Az oldalsó hipotalamusz és az orexin szerepe a lenyűgöző viselkedésben: modell a múltbeli tapasztalatok fordítására és a motivált magatartások érzékelt hiányosságaira (2014)

A hipotalamusz felismerése a homeosztázis fenntartásában és a motivált magatartások közvetítésében való részvételében is ismert. A jelen cikk a hipotalamusz egy olyan oldalát tárgyalja, amely úgynevezett oldalsó hipotalamusz terület (LHA). Azt javasoljuk, hogy az LHA agyi magjai, beleértve az oldalsó hipotalamusz (LHAd) és a perifornikus terület (PeF) dorzális régióját is, kapcsolatot teremtsenek a homeosztázt szabályozó neurális rendszerek és az étvágy motivált viselkedést közvetítő rendszerek között. A funkcionális és immunhisztokémiai adatok azt mutatják, hogy az LHA számos motivált viselkedést támogat, beleértve az élelmiszer-bevitelt, a vízfelvételt, a sótartalmat és a szexuális viselkedést.. Az anatómiai nyomkövetési kísérletek azt mutatják, hogy az LHA úgy van elhelyezve, hogy befogadja a testfolyadék és az energia homeosztázis szabályozásában részt vevő agyi területeket. Az LHA-n belüli régiók sűrű előrejelzéseket küldenek a ventrális tegmentális területre (VTA), amely lehetővé teszi az LHA számára, hogy befolyásolja a dopaminerg rendszereket, amelyek általánosan elismerten részt vesznek a motivált viselkedésben és megerősítésében. Továbbá az LHA olyan neuronokat tartalmaz, amelyek az orexin / hypocretin szintetizálására szolgálnak. Az LHA beérkezik a jutalmakkal kapcsolatos tanulásban részt vevő agyi területekről származó bemenetekhez, és az orexin-neuron aktiválódás olyan környezeti ingerekre is kondicionálódhat, amelyek a jutalmakhoz kapcsolódnak. Ezért feltételezhető, hogy az LHA integrálja a jelátvitelt olyan területekről, amelyek szabályozzák a testfolyadékot és az energiaegyensúlyt, és jutalmazzák a tanulást. Ezzel az információval a mesolimbikus áramkörbe „táplálják” a motivált viselkedések teljesítményét. Ez a hipotézis olyan kísérleteket eredményezhet, amelyek az LHA funkció jobb megértését eredményezik. Az LHA-funkciók jobb megértése segíthet olyan rendellenességek kezelésében, amelyek túlzott mértékű vagy rosszul járnak az inzulin viselkedésének kifejeződésében, beleértve az elhízást, az anorexiát, a szomjúság, a sócsillapítás és a sóhiányt.

Bevezetés

A túlélés érdekében az állatoknak meg kell őrizniük az energia és a folyadék homeosztázisát. A kalóriákat folyamatosan elveszítik az alapvető életfunkciókat fenntartó folyamatok és a viselkedés következtében. Hasonlóképpen, a szárazföldi állatok folyamatosan elveszítik a vizet és a nátriumot a környezetbe a normális fiziológiai és környezeti folyamatok, így a légzés, a légzés, az izzadás, a vizelet és a székletürítés miatt. Néhány kevésbé gyakori körülmény jelentős veszélyt jelent mind az energia, mind a testfolyadék homeosztázisára. Például a betegségek a hypophagia állapotát válthatják ki, a hasmenést és a hányást, amely a vizet és a nátriumot kimeríti. Amint a szervezet kalóriákban, vízben vagy nátriumban hiányos, kritikus fontosságú, hogy az állat a környezetben lévő anyagokat keresse és lenyelje a homeosztázis helyreállításához.

A központi idegrendszer motivációs állapotokat hoz létre az anyagok környezetben való keresésének és lenyelésének elősegítésére. Az éhség motivációs állapota, vagy az élelmiszer keresése és lenyelése szükséges ahhoz, hogy az állat helyreállítsa az energia homeosztázis hiányát. A folyadékegyensúly helyreállításához szükség van a szomjúságra és a nátrium-étvágyra (más néven [AKA] sós étvágyra), vagy a víz és a nátrium beszerzésére és fogyasztására. Ezeket a motivált állapotokat olyan központi idegrendszeri folyamatok kísérik, amelyek a viselkedést (azaz pszichés arousal állapotot hoznak létre és elősegítik a mozgásszervi viselkedést) és elősegítik a célirányos viselkedést (Bindra, 1959; Bolles, 1975). Kimutatták, hogy sok motivációs állapotot egy hedonikus eltolás kísér, ahol a specifikus ingerek által kiváltott élvezetes vagy averzív válaszok fokozódnak vagy gátolhatók (Garcia et al., 1974; Fanselow és Birk, 1982; Berridge és mtsai. 1984; Mehiel és Bolles, 1988; Berridge és Schulkin, 1989). Például, ha a nátrium-feltöltött patkányok orális infúziót kapnak hipertóniás sóoldatokban, akkor fajspecifikus viselkedési válaszokat mutatnak, amelyek az ellenállást jelzik (Grill és Norgren, 1978; Berridge és mtsai. 1984) és a nátrium-feltöltött patkányok általában megakadályozzák a hipertóniás sóoldatokat (Robinson és Berridge, 2013). Azonban, ha a patkányok nátriumhiánysá válnak, megközelítő viselkedést mutatnak a sóoldatok felé, és olyan reakciókat hajtanak végre, amelyek instrumentálisak a nátrium előállításához (AKA operáns válaszok; Berridge et al., 1984; Clark és Bernstein, 2006; Robinson és Berridge, 2013). Nátriumhiányos körülmények között a viselkedésbeli válaszokat még inkább az örömre utaló viselkedési válaszokat mutatják, mint az ellenszenv, amikor a hipertóniás sóoldatokat orálisan infundáljuk (Berridge et al., 1984). Hasonlóképpen, az emberek a sós ételeket ízletesebbé teszik, ha nátriumhiányosak (McCance, 1936; Beauchamp és mtsai. 1990).

Az éhség, a szomjúság és a sós étvágy motivált állapotát erősen befolyásolja az állat jelenlegi energia- és folyadékegyensúlya (azaz a homeosztatikus állapot). Indokolt az energia- és folyadékhomosztázt monitorozó idegi készüléket önmagukban érzékszervi rendszerként értelmezni. Az energiaegyensúly tekintetében a hipotalamusz (ARH) ívelt magja jelentős figyelmet kapott az éhezés és a telítettséghez kapcsolódó perifériás jelek érzékelésében betöltött szerepére (Schwartz et al., 2000). A testfolyadék állapotával kapcsolatos jelek kimutatásához fontos a lamina terminál (LT) mentén fekvő elülső magok együttese (Denton et al., 1996; Johnson és Thunhorst, 1997). Az LT mentén található specifikus struktúrák a lamina terminál (OVLT) szubfornikus szerve (SFO), medián preoptikai terület (MnPO) és organum vasculosum. A kiállítás megkönnyítése érdekében ezeket a struktúrákat együttesen LT-nek nevezik. Az SFO és az OVLT érzékszervi keringési szervek, vagy az agyterületek, ahol nincs igazi vér-agy gát (Johnson és Gross, 1993), amely lehetővé teszi számukra a vérben lévő anyagok megfigyelését, amelyek a testfolyadék állapotának indikátorai (Johnson és Thunhorst, 1997, 2007). Itt is érdemes megjegyezni, hogy jelenleg vita folyik arról, hogy az ARH-nak nincs vér-agy gátja, és valóban körülhatárolt szerv (Mimee et al., 2013). Mint ilyen, azt javasoljuk, hogy az LT is működjön az energiaegyensúlyhoz kapcsolódó jelek detektálására (Mimee et al., 2013; Smith és Ferguson, 2014).

Fontos felismerni, hogy a táplálék, a víz és a nátrium fogyasztása összehangolt aktivitást igényel a neurális áramkörök között, amelyek érzékelik az energia- és folyadékállapotot, valamint a motivált viselkedés mozgósításában részt vevő neurális áramköröket (Garcia et al., 1974; Roitman és mtsai. 1997; Kelley és Berridge, 2002; Liedtke és mtsai. 2011). Ezért a folyadékot és az energiát ellenőrző agyterületeknek képesnek kell lenniük arra, hogy a motivációt és jutalmat szabályozó területekre vetítsenek. A végső közös út, amely az eddig vizsgált összes étvágygerjesztésű viselkedés kialakulásához kapcsolódik, a ventrális tegmentális területről (VTA) a dopaminerg kivetítés az accumbens maghoz (AKA, a mezolimbikus dopamin rendszer és az A10 dopaminerg sejtcsoport; Mogenson et al. ., 1980; Bozarth, 1994). Az ARH és az LT, amelyek részt vesznek az energia- és folyadékegyensúly érzékelésében, nem tűnik úgy, hogy közvetlenül megfertőzik a VTA-t (Phillipson, 1979; Geisler és Zahm, 2005; ugyanakkor az ARH közvetlenül a nukleáris accumbens-re vetít; Yi és munkatársai: 2006; van den Heuvel és munkatársai, 2014). Mivel nincs közvetlen előrejelzés a VTA-ra, valószínű, hogy a hipotalamuszok területei segíthetik a homeosztázis és a motivációs és jutalmazási rendszerek közötti szakadék áthidalását (Mogenson et al., 1980; Swanson és Mogenson, 1981; Swanson és Lind, 1986). Például a retrográd nyomkövetési vizsgálatok azt mutatták, hogy a hipotalamusz nagy része neuronokat tartalmaz, amelyek a VTA-hoz (Geisler és Zahm, 2005). Ez a régió a dorsomedialis hypothalamus (DMH) és az oldalsó hypothalamus (LHAd) dorzális régiójáig terjed, és úgy tűnik, hogy a hipotalamusz teljes elülső és hátsó részén van jelen.

A bizonyítékok, amelyek az LHA szerepét támasztják alá a homeosztatikus állapot integrálásában motivációs és jutalmazási rendszerekkel

Klasszikus papírban, Stellar (1954) hipotalamusz-központú motivációs elméletet javasolt. Stellar elmondta, hogy a hipotalamusz anatómiailag elválasztható „központokat” tartalmazott, és minden központ kritikus szerepet játszott a motivált magatartások előmozdításában. Például azt állította, hogy a hipotalamusz olyan központokat tartalmaz, amelyek kifejezetten a szexet, a telítettséget, az éhséget és az alvást szabályozzák. A Stellar javaslatát gondosan kísérleti vizsgálatnak vetették alá, és nem találták megfelelőnek a feltörekvő adatok magyarázatára (Miller et al., 1964; Molnár, 1965; Hoebel és Teitelbaum, 1966; Booth és mtsai. 1969). Annak ellenére, hogy a Csillagelmélet elmulasztotta tisztázni a hipotalamusz szerepét a konkrét motivált magatartásokban, most már jelentős bizonyítékok arra utalnak, hogy a hipotalamuszon belüli területek valójában fontos szerepet játszanak az étvágy motivált viselkedésében.

Azok a klasszikus kísérletek, amelyek az oldalsó hipotalamusz területre (LHA) irányított rövid villamos ingerlést alkalmaztak, azt mutatták, hogy az LHA részt vesz a motivációs és jutalmazási folyamatokban. Olds és Milner (1954) eredetileg azt találták, hogy a patkányok az LHA akut elektromos stimulációjának eléréséhez operánst hajtanak végre, amely kísérleti paradigma néha önstimulációs vagy agyi stimulációs jutalomnak nevezhető. Megállapították, hogy az LHA elektromos ingerlése kifizetődő volt (azaz az LHA-stimuláció szubjektív élményállapotot váltott ki). Ha ez az értékelés helyes, azt sugallja, hogy az LHA-n belüli egyes neuronok funkcionálisan fontosak az örömnek a jutalmak fogyasztásától való kódolásához. Mások azonban azt sugallták, hogy az LHA stimuláció valójában szubjektív vágyállapotot eredményezhet, nem pedig örömöt önmagában (Berridge és Valenstein, 1991). Ha ez az értelmezés igaz, azt sugallja, hogy az LHAdban található neuronok egy részhalmaza részt vesz a vágyban, amely az állatokat ösztönözni kíván. Valószínű, hogy az LHA stimuláció motivációs és jutalmazó tulajdonságai az LHA neuronjainak aktiválódásából erednek, amelyek a mesolimbikus dopamin rendszerhez kapcsolódnak (Phillipson, 1979; Geisler és Zahm, 2005). A „hedonikus hotspotok” anatómiai feltérképezését, vagy az örömet kódoló agyterületeket használó legújabb kísérletek (Peciña és Berridge, 2000), azt mutatják, hogy az elülső LHA-projektben található neuronok egy hedonikus hotspotba helyezkednek el a dorsomedialis nucleus accumbens héjában (Thompson és Swanson, 2010), és lehetséges, hogy az LHA stimuláció aktiválhatja ezeket a kivetítő neuronokat az örömérzet kiváltására. Érdekes módon, ha az LHA-t elegendő időközönként stimulálták (~ 10 – 30 s), az motivált viselkedést, beleértve az ivást, az étkezést és a kopulációs viselkedést (Wise, 1968). Továbbá az LHA elváltozásai megszüntetik az élelmiszer- és vízbevitelt, a kopulációt, és károsítják vagy eltörlik a nátrium-étvágyat (Anand és Brobeck, 1951; Montemurro és Stevenson, 1957; Teitelbaum és Epstein, 1962; Farkas, 1964; Wolf és Quartermain, 1967; Cagguila és mtsai. 1973; Grossman és mtsai. 1978; Hansen és mtsai. 1982).

Az energia- vagy folyadékegyensúly-zavarok megváltoztatják az ön stimulációra adott válaszokat (Olds, 1958; Morris és mtsai. 2006, 2010). Öregek (1958) eredetileg azt találták, hogy az élelmiszer-megfosztó patkányok és az éhség motivációs állapotának növelése fokozta az ön stimulációra adott válaszokat. Továbbá megakadályozható, hogy az élelmiszer-elvonás során az önstimulációra adott fokozott válasz leptin, a telítettséget elősegítő hormon beadásával (Fulton et al., 2000). Ellentétben az élelmiszerhiánnyal, a nátriumcsökkenés csökkenti az önstimulációra adott választ (Morris et al., 2010). Az önstimulációra adott válasz csökkent akkor is megfigyelhető, ha a patkányokat só éhségűvé teszik egy olyan exogén hormon beadásával, amely elősegíti a só étvágyát; annak ellenére, hogy a patkányok nátrium-egyensúlyt tartanak fenn a kezelés alatt (Morris et al., 2006). Nem világos, hogy az éhség és a sós étvágy motivációs állapota ellentétes hatással van az ön stimulálásra. Ezek a vizsgálatok azonban azt mutatják, hogy az éhség és a só étvágy megváltoztatja az ön stimulációt, és ez a hatás független az energia vagy folyadék homeosztázisának tényleges zavaraitól. Például a leptin normalizálja az önstimulációt az elveszett kalóriák korrigálása nélkül (Fulton et al., 2000) és az ön stimulációra adott válasz csökkenthető a só éhségét kiváltó manipulációkkal, anélkül, hogy ténylegesen nátrium-hiányt okoznának (Morris et al., 2006). Fontos, hogy ezek a kísérletek alátámasztják a jelen hipotézist azzal, hogy megmutatják, hogy az LHA érzékeny az állat motivációs állapotára.

A hipotalamusznak a motivált viselkedés előmozdításában betöltött szerepét alátámasztó legerősebb bizonyíték az orexint (AKA hypocretin) vizsgáló tanulmányokból származik. Az oxxin egy neuropeptid, amely elsősorban a hipotalamusz caudalis felében expresszálódik, ahol a DMH-tól az LHAdig terjedő ívben oszlik el (ábra). (Figure1) .1). Úgy tűnik, hogy az oxxin az egyetlen ismert centralizált peptid neurotranszmitter rendszer, mivel egy viszonylag körülhatárolt területen az orexin neuronok disztális vetüléseket küldenek a különböző agyterületekre (Peyron et al., 1998). Funkcionálisan az orexin neuronok erősen érintettek számos motivált viselkedésben (Harris et al., 2005; Borgland és mtsai. 2009). Az oxxin jelentős figyelmet kapott az erőteljes táplálékfelvétel előidézésére (ezáltal az orexin név; Sakurai et al., 1998; Choi és mtsai. 2010), de részt vesz a szomjúság, a sós étvágy előmozdításában is (Kunii et al., \ t 1999; Hurley és mtsai. 2013a) és a reproduktív viselkedés (Muschamp et al., 2007; Di Sebastiano és munkatársai, 2010). Az oxxin neuronok a hipotalamuszban három sejtcsoportba sorolhatók: egy klaszter a DMH-ban, a perifornikus területen (PeF) és az LHAd-ban (ábra). (Figure1) .1). Mind a PeF, mind az LHAd az LHA-ban található régiók, míg a DMH mediálisan fekszik a harmadik kamrával. Mindegyik orexin sejt-klaszter az orexin neuronok egy részhalmazát tartalmazza, amely a VTA-hoz kapcsolódik (1. ábra) (Figure1; 1; Fadel és Deutch, 2002), és az orexin képes a neuronok depolarizálására a VTA-ban (Korotkova et al., 2003). Ezért az orexin neuronok olyan mechanizmust biztosítanak, amely az LHA-n belüli területeket olyan rendszerekbe illeszti be, amelyek hagyományosan a motivációban és a jutalomban való részvételt jelentik. A bizonyítékok azt is jelzik, hogy az orexin neuronok közvetlen vetületei vannak a nukleáris akumbens héjhoz (Peyron et al., 1998; Kampe és mtsai. 2009), ahol felléphetnek a motivált magatartások előmozdítása érdekében (Thorpe és Kotz, \ t 2005).

 

ábra 1

A szerzők nem publikált adatai. Együttes címkézés az orexin és a VTA projekciós neuronok között a hypothalamusban. A Fluoro-Gold (Fluorokróm, Denver CO) retrográd nyomjelzőt mikroba injektáltuk (2% 250 nl-ben) a VTA-ba, az agyakat összegyűjtöttük és 40 µm-en szeleteltük, ...

Az orexin egyéb fő funkciói közé tartozik az arousal előmozdítása (Hagan et al., 1999) és szimpatikus idegrendszeri válaszok, beleértve a vérnyomás emelkedését is (Samson et al., 1999; Ferguson és Samson, 2003; Kayaba és mtsai. 2003) és a stresszhormonok felszabadulását (Kuru et al., \ t 2000; Spinazzi és munkatársai: 2006). Valószínű, hogy az orexin neuronok aktiválódnak, amikor egy állat kalória-, hidratációs vagy nátriumhiányt tapasztal, vagy szexuális izgalmas állapotban van. Az orexin későbbi felszabadulása a neuraxis során ösztönzi a célirányos viselkedést az agyrendszerek aktiválásával, amelyek az izgalom, a figyelem, a szimpatikus aktivitás és a motivált viselkedés előmozdításában részt vesznek. A szimpatikus aktiválás támogatja az energia mozgósítását (pl. A megnövekedett vérnyomás és a rendelkezésre álló glükózszint, valamint a stresszhormon felszabadulása), valamint a vér mozgását, ami szükséges a fokozott lokomotoros aktivitás támogatásához. Ezek a központi és perifériás válaszok együttesen növelik annak valószínűségét, hogy egy állat sikeresen meg fogja keresni és felhasználni az energiát és a hidratáló homeosztáziát helyreállító környezeti erősítőket.

Az anatómiai és immunhisztokémiai vizsgálatok alátámasztják azt az elképzelést, hogy az LHA segíti az orexigén peptidek jelátvitelének integrálását a motivációban és jutalomban részt vevő neurocircuitry-vel. Az Y neuropeptidet (NPY) ARH neuronokban expresszálják (Hahn et al., 1998), és ez a neuropeptid táplálást indukál (Schwartz et al., 2000). Érdekes módon az NPY neuronok sűrű vetítéseket küldenek, amelyek az LHA-ban található orexin neuronokkal vannak elhelyezve (Broberger et al., 1998). Az éhséget kiváltó kezelések, például a hypoglykaemia vagy az orexigén peptidek, beleértve a ghrelin és az NPY indukálását, c-fos expresszió az orexin tartalmú neuronokban (Moriguchi et al., 1999; Niimi és mtsai. 2001; Toshinai és mtsai. 2003). Ezen túlmenően az orexin neurotranszmisszió kompromisszumok csökkentik az NPY vagy ghrelin beadásával indukált táplálékot. A dorsomedialis ARH-ban lévő neuronok, az ARH régiója, amely az NPY-neuronok többségét tartalmazza, szintén a PeF-re és esetleg az LHAd-ra (lásd (Figure2; 2; Hahn és Swanson, 2010).

 

ábra 2

A szerzők nem publikált adatai. Az LHAd és a PeF retrográd címkézése a hipotalamusz LT-hez és ívelt magjához. 2% Fluoro-Gold fiziológiás sóoldatban iontoforizált a PeF és LHAd-ba (A). Retrográd címkézést figyeltünk meg az egész ...

Ellentétben az élelmiszer-bevitelsel, viszonylag kevés munkát végeztek annak meghatározásában, hogy az LT hogyan befolyásolhatja a motivációt és jutalmazza a neurális áramkört. Úgy tűnik, az LT nem közvetlenül a VTA-ra (Phillipson, 1979; Geisler és Zahm, 2005) vagy a nucleus accumbens (Brog et al., 1993), de valahogy a testfolyadék homeosztázisával kapcsolatos információkat érzékelő és feldolgozó területeknek motivációra és jutalomra kell jutniuk. Kimutatták, hogy az SFO vetítéseket küld a DMH-nak, a PeF-nek és az LHAd-nak (Swanson és Lind, 1986; Hurley és mtsai. 2013a). Továbbá a laboratóriumunkban végzett közelmúltbeli kísérletek azt mutatták, hogy a Fluoro-Gold retrográd nyomjelző iontoforetikus alkalmazása a DMH, PeF és az LHAd hátsó részébe az LT teljes retrográd címkézését tárja fel (példa arra, hogy az injekcióból visszamenőleges címkézésről van szó) a PeF-ről az LH-ra terjedt el Figure2) .2). Mások bebizonyították, hogy a PeF az LT-től (Hahn és Swanson, az egész 2010). Ráadásul a közelmúltban megállapítottuk, hogy az orexin neuronok aktiválódnak, amikor a víz és a nátrium kimerült patkányai vízzel és hipertóniás sóoldattal elfogynak, és hogy az orexin receptor antagonista VTA-ban való mikroinjekciója csökkentette a víz és a nátrium bevitelét a kimerült patkányokban (Hurley et al. ., 2013a). Ezért valószínű, hogy az LT a DMH-hoz, a PeF-hez és az LHAd-hoz folyik, amely viszont orexinergiás vetüléseket küld a VTA-ra. Az Oxxin felszabadulás a VTA-ban elősegíti a víz és a nátrium lenyelését. Ezek a kísérletek anatómiai és funkcionális támogatást nyújtanak arra a hipotézisre, hogy az LHA a homeosztatikus állapotra vonatkozó információkat motivációs és jutalmazási rendszerekkel integrálja.

A bizonyítékok, amelyek alátámasztják az LHA szerepét a jutalmazáson alapuló tanulásban

A fenntartható LHA-stimuláció motivált viselkedésre gyakorolt ​​hatását vizsgáló kísérletek a legkorábbi bizonyítékot szolgáltatták arra, hogy az LHA részt vehet a jutalomhoz kapcsolódó tanulásban. Amikor az egyes patkányok LHA stimulációt kapnak, először egy specifikus motivált viselkedést mutatnak (Valenstein és mtsai. 1970). Néhány patkány eszik, míg mások inni fognak, vagy kopulációs magatartásba kerülnek. A motivált magatartás, amelyet minden patkány bekerül, úgynevezett prepotens viselkedés. Fontos, hogy az LHA-stimuláció során végrehajtott prepotens viselkedés tapasztalattal módosítható (Valenstein et al., 1970). Ha az előnyben részesített célobjektum eltávolításra kerül az LHA stimuláció során, a patkányok motivált viselkedését egy másik célobjektumra irányítják, amely jelen van a környezetben. Például, ha egy patkány az LHA stimuláció során eszik, az étel eltávolítható, miközben egy ivócső marad. Ebben a helyzetben a stimulált patkány most már a kifolyóból iszik. Fontos, hogy ha az LHA-t ösztönzik a jövőbeni kísérletek során, amikor mind az élelmiszer, mind a víz jelen van, a patkány lényegében megosztja az étkezési és ivás közötti időt. Ezért az LHA-stimuláció párosítása egy kezdetben nem előnyben részesített célobjektum jelenlétével egy patkány viselkedését a korábban figyelmen kívül hagyott célobjektum felé irányítja. Úgy tűnik, hogy az LHA stimuláció és a célobjektum későbbi felhasználása olyan asszociatív tanulás formáját eredményezi, amelyet a prepotens viselkedések változásai fejeznek ki.

Az örexin neuronok aktiválása a környezetben fellépő ingerekre is kondicionálódhat. A kondicionált hely preferencia paradigmákban egy új környezet kontextusban van egy jutalommal. A környezet kontextusának ismételt párosítása után jutalommal a patkányok előnyben részesítik a jutalommal párosított kontextust. Úgy tűnik, hogy a kondicionált hely preferencia paradigmákban kialakuló preferencia az orexin neuron aktiválásához kapcsolódik. Orexin neuronok expresszálják a c-fos a visszaélések és a szexuális drogokkal társult környezeti kontextusokra válaszul (Harris et al., 2005; Di Sebastiano és munkatársai, 2011). Továbbá az orexin neuronok orexin-konjugált szaporinnal való károsodása megakadályozza a hím patkányok számára, hogy a kopulációval összefüggő környezeti kontextusban feltételezett hely preferenciát mutassanak (Di Sebastiano és munkatársai, 2011).

További bizonyítékok támasztják alá az LHA részvételét a jutalmazási tanulás asszociatív formáiban, ami a cue-indukált táplálkozás jelenségéből származik. A cue-indukált táplálkozási paradigmában a táplálékhiányos patkányoknak környezetkímélő jelenlétében enni kell. Ez a cue lényegében kondicionált ingerként (CS +) válik, amely képes az élelmiszer bevitelére. Amikor a CS + -ot patkányoknak mutatják be, még akkor is, ha telített állapotban vannak, elkezdnek enni (Petrovich et al., 2007). Érdekes, hogy a patkányok csak a CS + -val párosított, de nem újszerű vagy ismerős ételeket (Petrovich és Gallagher, csaknem) jelentős mennyiségben fogyasztanak. 2007). Ezért úgy tűnik, hogy a CS + bemutatása egy különleges vágyat idéz elő a CS + -val párosított élelmiszerhez, nem pedig az éhezéshez. önmagában. Az LHA egy olyan terület, amely kritikus a cue-indukált táplálás (Petrovich és Gallagher, 2007; Petrovich és mtsai. 2005). Az LHA bemeneteket kap a jutalom-tanulás asszociatív formáiban részt vevő területekről, beleértve az amygdala-t (Krettek és Price, 1978; Everitt és mtsai. 1999) és prefrontális kéreg (Gallagher et al., 1999). A basolaterális / basomedialis amygdala és az orbitomedial prefrontális kéregből az LHA-ba jutó neuronok aktiválódnak a CS + bemutatására (Petrovich et al., 2005). Emellett a basolaterális amygdala és az LHA kontralaterális aszimmetrikus elváltozásai megakadályozzák a cue-indukált táplálást (Petrovich és mtsai., 2005). Úgy tűnik, hogy az oxxin szerepet játszik a cue-indukált táplálásban, mivel a CS + -nak kitett patkányok szignifikánsan több c- \ tfos pozitív orexin neuronok a PeF-ben (Petrovich et al., 2012).

Végül, az LHA-t a jutalomhoz kapcsolódó tanulás nem asszociatív formáiban vették részt. Amikor a patkányokat ismételten kimerítik a nátrium, a nátrium-bevitel növekedést mutat (Falk, \ t 1965; Sakai és mtsai. 1987, 1989), a jelenség a nátrium-étvágy szenzibilizációja (Hurley et al., 2013b). A nátrium-étvágy érzékenyítése valószínűleg a nem asszociatív tanulás egyik formája (Falk, 1966; Frankmann és munkatársai, 1986), amely függ a glutamatergikus NMDA receptorfüggő neurális plaszticitástól (Hurley és Johnson, \ t 2013). A bizonyítékok arra utalnak, hogy a nátrium-étvágy-szenzibilizáció két neurális áramkörben neurális plaszticitást foglal magában: az egyik áramkör a testfolyadék homeosztázisát és egy másik, a motivációt és jutalmat közvetítő áramkört (Roitman et al., 2002; Na és mtsai. 2007). c-fos a nátrium-kimerülés által kiváltott expresszió emelkedett a patkányokban, akiknek az anamnézisében az SFO, a bazolaterális amygdala, a mediális prefrontális kéreg és a nucleus accumbens anamnézisében nátriumcsökkenés volt megfigyelhető, összehasonlítva a patkányokkal, akiknek anamnézisében nincs nátriumcsökkenés (Na et al., 2007). Továbbá, a patkányok, akiknek kórtörténetében nátriumcsökkenés van, fokozott dendritikus arborizációt és hosszúságot mutatnak a sejtmagban (Roitman et al., 2002). Sok olyan terület, amely a nátrium-kimerülés során szenzibilizációnak van kitéve, szintén előrejelzéseket küld az LHA-ra, beleértve az SFO-t, a prefrontális kéregeket és a bazolaterális amygdala-t. Az LHA előrejelzéseket küld a VTA-nak, amely viszont neurális plaszticitást képes kiváltani a nukleáris accumbens neuronokban (Mameli et al., 2009). Végül további bizonyítékok alátámasztják azt a lehetőséget, hogy az orexin neuronok a nátriumcsökkenés következtében neurális plaszticitást szenvednek (Liedtke et al., 2011). Aktivitással szabályozott citoszkeleton társult fehérje, amely kritikus szerepet játszik a neurális plaszticitásban (Tzingounis és Nicoll, 2006; Pásztor és medve, 2011), a nátrium-kimerülés során a PeF orexin neuronokban felfelé szabályozott (Liedtke et al., 2011).

Összefoglaló és következtetések

A felülvizsgált kísérletek alátámasztják azt a feltételezést, hogy az LHA hozzájárul a homeosztatikus állapothoz és a múltbeli tapasztalatokhoz kapcsolódó információk integrálásához a motivációs és jutalmazási rendszerekkel. Az anatómiai és funkcionális adatok összefoglalása az 1. ábrán látható Figure3.3. Az LHA-n belüli magok, beleértve a PeF-et és az LHAd-t, az asszociatív tanulásban részt vevő területeken kívül az agyterületekből származó kivetítéseket kapnak, amelyek az energia- és testfolyadék-homeosztázist szabályozzák (Broberger et al., 1998; Petrovich és mtsai. 2005; Hurley és mtsai. 2013a). Az LHA ezen területei viszont előrejelzéseket küldenek a VTA-ra, ahol ösztönzik a motivált magatartást, legalábbis részben az orexin VTA-ban való megjelenése révén (Phillipson, 1979; Fadel és Deutch, 2002; Geisler és Zahm, 2005). Bár az ábra Figure33 egy olyan hierarchikus modellt jelenít meg, amely az agyi területekhez kötődő efferens kapcsolatokban működik, esetleg ez az áramkör valójában egy neurális hálózat, amely kétirányú bemenetekből áll a tanulás, a homeosztázis és a motiváció és a jutalom közötti területek között. Ebben a tekintetben az anterográd és a retrográd nyomjelző ko-injekciók alkalmazása hasznos lenne annak meghatározásában, hogy ezek a területek neuronális hálózatot képeznek-e (pl. Thompson és Swanson, 2010).

 

ábra 3

A felülvizsgált kísérletek vázlatos összefoglalása. Az asszociatív tanulás (zöld) és a homeosztázis (kék) projekt fenntartása az LHA-hoz. Az LHA előrejelzéseket küld motivációs és jutalmazási területekre (piros) a motivált magatartások kezdeményezésére. A ...

Mivel az orexin nem kizárólagosan csak egyetlen motivált viselkedés közvetítésében vesz részt, valószínű, hogy az orexin több motivált állapothoz kapcsolódó célirányos válaszokat erősít (Borgland et al., 2009). A jutalom bemutatásával és fogyasztásával kapcsolatos jelek szintén indukálhatják az orexin neuronok aktiválódását (Harris et al., 2005; Di Sebastiano és munkatársai, 2011; Petrovich és mtsai. 2012), ami arra utal, hogy a múltbeli tapasztalatok befolyásolják az orexin neuron aktivitását. Ezért legalább két olyan feltétel létezik, amelyek orexin neuron aktivitást indukálnak: (1) a jutalmak tényleges keresése és fogyasztása; és (2) megtanult az egyesületek jutalmával. A második pont tekintetében fontos megjegyezni, hogy az orexin idegplaszticitást idézhet elő a VTA-ban (Borgland et al., 2006). Nem valószínű, hogy az orexin az LHA manipulációi által megfigyelt motivált viselkedésekre gyakorolt ​​összes hatást közvetíti, mivel a hipotalamusztól a VTA-hoz viszonyított sok előrejelzés nem orexinerg.

A jövőbeni munka, amelynek célja az LHA-ban található magok szerepének gondos vizsgálata, gyümölcsöző lesz. Az LHA valójában heterogén agyterületek gyűjteményéből áll, amelyek egyedi neuroanatómiai kapcsolatokkal és cytoarchitektúrával rendelkeznek (Swanson et al., 2005; Hahn és Swanson, 2010). Továbbá úgy tűnik, hogy különféle orexin neuroncsoportok aktiválódnak különböző kísérleti körülmények között (Harris et al., 2005; Harris és Aston-Jones, 2006; Petrovich és mtsai. 2012). Az optogenetikai manipulációk olyan módszert biztosítanak, hogy teszteljük, hogy ezeknek az orexin sejtcsoportoknak funkcionálisan jelentős vetülete van-e a VTA-hoz vagy a nukleáris accumbenshez. Továbbá az orexin sejtcsoportok inaktiválása befolyásolja a VTA és a nukleáris accumbens neuronok aktivitását. Végül érdemes megjegyezni, hogy a megvitatott kísérletek közül sokan nem szétválasztották és nem határozzák meg az agyi magok szerepét az LHA-ban, és nem vitatták meg a DMH szerepét a motivált viselkedésben. A DMH a testfolyadék homeosztázisának (Swanson és Lind, \ t 1986), előrejelzéseket küld a VTA-nak (Geisler és Zahm, 2005), és tartalmaz orexin neuronokat (Fadel és Deutch, 2002), amelyek mindegyike potenciálisan részt vesz a homeosztatikus viselkedésben.

Egészségügyi hatások

Viselkedési szempontból bizonyos rendellenességek a lenyelés problémáinak tekinthetők. Például az anorexiák nem képesek elegendő mennyiségű ételt fogyasztani, míg az elhízásban szenvedők túl sok táplálékot fogyasztanak. Hasonlóképpen egyesek túl sok nátriumot fogyasztanak; olyan jelenség, amelyet néha sócsillaglásnak (Schulkin, 1986), míg mások túl kevés nátriumot fogyasztanak, és ennek következtében nátriumhiánysá válnak, ami autonóm és kardiovaszkuláris diszfunkciót okoz (Bou-Holaigah et al., 1995). Ezen túlmenően az idősek csökkentett szomjúságot és későbbi kiszáradást mutathatnak (Rolls és Phillips, 1990; Warren és mtsai. 1994). Az ilyen megközelítés megértésének egyik megközelítése, melyet a lenyűgöző viselkedés többlete vagy szennyezettsége jellemez, azoknak a központi idegrendszer működésének problémái, amelyek a homeosztázis fenntartásához és motivált viselkedéshez kapcsolódnak. Mivel az LHA kritikusan részt vesz a homeosztázis fenntartásában és a motivált magatartások közvetítésében, az LHA jobb megértése segíthet a lenyelés zavarainak diagnosztizálásában és kezelésében.

Érdekütközési nyilatkozat

A szerzők kijelentik, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában hajtották végre, amelyek potenciális összeférhetetlenségnek tekinthetők.

Köszönetnyilvánítás

Referenciák