Proc Natl Acad Sci US A. 2007 Mar 20, 104 (12): 5181-6. Epub 2007 Mar 9.
Ventura R, Morrone C, Puglisi-Allegra S.
forrás
Santa Lucia Alapítvány, Európai Agykutatási Központ (CERC), Via del Fosso di Fiorano 65, 00143 Róma, Olaszország. [e-mail védett]
Absztrakt
A közelmúltbeli bizonyítékok arra utalnak, hogy a jutalmazó és averzív ingerek ugyanazokat az agyterületeket érintik, beleértve a mediális prefrontális kéregeket és a nucleus accumbens-t. Bár ismert, hogy a nukleáris accumbens reagál a kiemelkedő ingerekre, függetlenül a hedonikus valenciájuktól, szelektív fokozott dopamin felszabadulással, kevés a prefrontális kéreg szerepéről a jutalom- és averzióval kapcsolatos motivációban vagy az érintett neurotranszmitterekben. Itt azt tapasztaltuk, hogy az egerek mediális prefrontális kéregében a szelektív norepinefrin-kimerülés megszüntette a norepinefrin felszabadulását a prefrontális kéreg és a dopamin által a magvak által okozott dopamin által, amit az élelmiszer, a kokain vagy a lítium-klorid indukál. klorid (elzáródás) és az élelmiszer vagy a kokain (preferencia). Ez bizonyíték arra, hogy a prefrontális kortikális norepinefrin-transzmisszió szükséges ahhoz, hogy a dopamin modulációjával a nukleáris accumbensben, mind a motivált magatartásban részt vevő agyi területen, mind a jutalom-, mind az ellenséggel kapcsolatos ingerekhez hozzákapcsolódjanak.
Az állatok és az emberek hajlamosak arra, hogy jutalmat keresjenek és elkerüljék a büntetéseket. Ez az egyértelműen alkalmazkodó magatartás magában foglalja azt a képességet, hogy képviselje a jutalmazó és büntető ingerek értékét, jósoljon róluk, és használja ezeket az előrejelzéseket a viselkedés irányítására (1). Amennyiben az érzelmek „erősítők (jutalmak és büntetők) által kiváltott állapotok” (2) által definiálhatók, akkor a motivációs szempontból kiemelkedő jutalmazó vagy averzív ingerek feldolgozásában részt vevő agyterületek megértése fontos lehet az emberek számos érzelmi hiányának megértéséhez.
A legújabb adatok azt mutatják, hogy a nucleus accumbens (NAc) és a prefrontális kéreg (pFC) közös hordozót képez mind a jutalmazó, mind az averzív ingerek (3 – 7) feldolgozásához. A Ventral striatum (vagy NAc) részt vesz a célorientált viselkedés motivációs ellenőrzésének alapjául szolgáló információk feldolgozásában, és az emberi és állatkísérletek támogatják ezen agyi terület általános szerepét mind a jutalmazó, mind az averzív ingerek feldolgozásában, függetlenül attól, hogy valence (3 – 8 ).
Ráadásul számos bizonyíték arra utal, hogy a pFC közvetlenül részt vesz a célirányos viselkedésben, valamint az affektív feldolgozásban (1, 9). Bár a dopaminátvitel NAc-ben javasolt, hogy pozitív és negatív valenciában (3, 6) közvetítsen egy közös „motivációs serkentési” folyamatot, a pFC szerepe ebben a folyamatban és az érintett neurokémiai szubsztrát még nem ismert.
A norfinefrin transzmissziót a pFC-ben aversív ingerek (10, 11) és averzív és kondicionált étvágy-ingerek (12, 13) aktiválják. Továbbá a mediális pFC (mpFC) norepinefrint a közelmúltban bebizonyosodott, hogy részt vesz a leggyakrabban bántalmazott gyógyszerek előnyös hatásaiban a dopamin felszabadulásnak a NAc-ben (14, 15) történő moduláló hatása révén. Ez arra utal, hogy a prefrontális corticalis norepinefrin átvitele a dombamint alkalmazza a motivációs szempontból kiemelkedő ingerek feldolgozásához.
Itt egerek használatával megvizsgáljuk, hogy a prefrontális kortikális norepinefrin / mesoaccumbens dopamin rendszer egy gyakori neurális szubsztrát, amely szerepet játszik a hatásosan pozitív és negatív ingerek feldolgozásában. Konkrétan azt vizsgáltuk, hogy az mpFC-ben lévő norepinefrin a dopaminerg mezolimbikus rendszerre ható moduláló hatása révén szükséges-e a motivációs nyugalom megítéléséhez a jutalom és az averzióval kapcsolatos ingerekhez.
Mivel a tapasztalat az adott inger (7) motivációs hatásának meghatározó tényezője, az első expozíció hatását a természetes (ízletes étel, tejcsokoládé) és a farmakológiai (kokain) ingerek, valamint az averzív farmakológiai inger [lítium-klorid] hatására értékeltük. (LiCl)] a prefrontális kortikális norepinefrinre és az akumbális dopamin felszabadulásra intracerebrális mikrodialízissel. Ezen túlmenően annak megállapítása érdekében, hogy a norepinefrin prefrontális transzmisszió szabályozza-e az elsődleges expozíciónak köszönhetően a fokozott dopamin-kiáramlást, értékeljük a szelektív norepinefrin-kimerülés hatását az mpFC-ben a dopamin felszabadulásában NAc-ben és a norepinefrin felszabadulását az első expozíció által indukált mpFC-ben. ezekre az ingerekre.
Végül megvizsgáltuk a szelektív noradrenerg prefrontális kimerülés hatását a csokoládé és a kokain által kiváltott kondicionált helypreferenciára (CPP) és a LiCl által indukált kondicionált helymegtérülésre (CPA). A vizsgálathoz helymeghatározási eljárást választottunk, mert lehetővé tette, hogy az elsődleges jutalmakkal és az averzív eseményekkel párosított ingerekre vonatkozó feltételes étvágy és averzív tulajdonságok megszerzését értékeljék, és mivel számos bizonyíték azt mutatja, hogy ez az alapul szolgáló folyamatok megbízható mérése motivációs serkentés az ingereknek (3, 16).
EREDMÉNYEK
Kísérlet 1.
Annak megítéléséhez, hogy az elsődleges expozíció mind a jutalmazó, mind az averzív élénk ingerekre hatással van-e a prefrontális norepinefrinre és a dumbamin dopamin kiáramlására, intracerebrális mikrodialízissel értékeltük a szisztémás kokain vagy LiCl hatását és a csokoládé fogyasztását a norepinefrin felszabadulására mpFC-ben és dopamin kiáramlásban a NAc-ben. Továbbá annak megállapítása érdekében, hogy a corticalis noradrenerg transzmisszió szükséges-e az elsődleges expozíciónak köszönhetően a motívumilag kiemelkedő ingerekhez, a szelektív noradrenerg kimerülés hatása a kokain, csokoládé és LiCl által kiváltott dopamin válaszra. A kokain, a csokoládé és a LiCl időfüggő növekedést eredményezett a norepinefrin kiáramlásában az ál-kezelt csoportok mpFC-jében, elérve a 200 min., ≈40% 70 percben és UM120% 100 min. (60a. ábra). Bár a kokainra adott válaszként a pFC-ben a megnövekedett norepinefrin felszabadulást széles körben jelentették, tudomásunk szerint ez az első jelentés a fokozott norepinefrin kiáramlásról, amelyet a csokoládé vagy szisztémás LiCl első expozíciója okoz az mpFC-ben. Ezek az ingerek a dopamin kiáramlás párhuzamos időfüggő növekedését is eredményezték az álarcgal kezelt állatok NAc-jében (1b. Ábra), azzal a meggyőződéssel, hogy ez a terület fontos szerepet játszik a kiemelkedő ingerek feldolgozásában, függetlenül attól, hogy valenciájuk van (1 , 3). Ennek a kimerülésnek a hatását is vizsgáltuk a norepinefrin felszabadulására mpFC-ben. A pre-frontális norepinefrin-kimerülést a prefrontális kortikális norepinefrin-afferensek (norepinefrin-kimerült csoportok) szelektív neurotoxikus kimerülésével kaptuk meg a dopamin szelektív felvétel-gátlóval történő védelme után. Ez a módszer a norepinefrin szövetszintjének (UM6%) mély kimerülését eredményezte, így a szöveti szintek dopaminszintje gyakorlatilag nem változott. A kontrollállatokat (véletlenszerűen kezelt csoportokat) ugyanolyan kezelésnek vetettük alá, mint a norepinefrin-kimerült egereket, de intracerebrális vivőanyagot kaptak. (A norepinefrin szöveti szintjei a következők voltak: véletlenszerûen kezelt csoport, 90 ± 698 ng / g nedves szövet, norepinefrin-kimerült csoport, 26 ± 63 ng / g nedves szövet. A dopaminszövetszintek a következõk voltak: hamisított kezelt csoport, 17 ± 203 ng / g nedves szövet, norepinefrin kimerült csoport, 18 ± 189 ng / g nedves szövet.)
Fig. 1.
Prefrontális kérgi norepinefrin kimerülés extracelluláris noradrenalinon mpFC-ben és dopamin NAc-ben. Az extracelluláris noradrenalin (NE) mpFC-ben (a) és dopamin (DA) NAc (b) -ben ál-kezelt vagy noradrenalin-szegény állatokban, sóoldattal injektálva (tovább ...)
A szelektív norepinefrin-kimerülés az mpFC-ben csökkentette a dopamin és a prefrontális kortikális norepinefrin felszabadulás növekedését mind a gyógyszerek, mind a csokoládé (1) által kiváltott mértékben, bár ez nem befolyásolta szignifikánsan a bazális extracelluláris dopamint a NAc-ben (véletlenszerűen kezelt csoport, 1.35 ± 0.15 pg per. 20 μl; norepinefrin-kimerült csoport, 1.29 ± 0.18 pg 20 μl-nél) vagy bazális extracelluláris norepinefrin az mpFC-ben (véletlenszerûen kezelt csoport, 1.31 ± 0.18 pg 20 μl; norepinefrin-kimerült csoport, 1.26 ± 0.17 pg 20 μl). A dopamin átlagos alapértékei a NAc-ben és a norepinefrinben mpFC-ben minden egyes csoportban [sóoldat, kokain (20 mg / kg), LiCl (3 meq / kg) és csokoládé] nem különböztek szignifikánsan
Eredményeink azt mutatják, hogy az intenzív noradrenerg transzmisszió az mpFC-n belül szükséges feltétele annak, hogy a dopamin felszabadulását mind a jutalmazó, mind az averzív stimulusok indukálják a NAc-ben, ezáltal erősen sugallja, hogy a motiváció a legfontosabb.
Kísérlet 2.
Annak megvizsgálásához, hogy a norepinefrin prefrontális transzmissziója szükséges-e az elsődleges jutalmakkal és az averzív eseményekkel párosított ingerekre a kondicionált étvágygerjesztő és averzív tulajdonságok megszerzéséhez, meghatároztuk a szelektív prefrontális norepinefrin kimerülés hatását a hely kondicionálására.
A prefrontális noradrenerg kimerülés megszüntette mind a kokain-, mind a csokoládé-indukált CPP-t, valamint a LiCl által indukált CPA-t. Így, bár az ál-kezelt állatok szignifikáns preferenciát mutattak a kokain- vagy csokoládé-páros rekesz számára, és a LiCl-párosított rekesz (2a. Ábra) szignifikáns ellentmondása, a norepinefrin-kimerült állatok nem részesítettek előnyben egyik kamrát sem (2b. Ábra). ).
Fig. 2.
Prefrontális kortikális noradrenalin-kimerülés a hely kondicionálásán. Az élelmiszer-fogyasztás (1 g tejcsokoládé; ál-kezelt csoport, n = 8; norepinefrin-kimerült csoport, n = 8) és sóoldat (Sal) (ál-kezelt csoport, (tovább ...) szisztémás injekciójának (ip) hatása
Megjegyezzük, hogy előzetes kísérletek során azt tapasztaltuk, hogy mind a CPP, mind a CPA a hamisított kezelt állatoktól megkülönböztethetetlenek a naiv állatokéval. Azok a állatok, amelyek mindkét rekeszben sóoldat-párosodást tapasztaltak, nem voltak előnyösek bármelyik rekeszhez, függetlenül a sérülési állapottól (véletlenszerűen kezelt vagy norepinefrin kimerült). A kokainnal, csokoládéval vagy LiCl-dal kezelt norepinefrin-kimerült állatok viselkedése hasonló volt az olyan állatokéhoz, amelyek csak a járműoldatot tapasztalták a képzés során; vagyis nem mutattak preferenciát sem az egyik rész számára.
VITA
Itt bizonyítékot szolgáltatunk arra vonatkozóan, hogy a prefrontális kortikális norepinefrin átvitel a dopamin modulálásával a NAc-ben szükséges feltétele annak, hogy a motivációs figyelem mind a jutalom-, mind az averzióval kapcsolatos ingerekre vonatkozzon.
Először is, mivel a korábbi tapasztalatok az adott inger (7) motivációs hatásának meghatározó tényezője, intracerebrális mikrodialízissel értékeltük a szisztémás kokain vagy LiCl első expozíciójának hatásait, valamint a csokoládé fogyasztásának a norepinefrinre vagy dopaminra gyakorolt hatását. mpFC-ben és NAc-ben. A kokain, a csokoládé és a LiCl időfüggő növekedést eredményezett az accumbal dopaminban, valamint az előkezelt norepinefrin kiáramlásában az ál-kezelt csoportokban. A norepinefrin túlcsordulás szignifikáns növekedése nyilvánvalóvá vált a csokoládé befogadását követő 20 min. a túlcsordulás ezután visszatért a kiindulási szinthez, és nagy tartós növekedés következett. Bár ez a kétfázisú csokoládé által indukált norepinefrin növekedés az mpFC-ben nem párhuzamos a dopamin növekedésével a NAc-ben, a kezdeti növekedés valószínűleg az ízletes ételek hatásával és a dopamin NAc-ben való növekedésével függ össze. Másrészt, a második nagy növekedés az élelmiszer-jutalom (17) kereséséhez és elhelyezéséhez kapcsolódó térinformáció feldolgozásához szükséges kortikális ébredés neurokémiai korrelációját jelentheti. Valójában azt feltételezték, hogy a megnövekedett norepinefrin-kiáramlás arra szolgál, hogy jelezze a magas motivációs sajátságú ingerek jelenlétét (17). Így ez a megnövekedett norepinefrin kiáramlás lehetővé teheti a további ízletes ételek kereséséhez szükséges szelektív figyelmet, és segíthet az élelmiszerekkel párosított ingerek kondicionált étvágy tulajdonságainak megszerzésében. Ugyanakkor a táplálékfelvételnek a norepinefrinre gyakorolt utóhatását nem lehet kizárni.
Bár széles körben jelentették a fokozott dopamin-felszabadulást NAc-ben, amit a kokainra adott válaszként megnyilvánuló vagy averzív ingerek és fokozott norepinefrin felszabadulás okoz a pFC-ben, tudomásunk szerint ez az első jelentés a csokoládé expozícióból vagy az mpFC-n belüli LiCl fokozott norepinefrin kiáramlásáról. A legfontosabb, hogy megmutatjuk, hogy a prefrontális kortikális noradrenerg transzmisszió szükséges a dumbamin elfolyásához, melyet a motivációs szempontból kiemelkedő ingerek első expozíciója okoz. Valójában a norepinefrin-kimerült egerekben nem volt szignifikáns növekedés mind a prefrontális norepinefrin, mind a dumbamin dopamin kiáramlásában. Az mpFC-ben található norepinefrin aktiválhatja a mezoaccumbens dopamin felszabadulását excentráló prefrontális kortikális vetítésen keresztül a ventrális tegmentális terület dopamin sejtjeihez (18, 19) és / vagy corticoaccumbal glutamatergikus vetületein (20) keresztül. Ezen túlmenően, a pFC-projekciók szerepe a locus coeruleus-ra izgalmas hatás kifejtése szempontjából lehetséges, mivel ez a mag kimutatta, hogy aktiválja a ventrális tegmentális terület dopamin neuronjait (21 – 23), ami a dopamin felszabadulásához vezethet a NAc-ben.
Eredményeink tehát a korábbi jelentésekkel egyetértésben azt mutatják, hogy mind a feltétel nélküli jutalmazás, mind az averzív ingerek növelik a norepinefrin kiáramlását az mpFC-ben (10 – 15), valamint a dopamin felszabadulását NAc-ben (3, 24). A legfontosabb azonban, hogy bizonyítják, hogy az mpFC-n belüli érintetlen noradrenerg transzmisszió a dopamin felszabadulás stimulálásának feltétele, amit mind a jutalmazó, mind az averzív farmakológiai és természetes ingerek okoznak a NAc-ben. Ezért a prefrontális norepinefrinre mutatnak és a dumbamin dopamin átvitele neurális rendszerként, amelynek feltétel nélküli jutalmú és averzív ingerek által történő aktiválása valószínűleg a motivációs szubsztrát. Ezt a nézetet támasztják alá a viselkedési kísérletek eredményei a prefrontális norepinefrin kimerülés hatására a kokain-, csokoládé- vagy LiCl-indukált hely kondicionálásra.
Ennek a tanulmánynak a második fontos megállapítása, hogy a prefrontális kortikális norepinefrin-kimerülés károsítja a kokain vagy az élelmiszer által indukált CPP-t és a LiCl által indukált CPA-t. Bár az apáttal kezelt állatok szignifikáns preferenciát mutattak a kokain- vagy csokoládé-páros rekesz számára, és a LiCl-párosított rekesszel szembeni jelentős elriasztás, a norepinefrin-kimerült állatok nem részesítettek előnyben egyik rekeszre sem, így bizonyították, hogy intakt prefrontális kortikális norepinefrin-transzmisszió szükséges a kondicionált tulajdonságok megszerzésére olyan ingerekre, amelyek elsődlegesen jutalmazó vagy averzív eseményekkel párosulnak helymeghatározási eljárásban.
A jelen eredmények azt mutatják, hogy a prefrontális kortikális norepinefrin-kimerült egerekben a nyereséges és averzív ingerekkel (kokain, élelmiszer, LiCl, feltétel nélküli inger) való kitettség által indukált norepinefrin-felszabadulás hiánya megakadályozta a kondicionált inger (térbeli mintázat) motiváltságát a párosítási munkamenetet. Megjegyezzük továbbá, hogy a prefrontális norepinefrin-kimerülés nem befolyásolta sem az asszociatív, sem a mnemonikus folyamatokat, mivel a korábban bemutatottak szerint a norepinefrin-kimerült állatok bizonyítottan képesek passzív elkerülési feladatot (15) tanulni és a kontextust a gyógyszerhatásokhoz (14) társítani. Azonban további vizsgálatok szükségesek a prefrontális kortikális norepinefrin kimerült állatok károsodásának pontos természetének megértéséhez.
A NAc-n belüli dopaminerg transzmissziót úgy tekintik, hogy közvetíti a jutalom vagy a jutalom-tanulás egyes aspektusainak hedonikus hatását (lásd az 25 hivatkozást). Eredményeink más nézettel (3) egyetértésben azt mutatják, hogy a dopaminátvitel NAc-ben szerepet játszik mind pozitív, mind averzíven motivált viselkedésben; A legfontosabb azonban, hogy bizonyítják, hogy ezt a motivációs folyamatot a prefrontális kortikális norepinefrin szabályozza. Valójában a szelektív prefrontális norepinefrin-kimerülés mind a kokain-, mind a csokoládé-indukált CPP- és LiCl-indukált CPA blokkját, valamint a dopamin felszabadulásnak a NAc-ben kifejtett károsodását okozza a kontroll egerekben, ezáltal bizonyítva, hogy a noradrenerg prefrontális átvitel moduláción keresztül a dopamin felszabadulása a NAc-ben belül, mind a jutalom-, mind az averzióval kapcsolatos ingerek motivációs feldolgozásának feltétele.
Összefoglalva, a viselkedési és mikrodialízis kísérletek jelenlegi eredményei azt mutatják, hogy a prefrontális norepinefrin transzmisszió nemcsak a gyakori bántalmazott gyógyszerek jutalmazó tulajdonságait közvetíti, amint azt a korábbi tanulmányok (14, 15) javasolják, hanem szükséges a motivációs érzékenységhez mind a jutalmi, mind a az ellenszenvekkel kapcsolatos ingerek, továbbá azt mutatják, hogy az addiktív gyógyszerek, valamint az averzív farmakológiai ingerek kihasználják ugyanazt a neurobiológiai mechanizmust, mint a természetes ingerek.
Összefoglalva, adataink kiterjednek az előző megállapításokra, amelyek a mesolimbikus dopaminerg rendszerre utalnak, mint „motivációs rendszer”, amely minden motivált viselkedésben részt vesz (3, 6, 26). Azt is kimutatták, hogy ez a rendszer norepinefrin prefrontális kortikális kontroll alatt áll, így támogatva azt a nézetet, hogy a jutalmazó és averzív ingerek a CNS-ben (7) hasonló utakat befolyásolnak.
Eredményeink betekintést nyernek a jutalom és az ellenérzés neurobiológiájába, mert azt mutatják, hogy mind a jutalmazó, mind az averzív kiemelkedő ingerek feldolgozása ugyanazokat az agyterületeket foglalja magában; azaz a prefrontális noradrenerg és a dumbamin-dopaminerg transzmisszió, mint közös neurális rendszer. A neurotranszmitter rendszerek megértése, amelyek hatásosan jutalmazó vagy averzív ingerekkel és molekuláris mechanizmusukkal aktiválódnak, segítenek alapul szolgálni a pozitív és negatív érzelmekben részt vevő neurális rendszerek működésének megértéséhez..
ANYAGOK ÉS METÓDUSOK
Animals.
Az inbred C57BL / 6JIco törzs (Charles River Laboratories, Wilmington, MA) hím egerét, amelyeket a kísérletek idején általában neuron viselkedési fenotípusban használnak, az 8-9 hetes korokat az előzőekben leírtak szerint helyeztük el (14, 15). Minden kísérleti csoport hat-nyolc állatból állt. Minden kísérletet az állatok kutatási célú felhasználását szabályozó olasz nemzeti jogszabályokkal (Decreto Legisative No. 116, 1992) hajtottak végre.
Drugs.
Klórhidrátot, 6-hidroxidopaminot (6-OHDA), GBR 12909-t, kokain-hidrokloridot és LiCl-t vásároltunk a Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) cégtől. A kokain (20 mg / kg), LiCl (3.0 meq / kg), klórhidrát (350 – 450 mg / kg) és GBR 12909 (15 mg / kg) oldatot oldunk fiziológiás sóoldatban (0.9% NaCl) és ip-t injektálunk egy 10 ml / kg térfogat. Az 6-OHDA-t nátrium-metabiszulfitot (0.1 M) tartalmazó sóoldatban oldjuk. Élelmiszer-kísérletekhez a jutalom tejcsokoládé volt (1 g; Nestlé, Vevey, Svájc).
Mikrodialízissel.
Az állatokat klórhidráttal (450 mg / kg) érzéstelenítettük, egy sztereotaxikus keretbe (David Kopf Instruments, Tujunga, CA) szereltük, amely egér adapterrel volt felszerelve, és egyoldalúan beültetett egy vezető kanüllel (rozsdamentes acél, 0.38 mm külső tengely külső átmérője). Metalant AB, Stockholm, Svédország) az mpFC-ben vagy a NAc-ben (14, 15). A vezető kanül hossza 1 mm az mpFC és az 4.5 mm esetében NAc esetében. A vezető kanület epoxi ragasztóval rögzítettük, és a további stabilizáláshoz fogászati cementet adtunk. A bregma koordinátái [Franklin és Paxinos (27) módszerei szerint mérve] a következők voltak: + 2.52 anteroposterior és 0.6 oldalirányú mpFC és + 1.60 anteroposterior és 0.6 oldalirányúak NAc számára [többnyire a shell alosztály (27)]. A szondát (2 mm dializáló membrán hossza mpFC és 1 mm esetében NAc és 0.24 mm külső átmérője, MAB 4 cuprophane mikrodialízis próba; Metalant AB) a mikrodialízis kísérletek előtt 24 h-be vittük be. Az állatokat klórhidráttal (350 mg / kg) enyhén érzéstelenítettük, hogy megkönnyítsük a mikrodialízis szonda kézi behelyezését a vezető kanülbe. Az állatokat visszatértük a ketreceikbe. A kimeneti és a bemeneti szonda csövét helyileg alkalmazott Parafilm védi. A membránokat a dopamin és a norepinefrin in vitro kinyerésére teszteltük (a relatív kinyerés a következő volt: dopamin, 10.7 ± 0.82%; norepinefrin, 12.2 ± 0.75%; n = 20) a felhasználás előtti napon a gyógyulás ellenőrzésére.
A mikrodialízis szondát egy CMA / 100 szivattyúhoz (Carnegie Medicine, Stockholm, Svédország) csatlakoztattuk PE 20 csövön (Metalant AB) és ultralow nyomatékú kétcsatornás folyékony forgócsonkon keresztül (375 / D / 22QM modell; Instech Laboratories, Plymouth Meeting, PA) a szabad mozgás lehetővé tétele érdekében. Mesterséges cerebrospinális folyadékot (147 mM NaCl / 1 mM MgCL / 1.2 mM CaCl2 / 4 mM KCl) szivattyúztunk át a dialízisszondán állandó, 2 μl / perc áramlási sebességgel. A kísérleteket 22–24 órával a szonda elhelyezése után végeztük. Mindegyik állatot egy kör alakú ketrecbe helyeztük, amely mikrodialízis berendezéssel volt felszerelve (Instech Laboratories), és a házon ketrec ágynemű volt a padlón. A dialízis perfúzióját 1 órával később kezdték meg. A dialízis perfúziójának megkezdése után az egereket ~ 2 órán át zavartalanul hagytuk, mielőtt a kiindulási mintákat összegyűjtöttük volna. Közvetlenül a kezelés előtt összegyűjtött három minta átlagos koncentrációját (<10% variáció) vettük alapkoncentrációnak. A mikrodialízis-kísérletek megkezdése előtt az egereket az egyes csoportok (sóoldat, kokain, csokoládé vagy LiCl) egyikébe sorolták (álkezelt vagy noradrenalin-kimerült). Az étellel végzett kísérletekhez az állatokat 28 nappal a kísérletek megkezdése előtt táplálékhiányos ütemtervre (4) helyezték.
A dializátumot minden 20 percben összegyűjtöttük 120 (kokain és LiCl csoportok) vagy 160 (élelmiszercsoportok esetén) min. Csak a helyesen elhelyezett kanült tartalmazó egerek adatait közöljük. Az elhelyezéseket metilén-kék festéssel határoztuk meg. A dializátum minták húsz mikroliterét HPLC-vel elemeztük. A fennmaradó 20 μl-t tartottuk a lehetséges későbbi elemzésekhez. A koncentrációkat (pg / 20 μl) nem korrigáltuk a szonda helyreállításához. A HPLC rendszer egy Alliance HPLC rendszerből (Waters, Milford, MA) és egy coulometriás detektorból (5200A; Coulochem II, ESA, Chelmsford, MA) állt, amely egy kondicionáló cellával (M 5021) és analitikus cellával (M 5011) volt ellátva. . A kondicionáló cellát 400 mV-ra állítottuk be, az 1 elektródot 200 mV-ra állítottuk be, és az 2 elektródot −250 mV-ra állítottuk be. Az 18 ° C-on tartott Nova-Pack C3.9 oszlopot (150 × 33 mm; Waters) használtuk. Az áramlási sebesség 1.1 ml / perc volt. A mozgófázis az előzőekben leírtak szerint történt (14, 15). A vizsgálati kimutatási határ 0.1.
Norepinefrin kimerülés az mpFC-ben.
Az érzéstelenítést és a sebészeti készletet a fentiekben ismertetjük. Az állatokat GBR 12909 (15 mg / kg) 30 perccel az 6-OHDA mikroinjekció előtt adtuk be a dopaminerg neuronok védelme érdekében. Az 6-OHDA kétoldali injekcióját (1.5 μg / 0.1 μl 2 percenként mindegyik oldalon) mpFC-be készítettük [koordináták + 2.52 anteroposterior, ± 0.6 oldalirányú és −2.0 ventrális a bregma (27)) között egy rozsdamentes acélból kanül (0.15 mm külső átmérője; Unimed, Lausanne, Svájc) egy 1-μl-es fecskendőhöz csatlakozik egy polietilén csővel, és CMA / 100 szivattyúval működtetik. A kanület az infúzió befejezése után további 2 percig tartottuk. Az apáttal kezelt állatokat azonos kezelésnek vetettük alá, de intracerebrális vivőanyagot kaptunk. Az állatokat mikrodialízishez vagy viselkedési kísérletekhez használtuk 7 nappal a műtét után.
A norepinefrin és a dopamin szövetszintjét az mpFC-ben a korábban leírtak szerint (14, 15) értékeltük a kimerülés mértékének értékelésére.
Helyezés kondicionálás.
A viselkedési kísérleteket helymeghatározó készülékkel (14, 15, 29) végeztük. A berendezés két szürke plexi kamrát (15 × 15 × 20 cm) és egy központi sikert (15 × 5 × 20 cm) tartalmazott. Két tolóajtó (4 × 20 cm) csatlakoztatta a sikert a kamrákhoz. Mindegyik kamrában két háromszög alakú párhuzamosan elhelyezett (5 × 5 × 20 cm) fekete plexi üvegből készült, és különböző mintákban elrendezett (mindig a kamra azonos felületét lefedő) mintákat használtuk. Az állatokat viselkedési kísérletekhez használtuk 7 nappal a műtét után. A kondicionálás előtt az egereket az egyes csoportok egyikének (sóoldat, kokain, csokoládé vagy LiCl) egyikének kezeléséhez rendeltük (vénásan kezelt vagy norepinefrin kimerült).
A hely kondicionálásra vonatkozó képzési eljárást korábban leírták (14, 15). Röviden, az 1-nál (preest) az egerek szabadon tanulmányozhatták az egész készüléket 20 min. A következő 8 napok (kondicionáló fázis) alatt az egereket naponta 40 percre szűkítettük a két kamra egyikében. A farmakológiai ingerekkel történő kondicionáláshoz az egyik mintázat következetesen párosult a sóoldattal, a másik pedig a kokain (20 mg / kg ip, CPP) vagy LiCl (3.0 meq / kg ip, CPA) a kondicionálás során. Ezeket a dózisokat a korábbi vizsgálatok alapján választották ki, amelyek azt mutatták, hogy a C57BL / 6JIco egereknél az 20 mg / kg (30, 31) kokain dózisában erősebb CPP-t mutatnak, és a CPA-vizsgálat során az 3.0 meq / LiCl dózisával szembeni ellenszenv tendenciát mutatnak. kg (32). A kontroll csoportba tartozó állatok esetében mindkét kamrát sóoldattal párosítottuk. A CPP-vel táplálékkal az egyik mintázat következetesen párosult a standard táplálékkal (1 g egér standard étrend) és a másik ízletes ételekkel (1 g tejcsokoládé). Az állatokat egy élelmiszer-restrikciós ütemezésre (28) 4 napra helyezzük, mielőtt a kondicionálás megkezdődött. Ez az ütemezés a kondicionálás során tartott.
Az összes hely-kondicionáló kísérlet esetében a párosításokat úgy egyensúlyozták meg, hogy az egyes kísérleti csoportok felében a feltétel nélküli inger (kokain, csokoládé vagy LiCl) a két minta egyikével párosuljon; mindegyik csoport másik felében a feltétel nélküli inger párosult a másik mintával. A CPP vagy CPA expressziójának tesztelését a 10. napon végeztük el az előzetes teszt alkalmazásával. A viselkedési adatokat az EthoVision teljesen automatizált videókövető rendszer gyűjtötte és elemezte (Noldus, Wageningen, Hollandia). Röviden: a kísérleti rendszert CCD videokamera rögzíti. A jelet ezután digitalizálják (egy keretfogónak nevezett hardvereszközzel) és továbbítják a számítógép memóriájába. Később a digitális adatokat az EthoVision szoftver segítségével elemzik, hogy „eltöltött időt” kapjanak (másodpercben), amelyet nyers adatként használnak az egyes alanyok preferenciális pontszámaihoz a készülék minden szektorában.
Statisztika.
Helyezzen kondicionálást.
Helymeghatározási kísérletekhez a statisztikai elemzéseket úgy végeztük el, hogy kiszámítottuk a központban (Center), a gyógyszer / csokoládé-párosított (párosított) és a sóoldat / standard élelmiszer-párosított (párosított) rekeszekben eltöltött időt (másodpercben). Abban az esetben, ha az állatok olyan sóoldatot kapnak, amely mindkét rekeszzel párosul, a Paired rekeszt azonosították, mint az elsőt, amelyre ki voltak téve.
A szelektív prefrontális kortikális norepinefrin kimerülés hatása a hely kondicionálására.
A helymeghatározási kísérletekből származó adatokat az ANOVA ismétlődő mérésekkel elemeztük, az egyik faktor (előkezelés, két szint: hamisított és norepinephrinedepleted) és egy faktor (párosítás, három szint: Center, párosított és páratlan) között minden egyes kezeléshez [ sóoldat / sóoldat, sóoldat / kokain (20 mg / kg), sóoldat / LiCl (3 meq / kg) és standard élelmiszer / csokoládé]. Mivel a fontos összehasonlítások a Paired és Unpaired rekeszek között vannak, ezekben a kamrákban eltöltött idő átlagos összehasonlítása az ANOVA ismétlődő mérésekkel történt minden csoporton belül.
A kétirányú ANOVA szignifikáns előkezelés × páros interakciót mutatott ki a kokain esetében [F (2, 28) = 3.47; P <0.05], LiCl [F (2, 28) = 4.55; P <0.05] és csokoládé [F (2, 28) = 3.5; P <0.05].
Az egyes csoportokon belüli ismételt mértékű ANOVA csak a kokainnal injektált ál-kezelt állatok esetében mutatta ki a párosítási tényező szignifikáns hatását [F (1, 14) = 24.3; P <0.0005], LiCl [F (1, 14) = 10.3; P <0.01] vagy csokoládé [F (1, 14) = 7.31; P <0.05].
Norepinefrin kimerülés az mpFC-ben.
A prefrontális noradrenalin-kimerülés hatásait a dopamin és a noradrenalin szöveti szintjére mpFC-ben kétirányú ANOVA-val elemeztük. A faktorok a következők voltak: elváltozás (két szint: álkezelt és norepinefrin kimerült) és kísérlet (két szint: viselkedési kísérlet és mikrodialízis kísérletek). A csoportok közötti összehasonlításokat adott esetben post-hoc teszttel, Duncan több hatótávolságú tesztjével végeztük. Statisztikai elemzéseket végeztünk viselkedési és mikrodialízis kísérletek eredményein. Az mpFC-ben a prefrontális noradrenalin-kimerülés dopamin- és noradrenalinszövet-szintekre gyakorolt kétirányú ANOVA szignifikáns elváltozási hatást mutatott csak a noradrenalin esetében [F (1, 188) = 2.02; P <0.0005], de nincs kísérleti hatás.
Mikrodialízissel.
Statisztikai elemzéseket végeztünk a nyers adatokon (pg / 20 μl koncentráció). A prefrontális noradrenalin-kimerülés hatásait a noradrenalin felszabadulására mpFC-ben vagy a dopamin kiáramlására a kokainnal (20 mg / kg) vagy LiCl (3 meq / kg) kezelt állatok NAc-jében ismételt ANOVA-val elemeztük, két tényező között (előkezelés, két szint, álkezelt és norepinefrin kimerült; és kezelés, három szint, sóoldat, kokain és LiCl) és egy tényezőn belül (idő, hét szint, 0, 20, 40, 60, 80, 100 és 120). A csokoládénak kitett állatok prefrontális noradrenalin-kimerülésének a noradrenalin felszabadulására gyakorolt hatásait vagy a csokoládénak kitett állatok NAc-ban történő dopamin-kiáramlását ismételt ANOVA-módszerekkel elemeztük, egy faktor (előkezelés, két szint, álkezelt és noradrenalin-kimerült) és egy faktoron belüli ( idő, kilenc szint, 0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 és 160). Az egyszerű hatásokat minden irányban egyirányú ANOVA-val értékeltük. A csoportok közötti összehasonlításokat adott esetben post-hoc teszttel, Duncan többszörös tartományával végeztük.
A farmakológiai ingerek prefrontális norepinefrin kiáramlásra gyakorolt hatásainak statisztikai elemzése szignifikáns előkezelés × kezelés × idő interakciót mutatott ki [F (12, 180) = 4.98; P <0.005]. A csokoládéfogyasztás noradrenalin-felszabadulásra gyakorolt hatásainak statisztikai elemzése feltárta az előkezelés × idő interakciót [F (8, 80) = 7.77; P <0.005]. Az egyszerű hatáselemzések csak az ál-kezelt csoport esetében mutatták ki az idő jelentős hatását, valamint szignifikáns különbséget az ál-kezelt és a noradrenalin-kimerített csoportok között a kokain- vagy LiCl-injekció, valamint a csokoládéfogyasztás után.
A farmakológiai ingereknek az accumbális dopamin kiáramlására gyakorolt hatásainak statisztikai elemzése szignifikáns előkezelés × kezelés × idő interakciót mutatott ki [F (12, 180) = 10.02; P <0.0005]. A csokoládé adatok statisztikai elemzése szignifikáns előkezelés × idő interakciót mutatott ki [F (8, 80) = 2.12; P <0.05]. Az egyszerű hatáselemzések csak az ál-kezelt csoportok esetében mutattak ki jelentős időbeli hatást, valamint szignifikáns különbséget a színlelt és a noradrenalin-kimerített csoportok között a kábítószer (kokain vagy LiCl) injektálása, valamint a csokoládéfogyasztás után.
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS
Köszönjük Dr. E. Catalfamót ügyes segítségért. Ezt a kutatást a Ministero della Ricerca Scientifica e Tecnologica (PRIN 2005), a „La Sapienza” Ateneo (2004 / 2005) és Ministero della Salute (Progetto Finalizzato RF03.182P) támogatta.
Rövidítések
NAc nukleusz accumbens
pFC prefrontális kéreg
mpFC mediális pFC
CPP-feltételes helypreferencia
CPA kondicionált helymegtérülés
6-OHDA 6-hidroxidopamin.
Lábjegyzetek
A szerzők nem jeleznek összeférhetetlenséget.
Ez a cikk egy PNAS közvetlen benyújtása.
REFERENCIÁK
1. O'Doherthy J. Curr Opin Neurobiol. 2004; 14: 769–776. [PubMed]
2. Rolls ET. Behav Brain Sci. 2000; 23: 177-191. [PubMed]
3. Berridge KC, Robinson TE. Brain Res Rev. 1998; 28: 309 – 369. [PubMed]
4. Becerra L, Breiter HC, Wise R, Gonzalez RG, Borsook D. Neuron. 2001; 32: 927-946. [PubMed]
5. Gottfried JA, O'Doherthy J, Dolan RJ. J Neurosci. 2002; 22: 10829–10837. [PubMed]
6. Jensen J, Mcintosh AR, Crawley AP, Mikulis DJ, Remington GR, Kapur S. Neuron. 2003; 40: 1251-1257. [PubMed]
7. Borsook D, Becerra L, Carlezon WA, Jr, Shaw M, Renshaw P, Elman I, Levine J. Eur J Pain. 2007; 11: 7-20. [PubMed]
8. Wise R. Nat Rev Neurosci. 2004; 5: 483-494. [PubMed]
9. Bechara A, Tranel D, Damasio H. Brain. 2000; 123: 2189-2202. [PubMed]
10. McQuade R, Creton D, Stanford SC. Psychopharmacology. 1999; 145: 393-400. [PubMed]
11. Dazzi L, Seu E, Cherchi G, Biggio G. Eur. J. Pharmacol. 2003; 476: 55-61. [PubMed]
12. Feenstra MGP, Teske G, Botterblom MHA, de Bruin JP. Neurosci Lett. 1999; 272: 179-182. [PubMed]
13. Mingote S, de Bruin JPC, Feenstra MGP. J Neurosci. 2004; 24: 2475-2480. [PubMed]
14. Ventura R, Cabib S, Alcaro A, Orsini C, Puglisi-Allegra S. J Neurosci. 2003; 23: 1879-1885. [PubMed]
15. Ventura R, Alcaro A, Puglisi-Allegra S. Cereb Cortex. 2005; 15: 1877-1886. [PubMed]
16. Di Chiara G, Bassareo V, Fenu S, De Luca MA, Spina L, Cadoni C, Acquas E, Carboni E, Valentini V, Lecca D. Neuropharmacology. 2004; 47: 227-241. [PubMed]
17. Aston-Jones G, Rajkowski J, Cohen J. Biol Psychiatry. 1999; 46: 1309-1320. [PubMed]
18. Shi WX, Pun CL, Zhang XX, Jones MD, Bunney BS. J Neurosci. 2000; 20: 3504-3511. [PubMed]
19. Sesack SR, Pickel VM. J Comp Neurol. 1992; 320: 145-160. [PubMed]
20. Darracq L, Drouin C, Blanc G, Glowinski J, Tassin JP. Neuroscience. 2001; 103: 395-403. [PubMed]
21. Jodo E, Chiang C, Aston-Jones G. Neuroscience. 1998; 83: 63-79. [PubMed]
22. Grenhoff J, Nisell M, Ferre S, Aston-Jones G, Svensson TH. J Neural Transm. 1993; 93: 11-25.
23. Liprando LA, Miner LH, Blakely RD, Lewis DA, Sesack SR. Szinapszis. 2004; 52: 233-244. [PubMed]
24. Salamone JD, Correa M, Mingote S, Weber SM. J Pharmacol Exp Ther. 2003; 305: 1-8. [PubMed]
25. Everitt BJ, Robbins TW. Nat Neurosci. 2005; 11: 1481-1487. [PubMed]
26. Horvitz JC. Behav Brain Res. 2002; 137: 65-74. [PubMed]
27. Franklin KBJ, Paxinos G. Az egér agya: sztereotaxikus koordinátákban. San Diego: Akadémikus; 1997.
28. Ventura R, Puglisi-Allegra S. Synapse. 2005; 58: 211-214. [PubMed]
29. Cabib S, Orsini C, Le Moal M, Piazza PV. Tudomány. 2000; 289: 463-465. [PubMed]
30. Romieu P, Phan VL, Martin-Fardon R, Maurice T. Neuropsychopharmacology. 2002; 4: 444-455. [PubMed]
31. Orsini C, Bonito-Oliva A, Conversi D, Cabib S. Psychopharmacology. 2005; 181: 327-336. [PubMed]
32. Risinger FO, Cunningham CL. Pharmacol Biochem Behav. 2000; 1: 17-24. [PubMed]
;