT:n suorituskyvyssä havaittiin, kun kokaiinin itseannostelu jatkettiin. Kuitenkin, kun saatavilla olevan kokaiinin määrää lisättiin, ΔFosB:tä yli-ilmentäneet eläimet näyttivät heikommin pystyvän säätelemään huumeiden saantiaan, ja vain näistä eläimistä tuli impulsiivisempia toisen vieroitusvaiheen aikana.. TNämä tiedot viittaavat siihen, että ΔFosB:n lisääntyvä ilmentyminen OFC:ssä voi tehostaa riippuvuuden kiertokulkua helpottamalla käyttäytymishallinnan menetystä toistuvan huumeiden käytön aikana ja lisäämällä alttiutta uusiutumiselle lisäämällä impulsiivisuutta myöhemmän vieroituksen aikana.

Huolimatta kokaiinin nauttimisen tai vieroittamisen aiheuttamista kognitiivisista häiriöistä, kaikki eläimet, joilla on aiempi huumehistoria, antoivat vähemmän ennenaikaisia ​​vasteita 5CSRT:lle, kun niille annettiin akuutti kokaiinialtistus. Samanlainen vaikutus havaittiin eläimillä, jotka eivät ole käyttäneet lääkettä yli-ilmentämässä ΔFosB:tä, ja olemme aiemmin havainneet, että ΔJunD:n (dominoiva-negatiivinen ΔFosB:n antagonisti) yli-ilmentyminen estää tämän toleranssin kaltaisen ilmiön kehittymisen. (Winstanley et ai. 2007). Nämä tiedot osoittavat, että kasvavat ΔFosB-tasot OFC:ssä vaikuttavat merkittävästi akuutin lääkehaasteen vaikutuksen vähenemiseen, vaikka tämä manipulointi lisää myös impulsiivisuutta vieroituksen aikana. TYhdessä nämä tiedot viittaavat siihen, että ΔFosB-induktio OFC:ssä voi heijastaa adaptiivista, kompensoivaa vastetta aivoissa, jonka tarkoituksena on ylläpitää aivokuoren toimintaa toistuvan lääkestimulaation edessä, mutta joka voi myös johtaa kognitiiviseen heikkenemiseen vieroituksen aikana. Tämä on yhdenmukainen aiempien tutkimusten kanssa, joissa on käytetty tutkijan antamaa kokaiinia (Winstanley et ai. 2007). Kun otetaan huomioon psykostimulanttien kiihottavat vaikutukset, tällainen kompensoiva vaste voi vaimentaa aivokuoren toimintaa (Kalivas ja Volkow 2005; Homayoun ja Moghaddam 2006). minäItse asiassa ΔFosB-induktion roolia keinona vähentää aivokuoren aktivaatiota on ehdotettu aiemmin (Powell et ai. 2006). Tämän hypoteesin tueksi microarray-analyysi paljasti, että sekä ΔFosB:n lisääminen OFC:ssä että toistuva kokaiinin antaminen johtavat geenitranskription muutoksiin, jotka viittaavat heikentyneeseen OFC:n toimintaan, mahdollisesti paikallisten estopiirien lisääntyneen aktivoitumisen kautta.Winstanley et ai. 2007).

Vaikka tämä mekanismi voi mahdollistaa eläimen toiminnan paremmin, kun kokaiinia on kyydissä, se voi myös heikentää huumeiden saannin normaalia säätelyä ja edistää kokaiinin vieroittamisen aikana havaittuja hypofunktioita ja impulssihallinnan puutteita (nykyinen tutkimus, Volkow ja Fowler 2000; Rogers ja Robbins 2001). OFC:n leesioiden on osoitettu heikentävän rottien kykyä säädellä saantiaan kokaiinin itseannostelujen aikana ja vaikuttavan myös impulssikontrollitesteihin sekä ihmisillä että koe-eläimillä (Bechara et ai. 1999; Mobini et ai. 2002; Chudasama et ai. 2003; Hutcheson ja Everitt 2003; Winstanley et ai. 2004). Se, missä määrin kokaiinin kognitiivisten vaikutusten toleranssin muodostumisen estäminen estäisi myös huumeiden käytön lisäämistä ja sitä seuraavaa kognitiivista heikkenemistä, on tällä hetkellä epäselvää, mutta tämänhetkisen tutkimuksen tiedot viittaavat siihen, että jotkut samoista neurobiologisista mekanismeista voivat vaikuttaa molempiin prosesseihin.

Lukuisat tutkimukset viittaavat siihen, että palkkioihin liittyvien tietojen käsittely muuttuu lääkkeen käytön lopettamisen aikana. Esimerkiksi eläimet työskentelevät asteittain kovemmin saadakseen huumeparillisia vihjeitä vieroitusajan pidentyessä, minkä ilmiön uskotaan vangittavan cravinin itämisaikaa.g (Lu et ai. 2004). Dtehot impulssien hallinnassa edistävät uusiutumista, ja kokaiinista riippuvaiset, joilla on korkeampi impulsiivisuus, putoavat hoito-ohjelmista nopeammin kuin vähemmän impulsiiviset henkilöt (Moeller et ai. 2001). Hoitostrategiat, jotka on suunniteltu vähentämään impulsiivisuutta, joko farmakologisesti tai käyttäytymiseen, voivat siksi hyödyttää huumeiden käyttäjiä, erityisesti vieroitusprosessin varhaisessa vaiheessa. Tämän ehdotuksen tueksi 5-HT2A reseptorin antagonistin M100907 on osoitettu sekä vähentävän ennenaikaista vastetta 5CSRT:hen että vähentävän lääkkeiden etsintää uusiutumisen sukupuuttoon palaamiseen perustuvassa mallissa (Fletcher et ai. 2002; Higgins et ai. 2003; Winstanley et ai. 2003).

Vaikka aikaisemmat prekliiniset tutkimukset, joissa käytettiin kokaiinin ajoittaista itseannostelua, ovat yhdistäneet impulsiivisuuden lisääntymisen lisääntyneeseen huumeiden käyttöön (Dalley et ai. 2007), tämä on ensimmäinen osoitus siitä, että tällainen impulsiivinen käyttäytyminen johtuu kroonisesta päivittäisestä kokaiinin itseannostelusta vetäytymisestä eikä kokaiinialtistuksesta sinänsä; ajoittainen kokaiinin itseannostaminen johti suorituskyvyn tarkkuuden asteittaiseen heikkenemiseen kunkin vieroitusvaiheen ensimmäisen 5CSRT-istunnon aikana, mutta ennenaikainen vaste ei vaikuttanut (Dalley et ai. 2005, 2007). Yksi tulkinta näistä tiedoista on, että jatkuvaa päivittäistä itsehoitotestausta tarvitaan impulssinhallinnan puutteiden tuottamiseksi, kun taas ajoittainen lääkkeiden altistuminen vaikuttaa syvällisemmin tarkkaavaisuuteen. Vaikuttaa siltä, ​​että toistuva vuorottelu itseannostelun ja 5CSRT:n suorituskyvyn välillä tuottaa erilaisen fenotyypin kuin molempien käyttäytymismallien samanaikainen testaus, ja nämä testausaikataulut voivat jopa mallintaa erilaisia ​​kliinisesti havaittuja huumeiden käyttömalleja. Koska esimerkiksi suurin osa tässä käytettävistä itsehoitokerroista on suhteellisen lyhyt (2 vs. 6–8 tuntia), samanaikainen testaus voi paremmin mallintaa tehokkaita huumeita usein käyttäviä addikteja kuin niitä, jotka osallistuvat toistuviin humalahakuisiin ja vetäytymiseen. On myös syytä huomata, että tämän tyyppisissä tutkimuksissa eläinten aiempi kokemus käyttäytymistokeista voi teoriassa vaikuttaa itsehoitoon. Vaikka tämä on mahdollista, me ja me havaitsemme itsehallinnon mallit Dalley et ai. (2007) ovat samanlaisia ​​kuin muut itseannostelututkimukset sekä annetun kokaiinin määrän että itseannostelukäyttäytymiseen kuluvan ajan suhteen (esim. Kosten et ai. 2007).

On väitetty, että vain sellaiset eläimet, joille kehittyy lisääntyviä lääkkeiden saantimalleja pitkiä aikoja itseannosteluina, tulisi luokitella "riippuvaiseksi". (esim. katso Ahmed ja Koob 1998; Piazza et ai. 2000). Koska sekä itsehallinnon että 5CSRT-suorituskyvyn testaamiseen saman päivän aikana liittyy luontaisia ​​haasteita, kokeelliseen suunnitteluun osoittautui mahdolliseksi sisällyttää vain rajoitettu määrä pitkäkestoisia itsehallintaistuntoja. Tämä lyhyt altistuminen pitkittyneelle päivittäiselle käytölle osoittautui kuitenkin riittäväksi herkistyneemmän reaktion aikaansaamiseksi ΔFosB:tä yli-ilmentävissä eläimissä sekä lisääntyneen lääkkeen saannin että kohonneen impulsiivisuuden suhteen vieroituksen aikana. Tästä näkökulmasta ΔFosB:n ilmentymisen induktio OFC:ssä, mikä on erityisen voimakasta kokaiinin itseantamisen jälkeen (Winstanley et ai. 2007), mne lisäävät alttiutta riippuvuudelle. Koska kaikki huumeiden viihdekäyttö ei johda riippuvuuteen, yksilöllinen vaihtelu ΔFosB:n induktiossa huumeiden käytön aikana voi helpottaa riippuvuuden kehittymistä, erityisesti koska ΔFosB:n nousua on havaittu myös kroonisen stressin ja psykoosin malleissa (Perrotti et ai. 2004; Powell et ai. 2006), tilat, jotka voivat pahentaa huumeiden käyttöä.

Kokaiinista luopumisen aikana havaittu lisääntynyt impulsiivisuus ei ollut enää ilmeistä ensimmäisen sukupuuttoon kuolemisen jälkeen. Ekstinktioharjoittelu heikentää yhteyttä huumeparivivulla reagoimisen ja kokaiinin annostelun välillä ja vähentää siten uusiutumista huumeiden etsimiseen (Bouton ja Schwartzberg 1991). On ehdotettu, että nämä ekstinktiokoulutuksen suotuisat vaikutukset johtuvat osittain GluR1-alfa-amino-3-hydroksi-5-metyyli-4-isoksatsolipropionihapon (AMPA) reseptorialayksiköiden lisääntyneestä ilmentymisestä nucleus accumbensissa (NAc)) (Sutton et ai. 2003; Itse ja Choi 2004). Krooninen huumeidenkäyttö heikentää frontokortikaalista glutamatergista syöttöä NAc:hen, mikä johtuu osittain AMPA-reseptorien sisäistymisestä, mikä johtaa kortikostriataalisten synapsien pitkäaikaiseen lamaantumiseen (Thomas et ai. 2001) mutta myös etuosien hypofunktion vuoksi (Volkow ja Fowler 2000). Tämä ekstinktio-indusoitu GluR1-alayksiköiden lisääntynyt säätely voi siksi vahvistaa NAc:n kiihottavaa aivokuoren kontrollia ja myötävaikuttaa impulsiivisen vasteen vähenemiseen sekä uusiutumisalttiuden vähenemiseen. Nykyisestä tutkimuksesta on kuitenkin mahdotonta päätellä, johtuiko ekstinktiokoulutuksessa havaittu ennenaikaisen vasteen väheneminen vasteen häviämisestä lääkeparivivulla vai viimeisimmän lääkealtistuksen jälkeisen keston pidentymisestä. Tämän ongelman analyysi vaatii lisätutkimuksia. Ei ole selvitetty, voivatko extinction-koulutukseen perustuvat käyttäytymiseen perustuvat terapeuttiset strategiat ihmisriippuvaisille vähentää uusiutumisen impulsiivista komponenttia.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä tutkimus perustuu aikaisempiin raportteihin, jotka viittaavat siihen, että hypofunktio ja muutokset geenin transkriptiossa OFC:n sisällä voivat muuttaa kognitiivisia vasteita kokaiinille. Vaikka nämä muutokset voivat minimoida lääkkeen akuutteja vaikutuksia, ne näyttävät herkistävän eläimiä lisääntyvälle lääkkeiden nauttimiselle ja lisäävän impulsiivisuutta huumeiden vieroittamisen aikana, fenotyyppiä, jonka uskotaan edistävän riippuvuuden säilymistä ja huumeiden käytön uusiutumista. Tietomme tukevat hypoteesia, että ΔFosB:n induktio OFC:ssä on yksi näiden ilmiöiden taustalla oleva molekyylimekanismi. Tietojemme parantaminen kroonisen huumeiden käytön vaikutuksista aivokuoren toimintaan tuo uutta tietoa huumeriippuvuuteen liittyvistä kognitiivisista toimintahäiriöistä ja helpottaa pohjimmiltaan uusien käyttäytymis- ja farmakologisten hoitostrategioiden suunnittelua.

Kiitokset

Tätä työtä tuettiin National Institute of Drug Addiction -instituutin EJN:lle myöntämillä apurahoilla (R01 DA 07359, P01 DA 08227). Eturistiriita: Ei ilmoitettu.

Viitteet

  1. Ahmed SH, Koob GF. Siirtyminen kohtalaisesta liiallisesta huumeiden saannista: muutos hedonisessa asetuspisteessä. Science. 1998, 282: 298-300. [PubMed]
  2. Bechara A. Päätöksenteko, impulssivalvonta ja tahdonvoiman menetys huumeiden vastustamiseksi: neurokognitiivinen näkökulma. Nat Neurosci. 2005, 8: 1458-1463. [PubMed]
  3. Bechara A, Damasio H, Damasio AR, Lee GP. Ihmisen amygdala- ja ventromediaalisen prefrontaalisen kuoren eri osuudet päätöksentekoon. J Neurosci. 1999, 19: 5473-5481. [PubMed]
  4. Bouton ME, Schwartzberg D. Relapsin lähteet sukupuuttoon kuolemisen jälkeen pavlovialaisessa ja instrumentaalisessa oppimisessa. Clin Psychiatry Rev. 1991;11:123–140.
  5. Chudasama Y, Passetti F, Rhodes SEV, Lopian D, Desai A, Robbins TW. Dissosioituvia näkökohtia suorituskyvyn 5 valinnan sarjareaktioaikatehtävässä rotan dorsaalisen anteriorisen cingulaatin, infralimbisen ja orbitofrontaalisen aivokuoren vaurioiden jälkeen: erovaikutukset selektiivisyyteen, impulsiivisuuteen ja pakko-oireisiin. Behav Brain Res. 2003;146:105–119. [PubMed]
  6. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. DeltaFosB: n voimakas solutyyppispesifinen yli-ilmentyminen lisää kokaiinin kannustimia. J Neurosci. 2003, 23: 2488-2493. [PubMed]
  7. Dalley JW, Fryer TD, Brichard L, Robinson ES, Theobald DE, Laane K, Pena Y, Murphy ER, Shah Y, Probst K, et ai. Nucleus accumbens D2/3 -reseptorit ennustavat impulsiivisuuden ja kokaiinin vahvistumisen. Tiede. 2007;315:1267–1270. [PMC vapaa artikkeli] [PubMed]
  8. Dalley JW, Laane K, Pena Y, Theobald DE, Everitt BJ, Robbins TW. Tarkkailu- ja motivaatiovajeet rotilla, jotka eivät ole antaneet kokaiinia tai heroiinia itse suonensisäisesti. Psychopharmacology (Berl) 2005;182:579–587. [PubMed]
  9. Fletcher PJ, Grottick AJ, Higgins GA. 5-HT(2A)-reseptorin antagonistin M100907 ja 5-HT(2C)-reseptorin antagonistin SB242084 erilaiset vaikutukset kokaiinin aiheuttamaan liikkumisaktiivisuuteen, kokaiinin itseantoon ja kokaiinin aiheuttamaan vasteen palautumiseen. Neuropsykofarmakologia. 2002;27:576–586. [PubMed]
  10. Higgins GA, Enderlin M, Haman M, Fletcher PJ. 5-HT2A reseptorin antagonisti M100,907 vaimentaa NMDA-reseptoriantagonismin tuottamaa motorista ja "impulsiivista" käyttäytymistä. Psykofarmakologia. 2003; 170:309–319. [PubMed]
  11. Homayoun H, Moghaddam B. Progression solujen mukautuksia mediaal prefrontal ja orbitofrontal cortex vastauksena toistuva amfetamiini. J Neurosci. 2006;26:8025–8039. [PMC vapaa artikkeli] [PubMed]
  12. Hommel JD, Sears RM, Georgescu D, Simmons DL, DiLeone RJ. Paikallinen geenin knockdown aivoissa käyttäen virus-välitteistä RNA-interferenssiä. Nat Med. 2003, 9: 1539-1544. [PubMed]
  13. Howard DB, Powers K, Wang Y, Harvey BK. Adenoon liittyvien virusvektorien serotyyppien 1, 2, 5, 6, 7, 8 ja 9 tropismi ja toksisuus rotan hermosoluissa ja gliassa in vitro. Virologia. 2008; 372:24–34. [PMC vapaa artikkeli] [PubMed]
  14. Hutcheson DM, Everitt BJ. Selektiivisten orbitofrontaalisten aivokuoren vaurioiden vaikutukset vihje-ohjatun kokaiinin etsinnön saamiseen ja suorituskykyyn rotilla. Ann NY Acad Sci. 2003; 1003:410–411. [PubMed]
  15. Jentsch JD, Taylor JR. Frontostriataalisen toimintahäiriön aiheuttama impulsiivisuus huumeiden väärinkäytössä: vaikutukset käyttäytymisen hallintaan palkkioihin liittyvillä ärsykkeillä. Psykofarmakologia. 1999; 146:373–390. [PubMed]
  16. Kalivas PW, Volkow ND. Riippuvuuden hermopohja: motivaation ja valinnan patologia. Olen J Psykiatria. 2005, 162: 1403-1413. [PubMed]
  17. Kelz MB, Chen J, Carlezon WA, Jr, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, et ai. Transkriptiotekijän deltaFosB ilmentyminen aivoissa säätelee herkkyyttä kokaiinille. Luonto. 1999; 401:272–276. [PubMed]
  18. Kosten TA, Zhang XY, Haile CN. Jännityserot kokaiinin itseannostelun ylläpidossa ja niiden suhde uutuusaktiivisuusvasteisiin. Behav Neurosci. 2007; 121:380–388. [PubMed]
  19. Lu L, Grimm JW, Hope BT, Shaham Y. Kokaiinihoidon inkubointi vetäytymisen jälkeen: prekliiniset tiedot. Neuropharmacology. 2004, 47 (Suppl 1): 214 – 226. [PubMed]
  20. Mobini S, Body S, Ho MY, Bradshaw CM, Szabadi E, Deakin JFW, Anderson IM. Orbitofrontaalisen aivokuoren vaurioiden vaikutukset herkkyyteen viivästyneelle ja todennäköisyydelle. Psykofarmakologia. 2002; 160:290–298. [PubMed]
  21. Moeller FG, Dougherty DM, Barratt ES, Schmitz JM, Swann AC, Grabowski J. Impulsiivisuuden vaikutus kokaiinin käyttöön ja retentioon hoidossa. J Subst Abuse Treat. 2001;21:193–198. [PubMed]
  22. Nestler EJ. Huumeriippuvuuden molekyylimekanismit. Neuropharmacology. 2004, 47 (Suppl 1): 24 – 32. [PubMed]
  23. Paxinos G, Watson C. Rotan aivot stereotaksisissa koordinaateissa. Sydney (Australia): Academic Press; 1998.
  24. Perrotti LI, Hadeishi Y, Ulery PG, Barrot M, Monteggia L, Duman RS, Nestler EJ. DeltaFosB:n induktio palkkioihin liittyvissä aivorakenteissa kroonisen stressin jälkeen. J Neurosci. 2004;24:10594–10602. [PubMed]
  25. Piazza PV, Deroche-Gamonent V, Rouge-Pont F, Le Moal M. Vertikaaliset muutokset itseannostelun annos-vaste-funktioissa ennustavat huumeille alttiita fenotyyppiä, joka on altis riippuvuudelle. J Neurosci. 2000;20:4226–4232. [PubMed]
  26. Powell KJ, Binder TL, Hori S, Nakabeppu Y, Weinberger DR, Lipska BK, Robertson GS. Vastasyntyneiden ventraaliset aivotursovauriot aiheuttavat DeltaFosB:n kaltaisten proteiinien (proteiinien) nousun jyrsijän neokorteksissa. Neuropsykofarmakologia. 2006; 31:700–711. [PubMed]
  27. Rogers RD, Robbins TW. Krooniseen huumeiden väärinkäyttöön liittyvien neurokognitiivisten puutteiden tutkiminen. Curr Opin Neurobiol. 2001; 11:250–257. [PubMed]
  28. Schoenbaum G, Roesch MR, Stalnaker TA. Orbitofrontaalinen aivokuori, päätöksenteko ja huumeriippuvuus. Trends Neurosci. 2006;29:116–124. [PMC vapaa artikkeli] [PubMed]
  29. Itse DW, Choi KH. Ekstinktio-indusoitu neuroplastisuus vaimentaa stressin aiheuttamaa kokaiinin etsintä: tilariippuvainen oppimishypoteesi. Korostaa. 2004;7:145–155. [PubMed]
  30. Itse DW, Genova LM, Hope BT, Barnhart WJ, Spencer JJ, Nestler EJ. CAMP-riippuvaisen proteiinikinaasin osallistuminen ytimen accumbensiin kokaiinin itsensä antamisessa ja kokaiinin etsivän käyttäytymisen relapsi. J Neurosci. 1998, 18: 1848-1859. [PubMed]
  31. Sutton MA, Schmidt EF, Choi KH, Schad CA, Whisler K, Simmons D, Karanian DA, Monteggia L, Neve RL, Self DW. Extinctionin aiheuttama AMPA-reseptorien lisääntyminen vähentää kokaiinia etsivää käyttäytymistä. Luonto. 2003; 421:70–75. [PubMed]
  32. Thomas MJ, Beurrier C, Bonci A, Malenka RC. Pitkäaikainen depressio ytimen accumbensissa: käyttäytymiseen liittyvän herkistymisen neurokorrelaatti kokaiiniin. Nat Neurosci. 2001, 4: 1217-1223. [PubMed]
  33. Volkow ND, Fowler JS. Riippuvuus, pakko- ja halusairaus: orbitofrontaalisen aivokuoren osallistuminen. Cereb Cortex. 2000;10:318–325. [PubMed]
  34. Winstanley CA, Chudasama Y, Dalley JW, Theobald DE, Glennon JC, Robbins TW. Prefrontaaliset 8-OH-DPAT ja M100907 parantavat visuospatiaalista huomiokykyä ja vähentävät impulsiivisuutta viiden valinnan sarjareaktioaikatehtävässä rotilla. Psykofarmakologia. 2003;167:304–314. [PubMed]
  35. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone RJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, et ai. DeltaFosB-induktio orbitofrontaalisessa aivokuoressa välittää toleranssia kokaiinin aiheuttamaan kognitiiviseen toimintahäiriöön. J Neurosci. 2007;27:10497–10507. [PubMed]
  36. Winstanley CA, Theobald DE, Cardinal RN, Robbins TW. Basolateraalisen amygdalan ja orbitofrontaalisen aivokuoren vastakkaiset roolit impulsiivisessa valinnassa. J Neurosci. 2004;24:4718–4722. [PubMed]
  37. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, Dileone RJ et ai. Olennainen rooli DeltaFosB:lle nucleus accumbensissa morfiinin vaikutuksesta. Nat Neurosci. 2006; 9:205–211. [PubMed]