La base dopaminergique des comportements humains: revue des études d'imagerie moléculaire (2009)

Cette revue systématique décrit des études d'imagerie moléculaire humaine ayant étudié les altérations des niveaux de DA extracellulaire lors de l'exécution de tâches comportementales. Alors que l'hétérogénéité des méthodes expérimentales limite la méta-analyse, nous décrivons les avantages et les inconvénients de différentes approches méthodologiques. L'interprétation des résultats expérimentaux peut être limitée par les modifications du débit sanguin cérébral régional, le mouvement de la tête et le choix des conditions de contrôle. Nous revisitons notre étude originale sur la version striatale de DA lors du jeu vidéo (Koepp et al., 1998) pour illustrer les influences potentiellement confuses des mouvements de la tête et des modifications de la FBCR. Changements dans [¹¹La liaison du C] raclopride peut être détectée dans les régions cérébrales extrastriatales et striatales. Cependant, nous examinons les preuves suggérant que les modifications extrastriatales pourraient ne pas être interprétées clairement en termes de libération de DA. Bien que plusieurs études aient mis en évidence des augmentations des concentrations en DA extracellulaire striatale au cours de composantes telles que l’apprentissage moteur et l’exécution, les processus liés aux récompenses, le stress et les performances cognitives, la présence de facteurs potentiellement biaisants doit être soigneusement examinée (et, si possible, expliquée) lors de la conception et de l'interprétation des études futures.

Relation entre les taux de dopamine extracellulaire et la liaison du radiotraceur D2

Une conclusion quelque peu contre-intuitive des études PET sur la libération de DA induite par une tâche est que l'ampleur du changement détecté dans de nombreuses études est similaire à celle observée après l'administration de psychostimulants tels que l'amphétamine. Des études de microdialyse chez le rat ont montré que les stimuli non pharmacologiques, tels que le transfert dans un nouvel environnement, augmentaient les niveaux de DA dans le striatum ventral (nucleus accumbens) de l'ordre de 20% (Neigh et al., 2001), tandis que l'administration d'amphétamine peut augmenter les taux de DA extracellulaire d'environ ~ 1500% (par exemple (Schiffer et al., 2006). Des études de double microdialyse et de PET ont démontré que le rapport entre l'ampleur du changement de DA extracellulaire et l'ampleur du changement dans [¹¹La liaison du C] raclopride varie en fonction du stimulus appliqué (Breier et al., 1997; Schiffer et al., 2006; Tsukada et al., 1999). D₂ le déplacement des radiotraceurs antagonistes ne dépasse généralement pas environ 40-50% (Kortekaas et al., 2004; Laruelle 2000a). Au niveau de base, cet effet de plafond tient au fait qu’il existe un nombre limité de D₂ récepteurs dans le striatum.

In vitro études de D₂ les récepteurs révèlent l'existence d'intraconvertable high (D_2high) et faible (D_2low) les états d'affinité pour la liaison de l'agoniste; le d_2high l'état est considéré comme l'état fonctionnel dû au couplage de la protéine G (Sibley et al., 1982). Alors que les antagonistes ont la même affinité aux deux états récepteurs, les agonistes ont une plus grande affinité pour le D_2high (1-10 nM) que le D_2low état (0.7-1.5 μM) (Freedman et al., 1994; Richfield et al., 1989; Seeman et al., 2003; Sibley et al., 1982; Sokoloff et al., 1990; Sokoloff et al., 1992). Basé sur ceci in vitro données et in vivo estimations de la base D₂ l'occupation par le DA et la proportion de récepteurs dans l'état d'affinité élevé, des modèles ont été proposés pour tenter d'expliquer l'effet de plafond en D₂ Données PET (Laruelle 2000a; Narendran et al., 2004). Ces modèles estiment que la proportion de D₂ la liaison du traceur radioactif antagoniste susceptible de faire l’objet d’une concurrence de la part de DA est ~ 38%.

Récemment, D_2/3 des radiotraceurs agonistes ont été mis au point dans l’espoir qu’ils seront peut-être plus sensibles que D_2/3 radiotraceurs antagonistes dans la détection des fluctuations de la DA, puisqu’un plus grand degré de compétition se produira sur le même site (Cumming et al., 2002; Hwang et al., 2000; Mukherjee et al., 2000; Mukherjee et al., 2004; Shi et al., 2004; Wilson et al., 2005; Zijlstra et al., 1993) Sensibilité accrue de D_2/3 radiotraceurs agonistes à des changements dans DA extracellulaire n'a pas encore été confirmé chez l'homme; une première étude explorant la sensibilité du D_2/3 radiotraceur agoniste [¹¹Les variations de DA du C] PHNO par rapport à l'amphétamine ont montré une sensibilité similaire ou, tout au plus, marginalement supérieure à celle précédemment observée avec [¹¹C] le raclopride (Willeit et al., 2008).

La relation entre D_2/3 La fixation des radiotraceurs et les taux de DA extracellulaire peuvent également refléter l’internalisation du récepteur dépendant de l’agoniste (Goggi et al., 2007; Laruelle 2000a; Sun et al., 2003) et / ou D₂ équilibre monomère-dimère (Logan et al., 2001a). Comme on le verra plus en détail ci-dessous, la cinétique de modification du DA extracellulaire par rapport à D_2/3 La cinétique des radiotraceurs peut également jouer un rôle important dans la détermination du degré de modification du potentiel de liaison des radiotraceurs (Morris et al., 2007; Yoder et al., 2004). Par conséquent, alors que les changements de BP de D_2/3 radiotraceurs tels que [¹¹C] le raclopride montre clairement une relation dose-dépendante avec les taux de DA extracellulaire, la nature de cette relation est complexe et la linéarité peut varier en fonction du type de stimulus appliqué.

La concurrence peut être principalement extrasynaptique

Tout au long du D_2/3 On considère souvent dans la littérature PET que la plupart des D_2/3 les récepteurs sont synaptiques et D_2/3 le radiotraceur PET mesure donc la transmission synaptique du DA. Cependant, cette interprétation doit être revue car plusieurs études montrent que la localisation de D_2/3 récepteurs, et aussi DAT, est à prédominance extrasynaptique (Ciliax et al., 1995; Cragg et al., 2004; Hersch et al., 1995; Sesack et al., 1994; Yung et al., 1995; Zoli et al., 1998). Ceci est conforme à l’opinion bien acceptée selon laquelle DA agit via une transmission de volume dans le striatum (Fuxe et al., 2007; Zoli et al., 1998). Après la libération phasique, le DA peut diffuser plusieurs microns à partir du site de libération (Gonon et al., 2000; Peters et al., 2000; Venton et al., 2003) une distance beaucoup plus grande que la largeur de la fente synaptique (environ 0.5 μm) (Groves et al., 1994; Pickel et al., 1981). Les concentrations de DA dans la fente synaptique peuvent augmenter temporairement jusqu'à 1.6 mM (Garris et al., 1994) et enregistrées, les concentrations de DA extrasynaptiques résultant de transitoires de DA naturels ou de pulsations de stimulus électriques chez les rongeurs varient de ~ 0.2-1 μM (Garris et al., 1994; Gonon 1997; Robinson et al., 2001; Robinson et al., 2002; Venton et al., 2003).

Des modèles récents de transmission striatale de DA prédisent que l'activation de D_2high les récepteurs après la libération d'une seule vésicule de DA peuvent se produire à un rayon de diffusion effectif maximal allant jusqu'à 7 μm, tandis que des concentrations de 1 μM, capables de se lier à des récepteurs de faible affinité, sont associées à un rayon effectif maximal de <2 μm; les deux valeurs dépassent de loin les dimensions de la fente synaptique (Cragg et al., 2004; Rice et al., 2008). Une analyse plus poussée montre que, pour D_2high récepteurs libérés par une synapse peuvent influencer les récepteurs (intra ou extra-synaptiques) situés à proximité des synapses de 20-100 DA dans ce rayon (Cragg et al., 2004; Rice et al., 2008). Ces analyses cinétiques ont abouti à la proposition d’un nouveau modèle de synapses DA striatales (Rice et al., 2008), qui explique l’important débordement de la DA dans l’espace extrasynaptique et l’activation prédominante de la D extrasynaptique par rapport à la D intrasynaptique₂ récepteurs. Bien que ce modèle nécessite une évaluation plus poussée, il semblerait que les récepteurs extrasynaptiques jouent un rôle important, voire prédominant, dans la liaison et le déplacement._2/3 radiotraceurs dans le striatum.

La compétition peut avoir lieu dans des subdivisions striatales anatomiquement distinctes

Le striatum est généralement divisé en trois subdivisions anatomiques; le noyau caudé, le putamen et le striatum ventral. Alors que le striatum dorsal (neostriatum) comprend la majeure partie du noyau caudé et du putamen, le striatum ventral est composé du noyau accumbens, d'une partie du tubercule olfactif et des parties les plus ventromédiales du caudé et du putamen. Le striatum dorsal reçoit principalement des fibres DA de la substantia nigra, alors que l'origine de l'entrée de DA dans le striatum ventral se situe principalement dans la zone tegmentale ventrale (VTA). Les neurones DA sont innervés par des afférences glutamatergiques des zones corticales, qui modulent la libération de DA au niveau du corps cellulaire et au niveau terminal (Cheramy et al., 1986; Karreman et al., 1996; Leviel et al., 1990; Murase et al., 1993; Taber et al., 1993; Taber et al., 1995). Les entrées corticales du striatum sont organisées topographiquement, formant des boucles parallèles cortico-striatales-thalamo-corticales (Alexander et al., 1986). Ces boucles sont organisées selon un gradient dorsolatéral à ventromédial pouvant être en relation fonctionnelle avec les processus moteurs, cognitifs et de récompense (Haber et al., 2000). De manière générale, les études anatomiques chez les primates non humains montrent que les cortex moteur et prémoteur se projettent sur le putamen (Flaherty et al., 1994), tandis que la tête du caudé reçoit des informations du cortex préfrontal (Selemon et al., 1985) et le striatum ventral reçoit des projections du cortex frontal orbital et médial (Kunishio et al., 1994).

Ces subdivisions anatomiques ont également été conceptualisées en tant que "subdivisions fonctionnelles" (sensorimotrices, associatives et limbiques) pour l'analyse d'images PET (Martinez et al., 2003). Ce modèle doit être considéré comme probabiliste plutôt qu'exclusif en raison d'un chevauchement important (Martinez et al., 2003) et la délimitation peut également être limitée par la résolution du scanner et les effets de volume partiels (Drevets et al., 2001; Mawlawi et al., 2001). La preuve la plus convaincante que le PET puisse détecter des modifications de la libération de DA dans des zones discrètement fonctionnelles du striatum est fournie dans les études répétitives sur la stimulation magnétique transcrânienne (SMTr) de Strafella et de ses collègues (Strafella et al., 2001; Strafella et al., 2003; Strafella et al., 2005). La stimulation du PFC médio-dorsolatéral a provoqué une diminution sélective de [¹¹C] raclopride se liant à la tête du noyau caudé (Strafella et al., 2001). Le schéma opposé a été observé lors de la stimulation du cortex moteur; diminue dans [¹¹On a observé des liaisons C] raclopride dans le putamen mais pas dans les autres zones striatales (Strafella et al., 2003; Strafella et al., 2005). Ces résultats sont conformes aux études anatomiques sur les projections cortico-striatales chez les primates (Flaherty et al., 1994; Kunishio et al., 1994; Selemon et al., 1985) et suggèrent que les zones spatialement distinctes d'augmentation de la libération de DA, telles que visualisées avec du PET, peuvent être fonctionnellement liées au processus comportemental discret étudié.

Choix de radioligand

Actuellement, D_2/3 La liaison du récepteur dans le striatum est normalement quantifiée en utilisant soit le radioligand de PET [¹¹C] le raclopride, ou les radioligands de la tomographie par émission de photons unique (SPET) [¹²³Je] IBZM et [¹²³Je] épidepride. Ces d₂ les radiotraceurs antagonistes sont facilement déplaçables en cas d’augmentation ou de diminution de la DA endogène (Endres et al., 1998; Laruelle 2000a). Autre D₂ Les radiotraceurs antagonistes tels que la spipérone et les radiotraceurs D1 ne sont pas facilement vulnérables aux modifications de la DA extracellulaire en raison de facteurs tels que l'internalisation des récepteurs (Laruelle 2000a), formation de monomère-dimère (Logan et al., 2001b) ou cinétique de traceur (Morris et al., 2007) comme mentionné ci-dessus. Images récentes obtenues avec le D nouvellement développé_2/3 radiotraceur agoniste [¹¹C] PHNO présentent une liaison plus forte dans la partie ventrale du striatum et du globus pallidus par rapport à [¹¹C] le raclopride (Willeit et al., 2006), qui peut être attribuée à une affinité plus élevée de [¹¹C] PHNO pour D₃ sur D₂ récepteurs (Narendran et al., 2006). Bien que non encore confirmé chez des volontaires humains, [¹¹C] PHNO peut donc offrir un avantage particulier dans l’évaluation des modifications de la libération de DA dans la face ventrale du striatum, étant donné que DA a également une plus grande affinité pour le D₃ sur D₂ sous-type de récepteur (Sokoloff et al., 1990). Comme expliqué en détail ci-dessous, afin de mesurer le D extrastriatal₂ disponibilité de récepteurs et éventuellement libération de DA extrastriatale, radiotraceurs antagonistes de haute affinité tels que [¹¹C] FLB457 et [¹⁸F] fallypride sont obligatoires (Aalto et al., 2005; Montgomery et al., 2007; Riccardi et al., 2006a; Riccardi et al., 2006b; Slifstein et al., 2004).

Modifications du débit sanguin cérébral

Lors de l’élaboration de ces méthodologies, l’un des principaux facteurs à prendre en compte a été l’influence que les modifications du débit sanguin induites par la tâche peuvent exercer sur l’estimation de la D_2/3 potentiel de liaison des radiotraceurs. L’utilisation de l’hyperventilation pour diminuer le flux sanguin cérébral régional (FLC) via une vasoconstriction, un [¹¹Le scan du raclopride C] chez un seul sujet a montré une diminution apparente à la fois du volume de la distribution et du transport du radiotraceur vers le cerveau (K₁) (Logan et al., 1994) suggérant que l’administration de radiotraceurs peut être altérée par des modifications de la FBCR. Le SRTM renvoie un paramètre similaire, R₁-l'émission du radiotraceur dans le striatum par rapport au cervelet (Lammertsma et al., 1996b). Par conséquent, en utilisant à la fois l'analyse graphique Logan et les méthodes SRTM, les effets du rCBF se distinguent théoriquement des changements dans la libération de neurotransmetteurs - cependant, ces mesures ne sont souvent pas rapportées. Ces R₁ ou K₁ les mesures sont limitées en ce que les modifications transitoires du débit sanguin au cours de la période de numérisation, qui peuvent également produire des résultats artificiels, ne sont pas estimées (Laruelle 2000b).

Dans la version originale [11C] raclopride PET étude du jeu vidéo, réduction de R1 observés au cours de la condition d’activation, en plus des diminutions observées de la TA (Koepp et al., 1998). Ces changements dans R1 pas de corrélation avec les changements de BPND et il a été conclu que la diminution observée de R1 peut avoir été causée par des augmentations relativement plus importantes de la rCBF dans le cervelet par rapport au striatum au cours de la partie. Ceci a été confirmé par la suite lorsque le débit sanguin cérébral au cours de la tâche a été mesuré avec H2-150 PET (Koepp et al., 2000).

Figure 1A montre les valeurs de rCBF mesurées dans le striatum et le cervelet dorsaux et ventraux pendant les périodes de repos et de tâche. Au cours de la période de travail, les augmentations les plus importantes (% 29 moyen) du rCBF se sont produites dans le cervelet. Des augmentations moins importantes de la rCBF sont survenues dans les régions striatales au cours de la période de travail (striatum dorsal 16%; striatum ventral 10%; caudate 9%). La division des valeurs de CBF dans les ROI dorsales et striatales par celles obtenues dans le cervelet donne une mesure équivalente à R₁ (CBF_{(ROI / CB)}). Comme représenté sur la Figure 1B, CBF_{(ROI / CB)} a été réduit de ~ 10% dans le striatum dorsal et de ~ 15% dans le striatum ventral pendant la tâche par rapport à la condition de base. Ces chiffres sont donc cohérents avec l’évolution de R₁ qui ont été détectés dans l'original [¹¹C] enquête PET sur le raclopride, où R₁ diminué de 13 moyen dans le striatum dorsal et de 14% dans le striatum ventral (Koepp et al., 1998). La question était donc de savoir dans quelle mesure ces changements de débit pourraient contribuer à la diminution apparente des estimations du striatum [¹¹C] raclopride BP_ND.

  

Figure 1

Débit sanguin cérébral régional lors de l'exécution d'un jeu vidéo

Simulations effectuées par Dagher et al., (1998) de l'approche par déplacement de balayage dynamique unique ont montré que si k₂ (la constante de vitesse d'efflux) est augmentée plus que K₁, les modifications de la liaison aux radiotraceurs qui en résultent ne peuvent pas être distinguées des modifications qui résulteraient d’une libération accrue de DA, pouvant entraîner des résultats faussement positifs. Cependant, il est possible de démontrer, avec les hypothèses du modèle de Renkin-Crone avec transport passif d’un soluté entre le plasma capillaire et le tissu, que des modifications du débit sanguin ou du produit de surface de perméabilité (produit de surface) du soluté auraient une incidence sur K₁ ainsi que k₂ également, de sorte qu’une modification apparente de la BP estimée_ND est peu probable dans des conditions stables. Les simulations effectuées pour valider les méthodes de déplacement ont démontré que lorsque K₁ ainsi que k₂ augmentés de manière égale, aucun effet significatif sur la liaison du radiotraceur n’a été détecté (Pappata et al. 2002; Alpert et al. 2003). Cependant, les augmentations de FBCR pendant la période de sevrage lorsque la concentration de radiotraceurs dans le sang est minimale affecteront principalement l'efflux et non pas l'afflux, et il est probable qu'une augmentation des FBCr soit dans le striatum, soit dans la région de référence, au début de la tâche période de délestage conduirait à des estimations biaisées de la pression artérielle_ND.

Pour revenir à l'exemple du jeu vidéo, Koepp et al. (2000) ont conclu que, puisque les valeurs moyennes de CBF dans chacune des régions étaient relativement constantes pendant les périodes de repos et d’activation, il était peu probable que l’utilisation de la SRTM induise un biais dans les BP estimés. Cette conclusion est étayée par des simulations des expériences de jeu vidéo prenant en compte les fluctuations réelles du débit et leur variation pendant les périodes de repos et activées, comme indiqué dans Figure 1A. En bref, une fonction d’entrée parentale du plasma artériel pour un bolus [¹¹Le scanner C] raclopride a été tiré de l’étude de Lammertsma et al. (1996) ainsi que les valeurs moyennes pour les constantes de vitesse (K₁, k₂) décrivant l'ajustement du cervelet à un modèle à compartiment un tissu doté d'une fonction d'entrée de plasma, comme indiqué par Farde et al. (1989). Les produits PS moyens équivalents ont été calculés pour le cervelet à partir des valeurs moyennes du flux sanguin au repos et des conditions activées données dans Tableau 1A, selon le modèle Renkin-Crone;

PS = −F.log (1 - K₁/ F), où F est le débit plasmatique dans l'hypothèse d'un hématocrite de 0.4.

Il a été supposé que le volume total de distribution pour [¹¹C] le raclopride dans le cervelet n'a pas changé entre les conditions de repos et les tâches. Les valeurs des produits PS et les constantes de vitesse équivalentes pour le striatum dorsal et ventral ont ensuite été calculées à partir du flux sanguin moyen dans des conditions de repos (Figure 1A), ainsi que des estimations de R₁ et BP par rapport au cervelet rapporté par Koepp et al. (1998) dans des conditions de repos. Il a ensuite été possible de construire des courbes d’activités temporelles individuelles (TAC) pour le cervelet dans les conditions de base et d’essai et pour les régions striatales dans les conditions de base en tenant compte des fluctuations individuelles du débit sanguin au cours des périodes de balayage. Il a également été supposé que les produits PS variaient proportionnellement au débit de manière à exagérer les effets possibles des petites fluctuations du débit sanguin pendant les balayages. Les TAC striataux ont été simulés dans des conditions de test, soit en supposant une diminution de la TA annoncée par Koepp et al., 1998 ou sans changement de BP. Les estimations de BP ont ensuite été estimées à l’aide du STRM, comme dans Koepp et al., (1998) qui ne tient pas compte des biais induits par les fluctuations du débit sanguin. Ces simulations ont montré que, selon les hypothèses ci-dessus, il n’existait aucun effet de confusion dû aux fluctuations du débit; la moyenne apparente BP_ND pour le striatum ventral, la valeur de base de 2.231 serait passée à 2.238 en raison des seuls changements du débit sanguin, par opposition à 1.918 étant donné un changement induit par la tâche dans la vraie PA_ND. Les valeurs correspondantes pour le striatum dorsal étaient 2.407, 2.412 et 2.213.

Dans le cas présent, un effet de la circulation sanguine sur les modifications apparentes de la pression artérielle_ND était donc peu probable en raison de la tâche lancée avant le début de l'analyse et de la constance relative du flux sanguin dans chaque analyse. Cependant, des variations du débit sanguin au cours d’un seul balayage entraîneraient une sous-estimation de la pression artérielle._ND la tâche avait-elle été lancée au cours de la période de délestage suivant une injection en bolus unique et nous considérons ce facteur préoccupant dans les approches de déplacement pour quantifier les changements dans la libération de l'AD. La méthode la moins influencée par les changements locaux ou globaux de la FBCR est la méthode de la perfusion en bolus (BI); une fois que l'équilibre séculaire est établi, les taux constants de radiotraceur dans le plasma évitent tout effet de confusion du débit sanguin sur des valeurs de liaison spécifiques (Carson et al., 1993; Carson et al., 1997; Carson 2000; Endres et al., 1997; Endres et al., 1998). Par conséquent, nous considérons que l’administration de radiotraceurs BI est le choix optimal de la méthodologie disponible lorsque l’influence des modifications simultanées de la rCBF au cours de la période de balayage est préoccupante.

Mouvement de la tête

Le mouvement de la tête peut être particulièrement problématique dans les études comportementales où des volontaires sont requis pour apporter une réponse verbale ou motrice (Montgomery et al., 2006a). Les mouvements lors de la numérisation peuvent réduire considérablement la résolution effective du scanner (Green et al., 1994) et peut conduire à une mesure inexacte de la pression artérielle. Bien que le mouvement de la tête non corrigé affectera les mesures de PA obtenues avec toutes les méthodes d'analyse, ceci peut revêtir une importance particulière dans les études de déplacement, car il est concevable qu'un mouvement de la tête puisse se produire systématiquement au début de la tâche d'activation et conduire à de faux changements positifs de la PA (Dagher et al., 1998). Les méthodes d’analyse Voxel (voir ci-dessous) peuvent également être particulièrement sensibles aux effets de mouvement de la tête, car la liaison de [¹¹C] le raclopride est beaucoup plus élevé dans les régions striatales que dans les régions extrastriatales adjacentes (Zald et al., 2004).

Le mouvement de la tête peut être réduit pendant le balayage en utilisant des moyens de contention tels que des masques faciaux en thermoplastique, tels qu'utilisés par Ouchi et al., (2002) pendant une tâche motrice et de la Fuente-Fernandez et al., (2001; 2002) lors de l'examen de l'effet placebo. Cependant, les masques faciaux thermoplastiques peuvent être inconfortables pour les volontaires et des études comparatives antérieures ont montré que, bien que les mouvements de la tête puissent être considérablement réduits, ils ne sont pas éliminés (Green et al., 1994; Ruttimann et al., 1995). Une approche alternative ou complémentaire consiste à corriger les effets du mouvement de la tête post hoc, en utilisant le réalignement image par image (FBF). Des techniques de réalignement FBF typiques alignent toutes les trames sur une trame initiale ou ultérieure sélectionnée sur la base d'un rapport signal sur bruit élevé (Mawlawi et al., 2001; Woods et al., 1992; Woods et al., 1993). La technique de réalignement FBF est limitée par la qualité statistique médiocre des données acquises dans les trames ultérieures et par l’incapacité de corriger le mouvement de la tête dans les trames (pouvant aller jusqu’à quelques minutes 10) (Montgomery et al., 2006b). De plus, ces méthodes supposent que la distribution des radiotraceurs est similaire dans les trames précoces et tardives; ce n’est pas le cas après l’administration en bolus de radiotraceurs, ce qui peut conduire à des résultats faussement positifs (Dagher et al., 1998). Pour réduire l'influence de la redistribution des radiotraceurs produisant des alignements erronés, vous pouvez utiliser l'image corrigée sans atténuation. ces images ont un signal de scalp plus élevé qui fournit plus d’informations au programme de réalignement avec lequel travailler (Montgomery et al., 2006a). De plus, le débruitage en utilisant des ondelettes peut être appliqué pour réduire les erreurs introduites par des rapports signal sur bruit médiocres (Mawlawi et al., 2001; Turkheimer et al., 1999). Récente [¹¹C] études de bol de raclopride sur la libération de DA induite par une tâche publiées par Dagher et ses collègues (Hakyemez et al., 2008; Soliman et al., 2008; Zald et al., 2004) utilise un nouveau processus de réalignement (Perruchot et al., 2004). Ici, des courbes génériques d'activité-temps sont attribuées aux régions du cerveau, à la suite de la segmentation automatisée à partir d'images IRM individuelles, sur la base des données précédentes. Les images acquises lors des analyses expérimentales sont ensuite automatiquement réalignées sur les volumes cibles à l'aide d'un algorithme de réalignement. De nouvelles méthodes, telles que l'utilisation d'un logiciel de suivi du mouvement et la correction du mouvement lors du ré-regroupement des données en mode liste, sont en cours de développement et offrent une fiabilité supérieure test / retest (Montgomery et al., 2006b). À ce jour, cette approche n’a été utilisée que dans une étude sur la publication de DA par les tâches (Sawamoto et al., 2008) et peuvent présenter un intérêt particulier dans ce contexte, car une fiabilité accrue des données augmentera la capacité de détecter des modifications mineures dans la version de DA.

Pour illustrer l’importance d’une correction appropriée des mouvements de la tête, nous revenons encore une fois sur notre document original [¹¹C] données du jeu vidéo bolus raclopride (Koepp et al., 1998). Dans l'analyse initiale, le mouvement de la tête, bien que minimisé à l'aide d'un collier orthopédique et d'un appui-tête, n'a pas été corrigé. De plus, les ROI striataux ont été définis avec un seuil fixé à 40% du maximum de l’image. Cela peut également produire des artefacts; Si des augmentations systématiques du volume régional (dues aux mouvements de la tête) se produisent sous l'activation par rapport aux conditions de repos, l'activité mesurée diminuera, ce qui peut conduire à des résultats faussement positifs. Pour illustrer le biais introduit par ces approches, nous avons comparé les données d'origine à celles obtenues par une nouvelle analyse avec un retour sur investissement et un réalignement FBF définis anatomiquement.

Pour obtenir des ROI striataux et cérébelleux anatomiquement définis, nous avons utilisé les critères décrits par Mawlawi et al., (2001) définir le striata dorsal et ventral sur un scanner à résonance magnétique positionné dans l’espace de l’Institut neurologique de Montréal (INM). Un [¹¹Le modèle C] de raclopride a été construit dans l’espace de l’INM (Meyer et al., 1999) en utilisant une image moyenne des balayages 8 obtenus chez des sujets témoins sains. Cette matrice a ensuite été transformée spatialement en espace PET individuel et les paramètres de transformation résultants ont été utilisés pour transformer le retour sur investissement striatal en espace individuel. Nous avons ensuite combiné l'analyse dans des ROI redéfinis avec une correction du mouvement de la tête en utilisant le réalignement FBF. Les images dynamiques non corrigées de l'atténuation ont été débruitées à l'aide d'une ondelette de niveau 2, ordre 64 Battle Lemarie (Bataille 1987; Turkheimer et al., 1999). Les images ont été réalignées sur une seule image avec un rapport signal sur bruit élevé, à l'aide d'un algorithme d'information mutuelle (Studholme et al., 1996) et les paramètres de transformation ont ensuite été appliqués aux images dynamiques corrigées de l'atténuation correspondante. Cette procédure a été appliquée à toutes les images pour générer une image dynamique corrigée en FBF.

Tableau 2 présente les valeurs de PA régionales obtenues dans l'analyse initiale (Koepp et al., 1998) et ceux obtenus à la suite de la redéfinition du ROI avec le réalignement ultérieur de FBF. Dans l’étude initiale, des analyses répétées de l'ANOVA révélaient un effet significatif du jeu vidéo (F₍₁₎= 7.72; p <0.01), particulièrement marquée dans le striatum ventral (voir Tableau 2). Après la redéfinition du retour sur investissement, ANOVA n'a montré qu'un effet de tendance du jeu vidéo (F₍₁₎ = 3.64; p= 0.10) et un effet significatif de la région (F₍₃₎= 90.98; p<0.01). En commun avec nos résultats précédents, mais d'une plus petite ampleur, les tests t post hoc ont révélé une réduction significative de la PA dans le striatum ventral droit pendant l'état du jeu vidéo (t₍₇₎= 4.94; p= 0.01; −7.3 moyen), bien que cet effet n’ait atteint que le niveau de tendance significatif dans le striatum ventral gauche (t₍₇₎= 2.10; p= 0.07; moyenne -4.7%). Dans nos données originales, le BP dans tous les domaines était en corrélation avec les performances de la tâche (Koepp et al., 1998), lorsque le ROI a été redéfini, il n’existait aucune corrélation entre la performance et l’évolution du BP. Après définition du retour sur investissement et réalignement du FBF, l’analyse ANOVA a montré un effet global significatif de la condition (F₍₁₎ = 7.44; p= 0.03) et la région (F₍₃₎ = 22.23; p= 0.01). Cependant, l’ampleur des changements était beaucoup moins importante (voir Tableau 2) et les tests t n’ont révélé aucun changement significatif dans les différentes régions striatales dorsales ou ventrales.

  

Tableau 2

[11C] valeurs de potentiel de liaison du raclopride obtenues par réanalyse

Bien que nous n'ayons pas observé de changements significatifs dans la taille du retour sur investissement, ni de corrélations entre celle-ci et les performances au cours de l'analyse, la diminution des effets expérimentaux observés lorsque la retour sur investissement sans seuil a été utilisé dans la ré-analyse suggère que le mouvement de la tête a pu biaiser les résultats publiés. Cette conclusion est encore renforcée par l'observation selon laquelle, lorsque la nouvelle analyse FBF était appliquée, l'importance de l'ampleur des changements détectés était encore réduite. Nous ne pouvons donc pas exagérer l’importance des méthodes appropriées de correction du mouvement de la tête pour analyser la libération de DA induite par une tâche à l’aide de [¹¹C] raclopride PET. La correction des mouvements de la tête revêt également une importance particulière dans les études sur la libération de DA provoquée par des arguments pharmacologiques, lorsque le défi pharmacologique peut être associé à une activation comportementale (par exemple, l’amphétamine).

Cinétique et timing de la dopamine

Un facteur plus important peut être la forme et la synchronisation de la courbe de libération de DA par rapport à la courbe temps d'activité du radiotraceur. L’analyse graphique consécutive à l’administration en bolus de [18F] -N-méthylspiropéridol a montré que la modification du taux d’absorption est maximale pour les grands pics de DA et la clairance lente de celui-ci (Logan et al., 1991). Des résultats similaires ont été obtenus pour l’approche décisionnelle à double condition et analyse unique; les changements dans la liaison spécifique après une provocation par amphétamine sont corrélés à la fois à la hauteur de l’impulsion DA (nM) et au taux de clairance DA^-1), et les corrélations les plus serrées sont obtenues lorsque le changement de liaison spécifique est corrélé à l'intégrale de l'impulsion DA (μM.min) (Endres et al., 1997). Il n’est pas clair pour le moment si les courbes DA obtenues avec tous les stimuli physiologiques seront suffisantes pour produire un déplacement significatif des radiotraceurs utilisant cette technique.

Simulations effectuées par Morris et ses collègues (1995) pour l’approche en bolus appariés, suggèrent que les modifications de la pression artérielle peuvent être maximisées lorsque la tâche d’activation est effectuée sur une longue période et débutées avant ou après l’administration du traceur radioactif. Des résultats similaires ont été obtenus par Logan et al., (1991), où le changement le plus important du taux d’absorption de [18F] -N-méthylspiropéridol s’est produit lorsque la tâche a débuté simultanément à l’injection de radiotraceur, une constatation également reproduite dans [¹¹C] simulations de raclopride Endres et al., (1998). Yoder et al., (2004) ont en outre démontré que le changement de BP peut être affecté de manière marquée par le moment choisi pour la réponse de l’agent antidopage au moment de [¹¹C] la concentration de raclopride après l'administration d'un bolus, interaction appelée «disponibilité pondérée effective» (EWA). Ici, des changements plus importants dans BP ont été détectés si le début de la réponse du DA est survenu juste avant [¹¹C] administration de raclopride (Yoder et al., 2004). De plus, l’ampleur du changement de la pression artérielle reflétait non seulement l’ampleur de la libération de DA (aire sous la courbe), mais aussi des différences dans la cinétique temporelle de l’AD (c’est-à-dire le gradient de la courbe de libération de DA), les courbes contondantes produisant de plus grands changements de BP quantité donnée de DA libérée (Yoder et al., 2004). Lors de l'utilisation de la méthode des bolus appariés, il est donc recommandé de commencer les tâches juste avant l'administration du traceur radioactif et de les poursuivre pendant une durée significative de l'analyse.

Amélioration pharmacologique de la libération de dopamine

L'utilisation d'inhibiteurs de la recapture de l'AD tels que le méthylphénidate (MP), qui a été utilisée avec un certain succès, constitue une stratégie intéressante pour accroître la détection des modifications de la libération de DA induites par la tâche.Volkow et al., 2002b; Volkow et al., 2004). Comme la MP inhibe la réabsorption de DA libérée par le terminal présynaptique via les transporteurs de dopamine, la DA libérée s'accumule, produisant ainsi une plus grande amplitude de changement dans [¹¹Liaison C] raclopride (Volkow et al., 2002a). Cependant, des différences minimes mais significatives entre quatre combinaisons de conditions (placebo ou MP plus contrôle ou activation) sont nécessaires pour que des effets additifs clairs soient observés, ce qui signifie que cette approche a été difficile à valider; idéalement, des études de réponse à la dose de l'inhibition de la recapture sont nécessaires. De plus, l’absorption variable des MP buccales introduira du bruit dans ces mesures. Des précautions sont également nécessaires, car les inhibiteurs de la recapture de la DA peuvent également avoir des effets supplémentaires sur le flux sanguin régional ou sur la libération de la DA par une action sur d'autres systèmes de neurotransmetteurs. Néanmoins, l'inhibition de la recapture de l'AD pourrait théoriquement constituer une «manœuvre d'amélioration pharmacologique» utile pour la libération de l'AD induite par une tâche d'imagerie.

Analyse à base de Voxel

Les différences de pression artérielle entre les conditions de contrôle et d'activation peuvent également être déterminées à l'aide d'une analyse paramétrique. L’analyse standard en termes de voxel peut être effectuée à l’aide du logiciel SPM (mapping paramétrique statistique) (Friston et al., 1995) (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/). Une autre approche est la méthode statistique basée sur voxel de Aston et al., (2000), actuellement disponible pour les données obtenues en utilisant des balayages de bolus appariés. Contrairement à l’approche habituelle de la GPS, la méthode de Aston et al., (2000), utilise les valeurs résiduelles des moindres carrés du modèle cinétique pour estimer l’écart type des mesures de pression artérielle à chaque voxel à partir du bruit généré par les données dynamiques. Ces écarts-types sont ensuite utilisés pour estimer la statistique t à chaque voxel et, proportionnellement au nombre de trames temporelles dans les données dynamiques, les degrés de liberté (df) en sont considérablement augmentés. Les simulations ont montré que la sensibilité statistique pour détecter les changements de pression artérielle était grandement améliorée; des modifications ont pu être détectées chez des sujets isolés dans des conditions expérimentales dans des données simulées (Aston et al., 2000). Si l'on considère ce que l'on sait actuellement sur la neuroanatomie du striatum (voir ci-dessus), il semblerait prudent que les approches basées sur le voxel soient présentées parallèlement aux analyses basées sur le ROI.

Performance motrice et apprentissage moteur séquentiel

Plusieurs études ont montré que D_2/3 le radiotraceur BP dans le striatum dorsal diminue lorsque les sujets effectuent des mouvements répétitifs des membres pendant le balayage; Les paradigmes comprennent une tâche d’écriture manuscrite, une extension / flexion du pied et de simples mouvements des doigts (Badgaiyan et al., 2003; Goerendt et al., 2003; Lappin et al., 2008; Lappin et al., 2009; Larisch et al., 1999; Ouchi et al., 2002; Schommartz et al., 2000). Ces baisses de BP ont été rapportées après [¹²³I] IBZM SPET (Larisch et al., 1999; Schommartz et al., 2000), bolus apparié [¹¹C] raclopride PET (Goerendt et al., 2003; Lappin et al., 2009; Ouchi et al., 2002) ou[¹¹C] déplacement de bolus de raclopride (Badgaiyan et al., 2003) méthodologies. La seule étude à rapporter des résultats négatifs administrés [¹¹C] raclopride après une tâche motrice (tapis roulant en marche) (Wang et al., 2000), ce qui laisse supposer qu’il peut être nécessaire de libérer de façon continue le DA en présence du traceur pour que des effets significatifs soient observés. L'étude positive de Schommartz et al., (2000) était la première étude sur la libération de DA induite par une tâche utilisant une condition de contrôle non reposante; [¹²³La liaison IBZM dans une tâche d’écriture manuscrite a été comparée à celle d’une tâche de lecture, supposée impliquer une charge cognitive équivalente mais sans les exigences motrices. Comme détaillé dans Tableau 3, cette approche a depuis été adoptée dans un certain nombre d’études.

Certaines preuves suggèrent que la libération de DA peut également jouer un rôle dans l'apprentissage moteur. Réductions généralisées du striatal [¹¹Des cas de liaison de C] raclopride ont récemment été rapportés au cours d’une tâche d’apprentissage de la séquence digitale utilisant un seul bolus plus un paradigme de perfusion constanteGarraux et al., 2007), bien que la condition de commande ne corresponde pas à la sortie du moteur, la libération DA associée à l’apprentissage du moteur ne peut pas être dissociée de celle associée aux performances du moteur. L'utilisation de conditions de contrôle moteur pour étudier les modifications de l'AD pouvant spécifiquement concerner l'apprentissage moteur a été utilisée dans deux études par Badgaiyan et ses collègues (Badgaiyan et al., 2007; Badgaiyan et al., 2008). Ici, l’apprentissage implicite et explicite de séquences motrices complexes, par rapport à une condition de contrôle moteur, a augmenté [¹¹C] déplacement de raclopride chez le caudé et le putamen (Badgaiyan et al., 2007; Badgaiyan et al., 2008). Cependant, comme ces études utilisaient un [¹¹C] le paradigme de déplacement en bolus simple de raclopride, les effets confondants des modifications du débit sanguin ne peuvent pas être exclus (voir ci-dessus). Nous avons récemment comparé la libération de DA lors de l'apprentissage et de l'exécution d'une séquence motrice chez des sujets utilisant un bolus apparié [¹¹C] scanners de raclopride (Lappin et al., 2009) et n'a pas trouvé de différences significatives dans [¹¹C] le raclopride entre l’apprentissage et l’exécution des séquences, bien que les deux affections aient significativement diminué [¹¹C] la liaison du raclopride dans le striatum sensorimoteur et associatif par rapport aux valeurs de base au repos. Ce résultat pose donc la question de savoir dans quelle mesure les composantes des tâches motrices et cognitives peuvent être séparées en termes de libération de DA dans les subdivisions striatales.

Processus liés aux récompenses

Des études TEP sur 11C-raclopride ont porté sur le rôle du DA striatal dans plusieurs aspects de la récompense chez l'homme. En ce qui concerne la consommation de récompense, Small et al., 2003 ont montré que la diminution de [¹¹Le raclopride BP se produit dans le putamen dorsal caudé et dorsal, à la suite de la consommation d'un «plat préféré» juste avant le scan (Small et al., 2003). Dans cette étude, les diminutions de [¹¹Les cas de C] raclopride, qui ont été observés chez des sujets auparavant privés de nourriture, ont été mis en corrélation avec les évaluations subjectives d'agréable, de faim et de satiété.

Des études sur des animaux de laboratoire révèlent que la relation entre la récompense et les niveaux de DA striataux est complexe. Des études de microdialyse démontrent que le fait de presser les leviers pour les renforçateurs naturels, tels que les aliments, augmente la libération de DA striatal (par exemple Hernandez et al., 1988), des recherches ultérieures indiquent que c'est la nécessité d'une réponse opérant (pression sur le levier), plutôt que la présence de la récompense elle-même, qui est associée à une augmentation du DUn (Salamone et al., 1994; Sokolowski et al., 1998). Cela se reflète dans les études humaines sur la libération de DA; une diminution de 11C-raclopride BP striatale est observée pendant un traitement actif (Zald et al., 2004) mais pas une tâche de récompense passive (Hakyemez et al., 2007). Diminution de [¹¹C] Le raclopride BP dans le striatum ventral et dorsal a également été détecté récemment chez des patients parkinsoniens au cours d’une tâche de jeu nécessitant des réponses actives (Steeves et al., 2009). Fait intéressant, dans le striatum ventral, le changement de [¹¹La PB] C de raclopride était plus élevée chez les patients présentant un trouble de jeu pathologique que chez les patients du groupe contrôle, tandis que la disponibilité initiale des récepteurs D2 / 3 était inférieure. (Steeves et al., 2009). Ceci est conforme aux recherches sur les animaux suggérant qu'une faible disponibilité des récepteurs D2 / 3 pourrait contribuer à la vulnérabilité à la dépendance (Dalley et al., 2007), et que certains aspects de la dépendance pourraient être médiés par la libération de DA sensibilisée (Robinson et Berridge, 2000; Volkow et al., 2006).

Chez les animaux, lorsqu'un signal devient associé à une récompense lors du conditionnement de Pavlov, l'augmentation du taux de déclenchement des neurones DA est davantage adaptée au signal prédictif de la récompense qu'à la récompense elle-même. (Schultz 1998), de sorte que la libération de DA striatale augmente lors de la présentation du signal (Kiyatkin et al., 1996; Phillips et al., 2003). Récemment, la libération de DA provoquée par une queue a été étudiée à l’aide d’une tâche d’incitation monétaire différée (Schott et al., 2008). Par rapport à une condition de contrôle neutre (conçue pour minimiser les différences sensorimotrices et cognitives entre les conditions), une diminution de [¹¹C] raclopride BP ont été observés dans le striatum ventral gauche (nucleus accumbens). Volkow et al., (Volkow et al., 2002b; Volkow et al., 2006) ont enquêté sur la libération de DA induite par une queue chez des volontaires privés de nourriture ou toxicomanes. Chez les sujets privés de nourriture, les signaux liés à la nourriture n’ont pas altéré de manière significative [¹¹C] raclopride BP dans le striatum, sauf en association avec le méthylphénidate (Volkow et al., 2002b). Cependant, chez des volontaires toxicomanes à la cocaïne, les signaux associés à la drogue fournis via une vidéo de l'achat, de la préparation et de la consommation simulées de crack ont ​​entraîné une diminution significative du striatal dorsal [¹¹C] raclopride BP. TCes changements sont en corrélation avec les déclarations spontanées de l'état de manque et peuvent concerner des aspects habituels de la prise de drogues compulsive. (Volkow et al., 2006). Ensemble, ces résultats sont cohérents avec l’hypothèse voulant que l’apprentissage par anticipation des récompenses et par renforcement puisse être lié aux réponses des DA dans le striatum ventral, mais que le processus des DA lié aux comportements habituels dans la toxicomanie est médiatisé par davantage de régions striatales dorsales. (Porrino et al., 2004).

Il existe certaines preuves selon lesquelles, dans les troubles cliniques, les placebos peuvent également servir de signaux prédictifs de la récompense, dans la mesure où l'administration du placebo peut donner lieu à des bénéfices cliniques, tels que le soulagement de la douleur, qui agissent comme des récompenses (de la Fuente-Fernandez et al., 2004). Une libération de DA induite par un placebo dans le striatum a été observée chez des patients atteints de la maladie de Parkinson après administration de solution saline à la place de l'apomorphine (de la Fuente-Fernandez et al., 2001; de la Fuente-Fernandez et al., 2002) et pendant la SMTr SMT (Strafella et al., 2006). Dans l’étude sur l’apomorphine, le changement de [¹¹La liaison du raclopride C] dans le striatum dorsal était corrélée au bénéfice clinique rapporté après l’administration du placebo (de la Fuente-Fernandez et al., 2001; de la Fuente-Fernandez et al., 2002; de la Fuente-Fernandez et al., 2004) et une tendance similaire mais non significative a été observée à la suite de la SMTr (Strafella et al., 2006). Bien qu’on ne l’ait observé qu’en utilisant une analyse par voxel et non par ROI, on a récemment suggéré un résultat similaire dans le striatum ventral après l’administration d’un placebo pour le glucose chez les hommes à jeun (Haltia et al., 2008). Ces études, réalisées par différents groupes, ont toutes deux utilisé des balayages par bolus par paires. Une augmentation de la DA extracellulaire dans le striatum en réponse à l'administration d'un placebo a également été observée dans des études d'analgésie utilisant la méthodologie BI; [¹¹C] le raclopride BP a diminué dans l’état placebo tant lorsqu’on s’attendait à ressentir de la douleur (Scott et al., 2007a) et lors de la délivrance du stimulus douloureux (Scott et al., 2008). Ici, la libération de DA dans le striatum ventral semble être particulièrement associée à la réponse au placebo (Scott et al., 2007a; Scott et al., 2008). Diminué [¹¹C] le raclopride BP peut également être particulièrement apparent dans le striatum ventral lorsque des comprimés de placebo sont administrés à la place de médicaments psychostimulants; lorsque les comprimés placebo, identiques aux comprimés d’amphétamine précédemment administrés, étaient administrés dans un environnement qui avait déjà été associé à une administration d’amphétamine, une diminution marquée de [¹¹Une liaison de C] raclopride dans le striatum ventral a été détectée (23%) (Boileau et al., 2007).

Dans le roman [¹¹Méthode de déplacement C] raclopride de Pappata et al., (2002,) important [¹¹Le déplacement du raclopride C] dans le striatum ventral s’est produit dans des conditions de gain monétaire inattendues (Pappata et al., 2002). En utilisant une étude soigneusement conçue avec une condition de contrôle sensorimoteur appropriée et un [établi¹¹La modélisation C] raclopride, il a été démontré que des récompenses monétaires imprévisibles augmentaient les niveaux de DA dans le noyau caudé médial gauche (Zald et al., 2004). Comme indiqué ci-dessus, conformément aux études de microdialyse chez les animaux opérant répondant aux animaux (Salamone et al., 1994), cette augmentation de l'AD semble dépendre de la nécessité pour les sujets de réagir comportementalement, aucune augmentation de l'AD n'ayant été observée lors d'une tâche de récompense passive (Hakyemez et al., 2008). Fait intéressant, lors des tâches de récompense actives et passives, l'augmentation de [¹¹Une liaison de C] raclopride a été détectée dans le putamen, indiquant une diminution de la libération de DA, probablement due à la rétention des récompenses attendues (Hakyemez et al., 2008; Zald et al., 2004). De même, lorsque des indices prédictifs de l’alcool étaient présentés alors que les sujets étaient dans le scanner, mais que l’alcool n’était pas administré avant la fin du balayage, les [¹¹Des liaisons C] raclopride ont été observées dans le striatum ventral droit (Yoder et al., 2009). Augmente dans [¹¹On a également observé des liaisons C] raclopride dans le striatum dorsal d’hommes à jeun ayant reçu un placebo pour le glucose (Haltia et al., 2008). Bien que ces résultats ne soient pas clairs à l’heure actuelle, ces résultats pourraient être liés à une diminution du déclenchement neuronal DA qui a été observée chez les animaux lorsque les récompenses attendues sont omises («erreur de prédiction négative») (Schultz, 1997; Schultz, 1998) et un équilibre modifié entre les effets potentiellement opposés (Grace, 1991) de la libération de DA phasique et du niveau d'activité dopaminergique tonique (population) sur [¹¹Liaison C] raclopride (Hakyemez et al., 2008). Bien qu’intéressant, des travaux substantiels chez des animaux de laboratoire ont été réalisés sur les modifications du striatal [¹¹Liaison du raclopride C] en relation avec l’activation de neurones DA toniques et phasiques et sous différents paradigmes de récompense chez des animaux éveillés (Patel et al., 2008), est nécessaire avant que ces effets puissent être interprétés clairement.

La littérature animale sur la libération de DA dans la récompense et le renforcement présente un tableau complexe et le rôle précis de la DA dans les différentes divisions du striatum dans l'apprentissage de la récompense et du renforcement est encore en discussionetSalamone 2007). WBien que ces études PET fournissent des preuves convaincantes de la libération de DA dans le striatum humain selon plusieurs paradigmes de récompense, la direction, l’ampleur et la sélectivité régionale de ces réponses dépendent probablement de facteurs tels que les contingences de récompense / renforcement et la prévisibilité, le conditionnement et la formation d’habit cas dans la littérature animale.

Stress psychologique et douloureux

Chez les animaux, la libération de DA corticale et striatale augmente après une exposition à des facteurs de stress tels que la contention chronique, le choc au pied ou à la queue (Abercrombie et al., 1989; Imperato et al., 1991; Sorg et al., 1991). On pense que le stress est un facteur important dans le développement de troubles tels que la schizophrénie et la dépression, et cette association peut être médiée par des altérations moléculaires dans les systèmes DA (Butzlaff et al., 1998; Howes et al., 2004; Thompson et al., 2004; Walker et al., 1997). La réponse striatale de DA au stress en utilisant [¹¹C] le raclopride PET a été étudié en utilisant des tâches arithmétiques comme facteurs de stress psychologiques (Montgomery et al., 2006a; Pruessner et al., 2004; Soliman et al., 2008), et le stress de la douleur (Scott et al., 2006; Scott et al., 2007b). Le plan expérimental utilisé dans deux études du même groupe (Pruessner et al., 2004; Soliman et al., 2008) a utilisé une tâche arithmétique qui a été effectuée devant un enquêteur de l’étude, qui donnait régulièrement des commentaires verbaux négatifs. On pense que cette conception induit en particulier un stress psychosocial. Dans la condition de stress diminue dans [¹¹La liaison du C] raclopride était apparente et particulièrement notable dans le striatum ventral. Fait intéressant, la diminution de [¹¹La liaison du C] raclopride n'était apparente que chez les personnes vulnérables (celles déclarant des soins maternels médiocres ou présentant un score élevé sur une échelle de schizotypie négative). Sous une tâche arithmétique différente, mais par rapport à une condition de contrôle correspondante et en utilisant la condition double BI [¹¹C] raclopride, nous n’avons pas pu détecter de libération de DA induite par le stress (Montgomery et al., 2006a). Cette différence peut être due au fait que la tâche n’a peut-être pas été aussi chargée de stress psychosocial, ou peut être liée au fait que seule une faible proportion de ces volontaires a déclaré avoir reçu des soins maternels insuffisants. De manière similaire, l’étude en bolus de Volkow et al., (2004), réalisée chez des individus non sélectionnés sur la base de la vulnérabilité au stress, n'a montré aucune différence dans [¹¹C] raclopride se liant au cours d’une tâche arithmétique, sauf en présence de méthylphénidate. Par conséquent, la vulnérabilité des sujets et le degré de charge des tâches sur le stress psychosocial (en plus du défi cognitif de la tâche arithmétique) peuvent être importants pour obtenir la libération de l'AD.

L'utilisation de stimuli douloureux comme facteurs de stress peut entraîner une réponse DA importante. En utilisant la méthodologie BI, d'importantes diminutions de [¹¹L’administration de solution saline hypertonique au muscle masséter a provoqué la formation de raclopride BP dans le striatum (Scott et al., 2006; Scott et al., 2007b). Fait intéressant, alors que les changements dans les zones striatales dorsales étaient particulièrement associés aux cotes de douleur, ceux du striatum ventral étaient en corrélation avec un état affectif négatif et des cotes de peur (Scott et al., 2006). Ces données indiquent que la libération de DA dans le cerveau humain peut se produire en cas de réaction aversive (Scott et al., 2006; Scott et al., 2007b) ainsi que gratifiant (Hakyemez et al., 2008; Small et al., 2003; Volkow et al., 2006; Zald et al., 2004) stimuli.

Tâches cognitives et états

Les études d'IRM fonctionnelle et de FBCR révèlent une activation striatale lors de l'exécution de plusieurs tâches cognitives, y compris la planification spatiale, la mémoire de travail spatiale et le décalage de jeu (Dagher et al., 1999; Mehta et al., 2003; Monchi et al., 2001; Monchi et al., 2006b; Owen et al., 1996; Owen 2004; Rogers et al., 2000). Bien que moins de travail ait été effectué dans ce domaine, les contributions dopaminergiques à certains aspects du fonctionnement cognitif ont été étudiées à l'aide de la TEP. En particulier, les diminutions de [¹¹C] raclopride BP ont été observés lors de la planification d’un changement de groupe (Monchi et al., 2006a) et lors de la planification spatiale (Lappin et al., 2009) et tâches de mémoire de travail spatiales (Sawamoto et al., 2008). Alors que diminue dans [¹¹C] raclopride BP ont été détectés par rapport aux conditions de contrôle non au repos dans les enquêtes sur Monchi et al., 2006a ainsi que Sawamoto et al., 2008; dans l'enquête de planification spatiale de Lappin et al., (2009) les composants cognitifs de la tâche ne peuvent pas être clairement séparés des composants moteurs. Intéressant, les résultats de toutes ces études suggèrent que les effets pourraient être plus importants chez le caudé, ce qui serait conforme aux prédictions de l’anatomie striatale (Alexander et al., 1986; Haber et al., 2000) et le modèle de subdivision fonctionnelle (Martinez et al., 2003) qui suggèrent que DA dans le caudé (striatum associatif) peut particulièrement moduler les fonctions cognitives.

Enfin, certaines preuves suggèrent que [¹¹Les valeurs de la C] raclopride peuvent également varier en fonction de l'état cognitif interne de l'individu lorsqu'aucune sortie comportementale n'est requise. La médiation Yoga-Nidra est associée à une diminution de la pression artérielle dans le striatum ventral (Kjaer et al., 2002) et une petite étude ont suggéré que l'incertitude volontaire de la procédure expérimentale (que l'alcool soit perfusé ou non) modifie également la valeur de base de la PA (Yoder et al., 2008). Bien que de nouvelles confirmations soient nécessaires, cette dernière étude, ainsi que celles du stress psychologique chez les personnes vulnérables (Pruessner et al., 2004; Soliman et al., 2008) peut illustrer l’importance de conditions expérimentales soigneusement contrôlées au cours des investigations PET de la libération de DA.

Les auteurs souhaitent remercier le professeur Alain Dagher (Institut neurologique de Montréal, Université McGill, Montréal, Canada) et la Dre Stephanie Cragg (Université d’Oxford, Royaume-Uni) pour leur précieuse contribution à la rédaction de ce manuscrit.

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