DeltaFosB dalam Nucleus Accumbens Mengatur Perilaku dan Motivasi Instrumental yang Diperkuat Makanan (2006)

Jurnal Neuroscience, 6 September 2006, 26 (36): 9196-9204; doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1124-06.2006

Peter Olausson ¹, J. David Jentsch ², Natalie Tronson ¹, Rachel L. Neve ³, Eric J. Nestler ⁴, dan Jane R. Taylor ¹

1.Korespondensi harus ditujukan kepada Jane R. Taylor, Departemen Psikiatri, Divisi Psikiatri Molekuler, Fakultas Kedokteran Universitas Yale, Fasilitas Penelitian Ribicoff, Pusat Kesehatan Mental Connecticut, 34 Park Street, New Haven, CT 06508.[email dilindungi]

Abstrak

Perubahan motivasi telah terlibat dalam patofisiologi beberapa gangguan kejiwaan, termasuk penyalahgunaan zat dan depresi. Pemaparan berulang terhadap obat pelecehan atau stres diketahui secara terus-menerus menginduksi faktor transkripsi ΔFosB dalam nucleus accumbens (NAc) dan dorsal striatum, efek yang dihipotesiskan berkontribusi pada neuroadaptations pada pensinyalan yang diatur oleh dopamin. Namun, hanya sedikit yang diketahui tentang keterlibatan spesifik ΔFosB dalam disregulasi perilaku termotivasi selera. Kami tunjukkan di sini bahwa ekspresi berlebih dari ΔFosB pada NAc dan striatum dorsal tikus bitransgenik yang diinduksi, atau secara khusus pada inti tikus NAc dengan menggunakan transfer gen yang dimediasi oleh virus, peningkatan kinerja instrumental yang diperkuat makanan, dan respon instrumental yang diperkuat makanan dan respon rasio progresif. Efek perilaku yang sangat mirip ditemukan setelah pemaparan berulang sebelumnya terhadap kokain, amfetamin, MDMA [(+) - 3,4-methylenedioxymethamphetamine], atau nikotin pada tikus. Hasil-hasil ini mengungkapkan regulasi yang kuat dari proses motivasi oleh ΔFosB, dan memberikan bukti bahwa perubahan yang diinduksi oleh obat dalam ekspresi gen melalui induksi osFosB dalam inti NAc dapat memainkan peran penting dalam dampak pengaruh motivasi pada perilaku instrumental.

Pengantar

Paparan obat berulang menyebabkan perubahan dinamis sementara dalam transkripsi gen yang menghasilkan neuroadaptations yang bertahan lama dalam nucleus accumbens (NAc) (Nestler, 2004). Wilayah otak ini memainkan peran penting dalam proses penguatan obat dan alami (Kelley dan Berridge, 2002), meskipun sedikit yang diketahui tentang faktor transkripsi yang berdampak pada perilaku yang dimotivasi oleh nondrug, penguat selera seperti makanan. OsFosB adalah faktor transkripsi yang diaktifkan dalam NAc dan striatum punggung oleh paparan obat kronis (Konradi et al., 1994; Nye et al., 1995; Chen et al., 1997; Pich et al., 1997; Shaw-Lutchman et al., 2003) dan pemacu roda kompulsif (Werme et al., 2002). Ini juga diinduksi di daerah ini oleh beberapa bentuk stres kronis (Perrotti et al., 2004). Peningkatan proses penguatan obat yang terkait dengan induksi striatal ΔFosB sudah mapan (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Konsekuensi dari peningkatan ΔFosB di wilayah ini pada perilaku instrumental yang dimotivasi oleh penguat alami, bagaimanapun, tidak diketahui.

Kinerja respon instrumental adalah komponen yang diperlukan dari perilaku minum obat yang dapat menjadi tidak teratur atau tidak fleksibel ketika transisi menuju kecanduan berlangsung (Jentsch dan Taylor, 1999; Berke dan Hyman, 2000; Berridge dan Robinson, 2003; Everitt dan Robbins, 2005). NAc terlibat dalam berbagai aspek perilaku instrumental dengan relevansi untuk kecanduan (Balleine dan Killcross, 1994; Corbit et al., 2001; de Borchgrave et al., 2002; Di Ciano dan Everitt, 2004b; Everitt dan Robbins, 2005). Oleh karena itu, kemungkinan neuroadaptasi yang diinduksi obat dalam NAc dapat mempengaruhi kinerja tindakan instrumental. Memang, paparan kokain kronis meningkatkan kinerja instrumental yang diperkuat sukrosa (Miles et al., 2004) dan manipulasi yang diduga memblokir neuroplastisitas di dalam inti NAc, termasuk penghambatan PKA (protein kinase A) atau sintesis protein, mengganggu respons instrumental yang diberi hadiah makanan (Baldwin et al., 2002a; Hernandez et al., 2002). Inti NAc juga memediasi dampak motivasi dari pengaruh terkondisi pada perilaku instrumental (Parkinson et al., 1999; Corbit et al., 2001; Hall et al., 2001; Di Ciano dan Everitt, 2004a; Ito et al., 2004), menyediakan substrat neurobiologis di mana induksi ΔFB mungkin sangat mempengaruhi kinerja instrumental dan motivasi untuk penguat selera seperti makanan, air, atau obat-obatan pelecehan.

Di sini, kami menyelidiki efek osFosB pada perilaku instrumental yang memotivasi makanan menggunakan dua pendekatan genetik komplementer: (1) diindekskan ekspresi berlebih ΔFosB dalam NAc dan striatum dorsal tikus bitransgenik (NSE-tTA × TetOp-ΔFosB) dan (2) ΔFosB dalam inti NAc secara khusus dengan menggunakan transfer gen yang dimediasi virus pada tikus. Kami juga mengevaluasi apakah paparan berulang sebelumnya terhadap kokain, amfetamin, (+) - 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA), atau nikotin, dalam kondisi yang dilaporkan meningkat osFosB, akan meningkatkan respons instrumental yang diperkuat makanan dan / atau motivasi menggunakan jadwal rasio progresif, seperti yang telah ditunjukkan untuk administrasi mandiri yang diperkuat obat (Horger et al., 1990, 1992; Piazza et al., 1990; Vezina et al., 2002; Miles et al., 2004). Hasil kami menunjukkan efek persisten osFosB pada perilaku instrumental dan menunjukkan bahwa faktor transkripsi ini dapat bertindak dalam inti NAc sebagai pengatur fungsi motivasi.

Bahan dan Metode

Hewan dan perawatan hewan

Tikus Sprague Dawley yang naif secara eksperimental diperoleh dari Laboratorium Charles River (Wilmington, MA). Tikus 11A bitransgenik jantan berasal dari persilangan antara tikus transgenik homozigot yang mengekspresikan enolase spesifik neuron (NSE) -tTA protein transaktivator tetrasiklin (jalur A) dan tikus yang mengekspresikan TetOp (promotor tetrasiklin-responsif) -ΔFosB (jalur 11); garis induk dipertahankan pada latar belakang campuran outbred (50% ICR dan 50% C57BL6 × SJL) (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999). Tikus 11A bitransgenik ini mengekspresikan ΔFosB hanya ketika: (1) kedua transgen hadir dalam sel yang sama, dan (2) aktivasi transkripsi oleh tTA tidak dihambat oleh kehadiran antibiotik tetrasiklin seperti doksisiklin. Pemberian doksisiklin pada tikus ini dengan demikian dapat mengerahkan kontrol temporal atas ekspresi ΔFosB dan digunakan untuk mencegah ekspresi selama pengembangan; memang, administrasi doksisiklin dikaitkan dengan tidak ada ekspresi kebocoran terdeteksi ΔFosB (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999). Selain itu, garis 11A dari tikus bitransgenik dipilih untuk percobaan ini, karena mereka menunjukkan pola ekspresi yang terutama terbatas pada neuron striatal yang mengandung dynorphin (baik NAc dan dorsal striatum), sangat mirip dengan pola induksi ΔFosB oleh obat kronis paparan (Kelz et al., 1999). Selain itu, kuantifikasi ekspresi striatal ΔFosB ini telah diukur sebelumnya (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999). Tikus-tikus tersebut dihasilkan di University of Texas Southwestern dan dipelihara dan diuji di fasilitas Yale. Sepanjang kehamilan dan perkembangan, semua tikus dipelihara dengan doksisiklin hingga usia 8 – 9 minggu pada konsentrasi 100 μg / ml dalam air minum, kondisi yang diketahui mempertahankan transgen yang digerakkan TetOp dalam keadaan “off”, dan digunakan untuk memulai 6 minggu doksisiklin ketika ekspresi ΔFosB menjadi maksimal (Kelz et al., 1999). Semua percobaan melibatkan perbandingan tikus bitransgenik littermate dengan doksisiklin off, yang dengan sendirinya tidak berpengaruh pada perilaku termotivasi (Kelz et al., 1999; McClung dan Nestler, 2003; Zachariou et al., 2006).

Semua subjek eksperimental ditempatkan berpasangan (tikus) atau dalam kelompok (tikus; empat hingga lima kandang) di bawah kondisi suhu dan kelembaban yang terkendali dalam siklus cahaya / gelap 12 (lampu menyala di 7: 00 AM dan mati di 7: 00 SORE). Mereka diizinkan setidaknya 7 d untuk menyesuaikan dengan fasilitas perumahan sebelum studi apa pun. Hewan memiliki akses ad libitum ke air setiap saat dan akses terbatas ke makanan seperti yang dijelaskan di bawah ini. Semua penggunaan hewan dilakukan sesuai dengan National Institutes of Health Guide untuk Perawatan dan Penggunaan Hewan Laboratorium dan telah disetujui oleh Komite Perawatan dan Penggunaan Hewan di University of Texas Southwestern dan Yale University.

Obat-obatan

Kokain hidroklorida [disediakan oleh National Institute on Drug Abuse (NIDA)], d-amfetamin sulfat (Sigma, St. Louis, MO), MDMA hidroklorida (disediakan oleh NIDA), dan (-) - nikotin hidrogen tartrat (Sigma ) dilarutkan dalam saline fisiologis steril (0.9%) dan disuntikkan secara intraperitonal pada volume 5 ml / kg (tikus) atau 2 ml / kg (tikus). PH larutan nikotin disesuaikan dengan natrium bikarbonat sebelum injeksi.

Vektor virus

Transfer gen yang dimediasi virus dilakukan seperti yang dijelaskan sebelumnya (Carlezon et al., 1998; Perrotti et al., 2004). Singkatnya, cDNA yang mengkode protein spesifik dimasukkan ke dalam herlic simplex virus (HSV) amplicon HSV-PrPUC dan dikemas ke dalam virus menggunakan 5dl1.2 pembantu. Vektor penggerak ekspresi HSV-LacZ, pengkodean untuk protein kontrol β-galactosidase, atau HSV-ΔFosB, pengkodean untuk ΔFosB, kemudian dimasukkan ke dalam inti NAc sesuai dengan protokol eksperimen.

Prosedur percobaan

Garis besar.

Eksperimen 1 meneliti efek paparan obat berulang sebelumnya pada kinerja instrumental yang diperkuat makanan dan menanggapi rasio progresif. Tikus secara acak dibagi menjadi lima kelompok eksperimen (n = 9 – 10 / grup). Kelompok-kelompok ini menerima suntikan dua kali sehari (secara intraperitoneal; di 9: 00 AM dan 5: 00 PM) dengan salin atau salah satu obat berikut: nikotin, 0.35 mg / kg; MDMA, 2.5 mg / kg; kokain, 15 mg / kg; atau amfetamin, 2.5 mg / kg selama 15 hari berturut-turut. Dosis dipilih berdasarkan data kami yang diterbitkan sebelumnya (Taylor dan Jentsch, 2001; Olausson et al., 2003), dan stimulasi lokomotor yang diinduksi obat dipantau pada hari pengobatan 1 dan 15. Setelah 5 d penarikan, hewan dilatih tentang respons instrumental untuk 10 hari berturut-turut dan kemudian diuji pada rasio progresif merespons pada hari berikutnya. Dua hewan dikeluarkan dari analisis statistik karena mereka tidak memperoleh respon instrumental, membuat tidak lebih dari satu respon tuas aktif pada masing-masing dari tiga sesi pelatihan terakhir.

Eksperimen 2 dan 3 meneliti efek dari ekspresi berlebih striatal diinduksi ΔFosB pada tikus bitransgenik pada kinerja instrumental dan menanggapi pada rasio progresif tulangan. Ekspresi berlebihan ΔFosB pada tikus-tikus ini sebelumnya telah ditunjukkan untuk meniru efek paparan obat berulang dalam aktivitas lokomotor dan paradigma preferensi tempat terkondisi (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006). Tikus-tikus ini dapat memberikan informasi penting tentang kontribusi striatal osFosB untuk proses perilaku tertentu. Tikus jantan genotipe dipelihara dengan doksisiklin atau dialihkan ke air keran pada usia 8 minggu. Eksperimen dimulai setelah 6 minggu penarikan doksisiklin, di mana waktu ekspresi transgen maksimal (Kelz et al., 1999). Dalam eksperimen 2, hewan (n = 16) dibatasi makanan dan dilatih tentang prosedur instrumental yang dijelaskan di bawah ini (lihat di bawah, Instrumental menanggapi dan pengujian rasio progresif) selama 10 hari berturut-turut. Setelah menyelesaikan pengujian instrumental, stimulasi lokomotor yang diinduksi kokain dievaluasi pada tikus ini. Dalam percobaan 3, sekelompok tikus yang terpisah (n = 18) dilatih tentang respons instrumental untuk 10 hari berturut-turut dalam kondisi di mana maksimum penguat 50 dikirimkan. Pada hari 11, semua tikus diuji pada respon rasio progresif. Pada hari 12, kami menentukan efek devaluasi penguat dengan memberi makan pada tanggapan rasio progresif.

Eksperimen 4 dan 5 meneliti efek dari ekspresi berlebih yang dimediasi oleh virus dari ΔFosB secara khusus dalam NAc. Eksperimen 4 menguji efek dari ekspresi berlebih osFosB pada kinerja instrumental. Di sini, tikus diinfuskan dengan HSV-ΔFosB (n = 8) atau HSV-LacZ (n = 8) di inti NAc dan dilatih tentang prosedur instrumental yang dimulai 40 h kemudian. Setelah sesi pelatihan harian 10, tingkat aktivitas dasar dinilai untuk semua hewan di peralatan pemantauan aktivitas alat gerak seperti dijelaskan di bawah ini (lihat di bawah, kegiatan alat gerak). Eksperimen 5 mengevaluasi efek dari ekspresi berlebih NAc ΔFosB secara khusus pada respons rasio progresif. Di sini, tikus awalnya dilatih untuk 15 hari berturut-turut, ditugaskan untuk kelompok eksperimen, dan kemudian diinfuskan dengan HSV-ΔFosB (n = 8) atau HSV-LacZ (n = 7) di inti NAc. Hewan dibiarkan tidak diuji dan tidak diobati untuk 4 d untuk memungkinkan ekspresi ΔFosB memuncak. Pada hari 5 setelah infus, semua hewan diuji untuk tuas menekan jadwal rasio progresif. Setelah hari terakhir pengujian, semua tikus terbunuh dan penempatan kanula infus di inti NAc diverifikasi secara histokimia. Berdasarkan penempatan kanula infus, dua tikus dikeluarkan dari percobaan 4 dan satu tikus dari percobaan 5.

Karakterisasi ekspresi gen dibuat dalam kelompok hewan yang terpisah. Di sini, HSV-LacZ dimasukkan ke dalam inti NAc dan hewan dibunuh 3 d kemudian. Ekspresi β-galaktosidase kemudian dinilai secara imunohistokimia.

Kegiatan lokomotor.

Aktivitas lokomotor diukur menggunakan meter aktivitas (monitor aktivitas hewan Digiscan; Omnitech Electronics, Columbus, OH). Meter aktivitas dilengkapi dengan dua baris fotosensor inframerah, setiap baris yang terdiri dari sensor 16 ditempatkan terpisah 2.5 cm. Meter aktivitas dikontrol oleh dan data dari meter aktivitas dikumpulkan oleh komputer PC menggunakan perangkat lunak Micropro (Omnitech Electronics).

Hewan percobaan ditempatkan dalam kotak plastik transparan (25 × 45 × 20 cm) yang dimasukkan ke dalam meter aktivitas. Hewan awalnya diizinkan untuk terbiasa dengan peralatan rekaman aktivitas lokomotor selama 30 min. Dalam beberapa percobaan, hewan kemudian dibawa keluar, disuntik dengan kokain, amfetamin, nikotin, atau kendaraan sesuai dengan desain percobaan, dan dimasukkan kembali ke dalam kotak. Aktivitas lokomotor kemudian dicatat selama 60 min, mulai 5 min setelah injeksi obat untuk menghindari hipermotilitas yang disebabkan oleh injeksi yang tidak spesifik. Semua percobaan dilakukan selama fase cahaya hewan (antara 9: 00 AM dan 6: 00 PM).

Respons instrumental dan pengujian rasio progresif.

Respon instrumental dinilai menggunakan ruang operan standar untuk tikus (30 × 20 × 25 cm) atau tikus (16 × 14 × 13 cm) yang dikendalikan oleh perangkat lunak MedPC (Med Associates, St. Albans, VT). Setiap ruang ditempatkan di ruang luar pelemahan suara yang dilengkapi dengan generator white noise dan kipas angin untuk mengurangi dampak kebisingan eksternal. Lampu rumah yang dipasang di dinding belakang menyinari ruangan itu. Dispenser pelet mengirimkan pelet makanan (20 atau 45 mg; Bio-Serv, Frenchtown, NJ) sebagai penguat ke dalam majalah. Entri kepala terdeteksi oleh sel fotosel yang dipasang di atas wadah penguat. Di majalah ini ada cahaya stimulus. Untuk tikus, satu tuas ditempatkan di setiap sisi majalah. Untuk tikus, dua lubang nosepoke ditempatkan di dinding belakang kamar (yaitu, berlawanan dengan majalah penguat).

Selama 5 d segera sebelum dimulainya pelatihan, hewan dibatasi akses 90 menit ke makanan per hari dan terkena pelet makanan berbasis biji-bijian (tikus, 20 mg; tikus, 45 mg) di kandangnya. Selama periode pengujian, pelet makanan tersedia sebentar-sebentar di kamar operan sesuai dengan protokol perilaku (lihat di bawah) serta dalam jumlah tak terbatas di kandang rumah selama 90 menit, mulai 30 menit setelah sesi pengujian harian. Jadwal akses makanan ini memungkinkan setiap hewan individu untuk mencapai titik kenyang masing-masing dan mengurangi variabilitas yang disebabkan oleh persaingan antara hewan dominan dan bawahan. Di tangan kami, jadwal ini memungkinkan kenaikan berat badan yang lambat setelah penurunan berat badan awal ~85 – 90% dari bobot pemberian makan gratis. Bobot hewan dipantau sepanjang percobaan.

Semua subjek pada awalnya terbiasa dengan peralatan pengujian untuk 2 d; selama sesi ini, pelet makanan dikirim ke majalah penguat pada jadwal 15 (FT-15) waktu tetap. Dimulai pada hari berikutnya, subjek menerima sesi pelatihan harian selama 10 hari berturut-turut. Menanggapi makanan diuji berdasarkan prosedur pengkondisian instrumental yang diterbitkan sebelumnya (Baldwin et al., 2002b). Menanggapi tuas / nosepoke yang benar (yaitu aktif) diperkuat, sedangkan merespons pada tuas / nosepoke yang lain (tidak aktif) tidak memiliki konsekuensi yang terprogram. Posisi nosepoke atau tuas aktif (kiri / kanan) seimbang untuk semua kelompok eksperimen. Penyelesaian persyaratan respons (lihat di bawah) mengakibatkan timbulnya lampu stimulus majalah, diikuti 1 kemudian dengan pengiriman pelet makanan tunggal. Dua detik kemudian, lampu stimulus dimatikan. Penguat 10 pertama diperoleh setelah berhasil menyelesaikan merespons sesuai dengan jadwal rasio tetap (FR1), setelah itu pelet tersedia setelah merespons pada jadwal rasio variabel (VR2). Sesi berlangsung selama min 15.

Eksperimen 3 (tikus) dan 5 (tikus) menggunakan jadwal pelatihan alternatif untuk menghindari dampak potensial dari perbedaan dalam kinerja instrumental selama pelatihan pada tanggapan rasio progresif berikutnya (dirinci di bawah). Dalam percobaan 3, tikus dilatih pada jadwal FR1 untuk 2 d dan kemudian pada jadwal FR2 untuk 8 d. 3 d pengujian pertama menggunakan sesi min 60. Pada hari-hari pelatihan 7 terakhir, sesi diakhiri ketika bala bantuan 50 telah diperoleh. Dalam percobaan 5, tikus dilatih pada jadwal FR1 / VR2 dalam sesi min 15 seperti yang dijelaskan di atas untuk semua percobaan lain dengan dua pengecualian. Pertama, jumlah maksimum pelet / sesi 150 dikirimkan. Kedua, hewan-hewan ini menerima pelatihan tambahan 5 hari (yaitu total 15 d) untuk memungkinkan pembentukan kinerja yang stabil sebelum manipulasi eksperimental.

Hewan juga diuji saat merespons makanan pada jadwal penguatan rasio progresif. Dalam tes ini, persyaratan respons untuk mendapatkan makanan dimulai sebagai jadwal FR1 tetapi semakin meningkat dengan 2 untuk mendapatkan penguat berikutnya (yaitu, 1, 3, 5, 7 ..., X + 2 tanggapan). Dalam percobaan terapi obat menggunakan tikus, jadwal semakin meningkat dengan 5, menghasilkan jadwal akhir 1, 6, 11, 16 ..., X + 5. Semua parameter lain tetap identik dengan prosedur pelatihan yang dirinci di atas. Tes dihentikan ketika tidak ada respons aktif yang dilakukan untuk 5 min.

Devaluasi penguat.

Efek devaluasi bateri diperiksa menggunakan pra-pemberian bateri spesifik. Di sini, tikus diizinkan untuk makan pelet makanan berbasis biji-bijian tak terbatas di kandang mereka selama 3 jam sebelum menguji jadwal progresif rasio penguatan seperti dijelaskan di atas.

Teknik bedah.

Hewan dibius menggunakan Equithesin [campuran yang mengandung pentobarbital (35 mg / kg) dan kloral hidrat (183.6 mg / kg) dalam etanol (10% v / v) dan propilen glikol (39% v / v); diberikan pada 4.32 ml / kg, ip]. Cannulas (Plastics One, Roanoke, VA) ditanamkan secara operasi dengan tujuan di atas inti NAc, menggunakan peralatan stereotactic Kopf. Koordinat stereotactic yang digunakan relatif terhadap bregma adalah sebagai berikut: anterior / posterior, + 1.5 mm; lateral / medial, ± 1.5 mm; perut / punggung, −6.0 mm (Paxinos dan Watson, 1986). Cannula itu ditambatkan ke tengkorak menggunakan sekrup dan semen gigi. Obturator ditempatkan di kanula pemandu untuk mencegah pemblokiran. Setelah operasi, hewan menjadi sasaran perawatan pasca operasi standar dan diizinkan pulih untuk 5 d sebelum dimulainya percobaan apa pun.

Infus.

Infus intraserebral vektor virus dilakukan secara bilateral 40 h sebelum dimulainya pelatihan (lihat di bawah). Jarum suntik injeksi (pengukur 31), yang memanjang 1 mm di bawah ujung kanula pemandu, perlahan-lahan diturunkan secara bersamaan ke NAc kanan dan kiri, dan 1.0 μl / sisi dimasukkan selama periode min 4 dengan laju infus 0.25 μl / min menggunakan pompa infus mikro (PHD-5000; Harvard Apparatus, Holliston, MA). Jarum infus dibiarkan di tempat selama 1 menit setelah infus selesai, dan kanula tiruan diganti. Penempatan kanula diverifikasi secara histologis setelah selesainya eksperimen perilaku (lihat Gambar. 6B), dan hanya hewan dengan kanula yang ditempatkan dengan benar dimasukkan dalam analisis statistik dari data eksperimen.

Analisis histologis dan imunostaining.

Setelah selesainya percobaan, hewan yang telah menerima operasi sebagai bagian dari percobaan dibius dengan Equithesin dan diperfusi secara transCard dengan 0.1 m PBS (5 min) dan 10% formalin (10 min) sesuai dengan prosedur standar. Otak postfixed dalam formalin dan kemudian ditempatkan dalam larutan sukrosa buffered fosfat (30%). Semua otak kemudian dipotong dalam bagian 40 μm pada mikrotom dan digunakan untuk analisis histologis penempatan kanula dan ekspresi protein.

Penempatan kanula dibuat pada bagian-bagian yang dinamakan netral merah dan dipasang pada slide mikroskop dalam distizer plastik dan xilena (DPX) setelah dehidrasi etanol. Imunohistokimia dilakukan seperti yang dijelaskan sebelumnya (Hommel et al., 2003). Singkatnya, ekspresi β-galaktosidase setelah infus HSV-LacZ ditentukan dengan pewarnaan imunofluoresen menggunakan antibodi primer anti-β-galaktosidase kambing (1: 5000; Biogenesis, Kingston, NH). Setelah inkubasi semalaman, bagian dibilas dan kemudian diinkubasi dengan antibodi sekunder keledai neon anti-kambing terkonjugasi dengan Cy2 (1: 200; Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA). Bagian dicuci lagi diikuti oleh dehidrasi etanol dan pemasangan di DPX. Bagian kontrol yang berdekatan diperlakukan secara identik tanpa dimasukkannya antibodi primer. Imunofluoresensi dinilai pada 520 nm menggunakan a Zeiss (Oberkochen, Jerman) mikroskop dengan filter FITC dan gambar yang diambil pada waktu pemaparan yang identik dengan Zeiss Sistem pencitraan digital Axiovision.

statistika

Data dari semua percobaan dievaluasi menggunakan ANOVA satu, dua, atau tiga arah diikuti oleh tes post hoc Scheffe atau Dunnett, mengoreksi beberapa perbandingan jika sesuai menggunakan tes penolakan berurutan Holm. Nilai p ≤ 0.05 dianggap signifikan secara statistik.

Hasil

Eksperimen 1: efek paparan obat berulang pada kinerja instrumental dan menanggapi rasio progresif

Untuk mengkonfirmasi bahwa paradigma paparan obat kami yang berulang menghasilkan neuroadaptasi yang signifikan secara fungsional, kami pertama-tama menilai sensitisasi alat gerak sebagai ukuran perilaku prototipikal dari tindakan obat kronis. Tikus diberi suntikan nikotin dua kali sehari (0.35 mg / kg), MDMA (5 mg / kg), kokain (15 mg / kg), atau amfetamin (2.5 mg / kg), dan aktivitas lokomotor diuji setelah injeksi pertama pada hari perawatan 1 dan 15 (Gambar tambahan. 1A – E, tersedia di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Analisis statistik mengungkapkan perlakuan yang signifikan dengan interaksi hari (F_(4,42) = 9.335; p ≤ 0.0001). Dengan pengecualian MDMA (p = 0.62), semua obat menginduksi aktivitas lokomotor yang secara signifikan lebih besar (yaitu, sensitisasi) pada hari 15 dibandingkan dengan hari 1 (nikotin, p ≤ 0.001; kokain, p ≤ 0.001; amphetamine, p ≤ 0.01). Suntikan saline berulang tidak berpengaruh. Tak satu pun dari perawatan obat mengubah aktivitas lokomotor awal yang diukur selama periode pembiasaan pada hari 15 (Gambar tambahan. 2A, tersedia di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan).

Lima hari setelah injeksi obat terakhir, kami memeriksa efek dari paparan nikotin berulang sebelumnya, MDMA, kokain, atau amfetamin pada perilaku instrumental yang diperkuat makanan. Data disajikan untuk setiap obat secara terpisah di Gambar 1A – H menggunakan kelompok kontrol saline yang sama untuk perbandingan. Kami menemukan bahwa paparan sebelumnya untuk masing-masing obat ini secara signifikan dan selektif meningkatkan respon instrumental yang diperkuat makanan (pengobatan dengan tuas pada hari pelatihan, F)._(36,378) = 1.683; p ≤ 0.01; analisis post hoc: nikotin, p ≤ 0.01; MDMA, p ≤ 0.05; kokain, p ≤ 0.01; amfetamin, p ≤ 0.001). Peningkatan persisten dalam respon instrumental yang diamati pada kinerja asimptotik menunjukkan kemungkinan peningkatan motivasi, konsisten dengan peningkatan yang dilaporkan sebelumnya setelah paparan psikostimulan berulang (lihat Diskusi). Oleh karena itu kami menguji apakah paparan obat berulang sebelumnya meningkatkan motivasi menggunakan jadwal rasio progresif. Ada efek statistik dari paparan obat sebelumnya pada menanggapi pada tuas aktif (pengobatan dengan interaksi tuas, F_(4,42) = 3.340; p ≤ 0.05) (Ara. 2A) serta titik break terakhir (F_(4,42) = 5.560; p ≤ 0.001) (Ara. 2B). Analisis tambahan menunjukkan bahwa semua perlakuan meningkatkan jumlah respons aktif (nikotin, p ≤ 0.001; MDMA, p ≤ 0.05; kokain, p ≤ 0.001; amphetamine, p ≤ 0.001) dan titik istirahat (nikotin, p ≤ 0.001; MDMA , p ≤ 0.01; kokain, p ≤ 0.0001; amfetamin, p ≤ 0.0001) konsisten dengan efek perawatan ini terhadap motivasi. Mengingat kurangnya efek obat pada aktivitas lokomotor awal, dan kurangnya efek pada pengungkit tuas tidak aktif, tidak mungkin bahwa peningkatan respons terhadap makanan dalam kondisi ini mencerminkan peningkatan aktivitas motorik yang tidak spesifik.

Gambar 1.

Efek injeksi nikotin berulang berulang sebelumnya (0.35 mg / kg), MDMA (2.5 mg / kg), kokain (15 mg / kg), atau amfetamin (2.5 mg / kg) dua kali sehari untuk 15 d pada perilaku instrumental berikutnya. Hewan-hewan diuji bersama-sama, tetapi untuk kejelasan efek dari masing-masing obat disajikan secara terpisah, menggunakan kelompok kontrol yang diberi perlakuan salin yang sama. A (respons aktif) dan B (respons tidak aktif) menunjukkan efek paparan nikotin sebelumnya; C, D, MDMA; E, F, kokain; G, H, amfetamin. Data direpresentasikan sebagai rata-rata ± SEM.

Gambar 2.

Pengaruh pengobatan berulang sebelumnya (dua kali sehari, 15 hari) dengan garam, nikotin (0.35 mg / kg), MDMA (2.5 mg / kg), kokain (15 mg / kg), atau amfetamin (2.5 mg / kg) pada respon instrumen pada jadwal penguatan rasio progresif. Data direpresentasikan sebagai sarana ± SEM. *** p <0.001; ** p <0.01; * p <0.05. Sal, Saline; Nic, nikotin; Kokain, kokain; Amf, amfetamin; PR, rasio progresif.

Paparan obat sebelumnya juga tidak berpengaruh pada berat badan yang dicatat sebelum pembatasan makanan, pada hari pertama atau terakhir pelatihan instrumental, atau segera sebelum uji rasio progresif (Gambar tambahan. 2B, tersedia di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Akses makanan terbatas untuk 3 d pada awalnya mengurangi berat badan menjadi rata-rata 91 – 92% dari bobot pemberian makan gratis. Pada akhir pengujian perilaku, bobot telah kembali ke 97-99% dari berat badan sebelum prerestriksi, dan tidak ada perbedaan yang diamati antara hewan yang terpajan obat dan yang diberi saline. Perubahan berat badan dan perbedaan kelaparan atau nafsu makan seharusnya tidak berkontribusi signifikan terhadap peningkatan kinerja atau motivasi instrumental yang diamati.

Eksperimen 2: ekspresi berlebih ucFosB pada tikus bitransgenik yang diinduksi; kinerja instrumental

Kami selanjutnya memeriksa apakah kinerja instrumental juga meningkat pada tikus bitransgenik yang diinduksi berlebih ΔFosB dengan selektivitas ditandai pada NAc dan striatum dorsal (Kelz et al., 1999). Dalam percobaan ini, tikus ΔFosB-overexpressing dibandingkan dengan kontrol littermate yang tidak mengekspresikan ΔFosB karena mereka dipertahankan pada doksisiklin (lihat Bahan dan Metode). Kami menemukan bahwa ekspresi berlebih dari osFosB secara signifikan meningkatkan respon penguatan makanan (ekspresi gen oleh tuas pada hari pelatihan, F_(9,126) = 3.156; p ≤ 0.01) (Ara. 3SEBUAH). Jumlah respons nosepoke yang dibuat dalam aperture tidak aktif tidak berbeda antara kedua kelompok (Ara. 3B). Bersama-sama, data ini menunjukkan bahwa ekspresi berlebih osFosB pada NAc dan striatum dorsal secara selektif meningkatkan kinerja instrumental.

Gambar 3

Pengaruh overekspresi striatal diinduksi ΔFosB pada tikus bitransgenik pada kinerja instrumental. A, Respons aktif. B, tanggapan tidak aktif. Data direpresentasikan sebagai rata-rata ± SEM.

Untuk mengesampingkan bahwa peningkatan kinerja instrumental pada hewan berlebih ΔFOSB dapat dijelaskan dengan perubahan nafsu makan atau kelaparan, berat badan dicatat sebelum pembatasan makanan dan pada hari-hari pertama dan terakhir pelatihan. ΔFosB tidak berpengaruh pada berat badan sebelum pembatasan makanan, juga tidak ada efek pada berat badan selama pengujian perilaku. Di sini, akses makanan terbatas untuk 3 d mengurangi berat badan hingga rata-rata 87 – 89% dari bobot pemberian makanan gratis. Pada akhir pengujian perilaku, bobot hewan adalah 97-99% dari berat badan prerestriksi, dengan perubahan yang setara terlihat pada ΔFosB dan tikus kontrol (tambahan Gambar. 3A, tersedia di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Dengan demikian tidak mungkin bahwa efek potensial dari ekspresi berlebih osFB pada kelaparan atau nafsu makan dapat menjelaskan peningkatan dalam respon instrumental yang diamati.

Ketika pengujian pada kinerja instrumental telah selesai, exFosB overexpression tidak mengubah aktivitas lokomotor dasar yang diukur selama periode min 30 (Gambar tambahan. 3B, tersedia di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Pengamatan ini mendukung pandangan bahwa perubahan tidak spesifik dalam aktivitas tidak berkontribusi pada peningkatan kinerja instrumen yang diamati pada hewan ini. Namun, tikus bitransgenik berlebih osFosB telah dilaporkan menunjukkan respons lokomotor yang ditingkatkan untuk kokain akut dan berulang (Kelz et al., 1999). Karena kami menggunakan jadwal penarikan yang sedikit berbeda dari doksisiklin untuk menginduksi ekspresi gen (6 minggu dengan pembatasan makanan), kami menetapkan untuk mengkonfirmasi fenotipe ini. Memang, tikus berlebih osFOSB menunjukkan peningkatan aktivitas lokomotor yang secara signifikan lebih besar ketika disuntik dengan kokain dibandingkan dengan kontrol littermate yang dipelihara pada doksisiklin (pengobatan dengan ekspresi gen, F_(1,44) = 4.241; p ≤ 0.05) (Gambar tambahan. 3C, tersedia di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan).

Eksperimen 3: ekspresi berlebih ucFosB pada tikus bitransgenik yang diinduksi; rasio progresif

Mengingat bahwa paparan obat sebelumnya menginduksi striatal ΔFosB (Nestler et al., 2001) dan ditemukan di sini untuk meningkatkan respons rasio progresif, kami selanjutnya menguji apakah ekspresi berlebih striatal transgenik ΔFosB juga meningkatkan kinerja pada jadwal penguatan rasio progresif. Sekelompok tikus baru dilatih tentang respons instrumental dalam kondisi (lihat Bahan dan Metode) yang tidak menghasilkan perbedaan signifikan dalam kinerja instrumental sebelum pengujian pada rasio progresif merespons (F)._(1,16) <1). Namun, dalam uji rasio progresif kami mengamati ekspresi gen yang signifikan dengan interaksi tuas (F_(1,16) = 5.30; p ≤ 0.05) (Ara. 4A) dan menemukan bahwa mFosB-overexpressing mouse, dibandingkan dengan tikus kontrol littermate yang dipelihara pada doksisiklin, membuat lebih banyak respon aktif (p ≤ 0.05), sedangkan jumlah respon tuas tidak aktif tidak berbeda. Δ Tikus yang mengekspresikan FOSB juga mencapai titik istirahat yang lebih tinggi (F_(1,16) = 5.73; p ≤ 0.05) (Ara. 4B). Data ini menunjukkan bahwa, seperti paparan psikostimulan sebelumnya, ekspresi berlebih riFosB meningkatkan motivasi. Karena jumlah respons tidak aktif tidak diubah pada tikus yang diekspresikan berlebih osFosB, peningkatan aktivitas yang tidak spesifik kemungkinan tidak berkontribusi terhadap efek ini. Pandangan ini selanjutnya didukung oleh penilaian aktivitas lokomotor awal di mana tidak ada perbedaan antara tikus yang diekspresikan berlebih ΔFosB dan tikus kontrol littermate yang dipelihara pada doksisiklin. Tidak ada perbedaan besar dalam berat badan antara ΔFosB-overexpressing dan kontrol hewan terbukti seperti yang diukur pada hari tes. Dengan demikian, meskipun ΔfosB yang diekspresikan berlebihan hewan akan memancarkan lebih banyak respons instrumental yang dimotivasi oleh makanan, mereka tampaknya tidak mengkonsumsi lebih banyak makanan ketika tersedia secara bebas. Penjelasan yang paling mungkin untuk pengamatan ini adalah bahwa, meskipun motivasi menentukan seberapa keras seekor hewan akan bekerja untuk mendapatkan penguat, banyak faktor tambahan (nafsu makan, rasa kenyang, keadaan metabolisme, dll.) Mempengaruhi perilaku makan dan konsumsi makanan yang sebenarnya.

Gambar 4.

Pengaruh ekspresi berlebih dari FosB pada tikus bitransgenik pada respon instrumental pada jadwal rasio progresif penguatan, sebelum dan setelah devaluasi penguat yang diinduksi rasa kenyang. A, B, Baseline: respons tuas (A), break point (B). C, D, Setelah devaluasi penguat: respons tuas (C), break point (D). Data direpresentasikan sebagai sarana ± SEM. * p <0.05.

Tikus bitransgenik ΔFosB yang digunakan di sini menyatakan ΔFosB di seluruh striatum. Sedangkan ventral striatum (termasuk NAc) telah terlibat dalam proses motivasi, striatum punggung dikatakan terlibat dalam perolehan kebiasaan instrumental (Yin et al., 2004; Faure et al., 2005). Meskipun kami tidak mengamati perbedaan dalam kinerja instrumental selama fase pelatihan menggunakan jadwal rasio rendah dengan batas penguatan maksimal, kondisi yang relatif tahan terhadap perkembangan kebiasaan instrumental (Dickinson, 1985), adalah mungkin bahwa pembentukan kebiasaan dapat memengaruhi respons di bawah jadwal rasio progresif. Kemungkinan ini diuji secara langsung dengan mengevaluasi efek devaluasi penguat dengan memberi makan pada respons rasio progresif. Prefeeding semacam itu menghilangkan efek ΔFosB pada respon rasio progresif, tanpa ada perbedaan dalam merespon atau break point yang diamati antara ΔFosB-overexpressing dan tikus kontrol (F)_(1,16) <1) (Ara. 4CD). Bersama-sama, data ini menunjukkan bahwa ekspresi berlebih riFosB striatal tidak mengubah sensitivitas terhadap perubahan nilai hasil yang dihargai menggunakan jadwal pengujian ini. Sebaliknya, respon instrumental yang diamati dalam uji rasio progresif tampaknya diarahkan pada tujuan dan peningkatan break point yang diamati pada tikus ΔFosB-overexpressing kemungkinan disebabkan oleh motivasi yang diperbesar dan bukan karena peningkatan respons yang seperti kebiasaan.

Eksperimen 4: ekspresi berlebih yang dimediasi virus dari ΔFosB di inti NAc: kinerja instrumental

Untuk menilai apakah ekspresi berlebih osFosB secara selektif dalam NAc dapat menjelaskan perilaku yang diamati pada tikus bitransgenik, kami memasukkan HSV-ΔFosB, atau HSV-LacZ sebagai kontrol, secara selektif ke inti NAc tikus dan mempelajari efek manipulasi ini pada makanan -Penampilan instrumental yang diperkuat (Ara. 5A, B). Setelah pelatihan majalah, HSV-osFosB atau HSV-LacZ dimasukkan ke dalam inti NAc 40 h sebelum memulai pengujian perilaku. Lokasi infus dan tingkat ekspresi gen yang diperantarai virus ditunjukkan pada Gambar 6, A dan B. NAc infus HSV-ΔFosB menghasilkan peningkatan berkelanjutan dalam jumlah respons aktif yang dibuat (ekspresi gen oleh tuas, F_(1,12) = 8.534; p ≤ 0.05) (Ara. 5A), yang bertahan selama percobaan. Efek-efek ini selektif, karena tidak ada efek signifikan dari ΔFosB ekspresi berlebih dalam inti NAc pada jumlah respon yang tidak aktif (Ara. 5B) atau pada aktivitas alat gerak awal yang direkam sehari setelah selesainya percobaan (data tidak ditampilkan). Ekspresi berlebihan ΔFosB dalam NAc dengan demikian menirukan efek perilaku dari paparan obat sebelumnya atau ekspresi berlebih striatal dari ΔFosB.

Gambar 5.

Pengaruh infus HSV-osFosB ke dalam inti NAc sebelum pelatihan tentang respon instrumental. A, Respons aktif. B, tanggapan tidak aktif. Data direpresentasikan sebagai rata-rata ± SEM.

Gambar 6.

A, Penempatan situs infus untuk percobaan vektor virus. Atas, Lingkaran hitam yang terisi sesuai dengan situs infus yang dimaksud. Hanya infus yang dibuat di dalam ∼0.5 mm area ini (yaitu, dalam inti NAc), seperti yang ditunjukkan oleh lingkaran, dianggap dapat diterima. Hewan dengan infus yang dibuat di luar area ini dikeluarkan dari analisis statistik. Bawah, situs Infus dalam NAc pada hewan yang mewakili. B, verifikasi Immunohistokimia ekspresi protein setelah infus HSV-LacZ. Panel atas menunjukkan ekspresi β-galaktosidase dalam inti NAc (pembesaran 2.5 dan 10 ×). Panel bawah menunjukkan kurangnya imunofluoresensi pada bagian kontrol yang berdekatan menggunakan prosedur imunohistokimia yang sama tanpa masuknya antibodi primer.

Eksperimen 5: ekspresi berlebih yang dimediasi virus dari ΔFosB dalam inti NAc: rasio progresif

Eksperimen akhir secara langsung menentukan apakah ekspresi berlebih dari ΔFosB dalam inti NAc menggunakan pendekatan transfer gen yang dimediasi virus cukup untuk meningkatkan motivasi pada tikus. Di sini, HSV-ΔFosB diinfuskan hanya setelah pelatihan instrumental selesai, menghilangkan pengaruh potensial ΔFosB berlebih selama pelatihan pada tes rasio progresif berikutnya. Sekelompok tikus baru dilatih, seperti sebelumnya, dan dibagi menjadi kelompok eksperimen yang seimbang berdasarkan kinerja mereka pada hari-hari terakhir pelatihan. Hewan kemudian menerima infus bilateral HSV-ΔFosB atau HSV-LacZ ke dalam inti NAc dan diuji pada rasio progresif yang merespons setelah 5 d dari overekspresi. Analisis statistik mengungkapkan ekspresi gen yang signifikan oleh interaksi tuas (F_(1,12) = 14.91; p ≤ 0.01) (Ara. 7SEBUAH). Tikus yang diinfuskan dengan HSV-osFosB membuat respons lebih aktif (p ≤ 0.01) dibandingkan dengan yang diinfuskan dengan HSV-LacZ, sedangkan merespons pada tuas tidak aktif tidak terpengaruh. Konsisten dengan peningkatan ini, tikus yang diinfuskan dengan HSV-osFosB juga memiliki titik istirahat yang lebih tinggi (F_(1,12) = 18.849; p ≤ 0.001) (Ara. 7B) dibandingkan hewan yang diinfuskan dengan HSV-LacZ. Tidak ada efek ΔFosB pada aktivitas lokomotor awal diuji 1 h sebelum uji rasio progresif (Gambar tambahan. 4A, tersedia di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Juga tidak ada perbedaan dalam berat badan pada hari pengujian rasio progresif (Gambar tambahan. 4B, tersedia di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Temuan ini mendukung pengamatan kami dengan tikus transgenik icFosB-overexpressing, dan menunjukkan bahwa overexpression selektif ΔFosB di NAc cukup untuk meningkatkan motivasi terkait makanan.

Gambar 7.

Pengaruh infus HSV-ΔFosB 5 d sebelum pengujian pada respon instrumental pada jadwal rasio progresif penguatan. A, tanggapan Lever. B, Titik istirahat. Data direpresentasikan sebagai sarana ± SEM. *** p <0.001; ** p <0.01.

Diskusi

Penelitian ini menunjukkan bahwa ekspresi berlebih ΔFosB di dalam NAc meningkatkan perilaku instrumental yang diperkuat makanan.r. Paparan sebelumnya terhadap kokain, amfetamin, MDMA, atau peningkatan nikotin menghasilkan peningkatan yang berkelanjutan dalam kinerja instrumental berikutnya. Paparan obat ini juga meningkatkan perilaku yang dimotivasi makanan di bawah jadwal rasio progresif penguatan. Efek-efek ini dari paparan obat sebelumnya ditiru oleh ekspresi berlebih dari osFosB di striatum, menggunakan tikus bitransgenik (NSE-tTA × TetOP-ΔFosB) yang dapat diinduksi atau menggunakan vektor virus baru untuk mengekspresikan selectFosB secara selektif dalam NAc. Khususnya, ekspresi berlebih dari ΔFosB di inti NAc, setelah respon instrumental telah diperoleh, meningkatkan motivasi untuk makanan di bawah jadwal rasio progresif. Bersama-sama, temuan kami mengidentifikasi osFosB di inti NAc sebagai mediator potensial neuroadaptations yang diinduksi obat yang dapat mempromosikan perilaku instrumental, memperluas peran faktor transkripsi ini untuk memasukkan proses yang relevan dengan pengaruh motivasi pada kinerja perilaku yang diperkuat makanan. Mereka juga meningkatkan kemungkinan bahwa kondisi yang menyebabkan ekspresi osFosB dalam NAc dapat mempengaruhi sifat motivasi dari penguat alami dan obat..

ΔFosB terakumulasi dalam neuron berduri medium mengekspresikan dynorphin dari NAc dan dorsal striatum setelah paparan kronis, tetapi tidak akut, terhadap obat-obatan pelecehan. Pola ekspresi regional ini direproduksi dalam bitransgenic diinduksi ΔFosB-overexpressing tikus yang digunakan di sini. Pada tikus ini, peningkatan tingkat striatal dari ΔFosB meningkatkan sensitivitas hewan terhadap kokain dan morfin yang diukur dengan preferensi tempat yang dikondisikan (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006). Ini juga menambah rasio progresif menanggapi kokain yang menunjukkan bahwa motivasi untuk menggunakan kokain ditingkatkan dengan striatal ΔFosB ekspresi berlebih (Colby et al., 2003). Di sini, kami menemukan bahwa ekspresi berlebih ΔFosB striatal pada tikus ini juga meningkatkan rasio progresif menanggapi penguat makanan dan bahwa efek ini direproduksi oleh pembatasan berlebih yang dimediasi oleh virus dari ΔFosB dalam inti NAc pada tikus. Data kami menunjukkan bahwa BFosB dapat bertindak sebagai modulator transkripsional motivasi untuk penguat utama, baik itu makanan, obat-obatan, atau mungkin olahraga, sebuah ide yang konsisten dengan pengamatan awal bahwa ekspresi striatal ΔFosB meningkat setelah roda berjalan kronis atau minum sukrosa (McClung et al., 2004). Data ini menunjukkan bahwa ekspresi berlebih pada NAF dari osFosB dapat meningkatkan dampak motivasi dari penguat alami dan obat.

Subregional dari NAc telah diperdebatkan untuk memediasi secara berbeda pengaruh proses pavlovian atau instrumental pada kinerja instrumental (Corbit et al., 2001; de Borchgrave et al., 2002), sedangkan pengaruh motivasi yang lebih umum pada kinerja instrumental dapat dikodekan oleh daerah lain seperti inti pusat amigdala (Corbit dan Balleine, 2005). Inti NAc, bagaimanapun, juga telah diusulkan untuk menjadi situs penting untuk akuisisi pembelajaran instrumental yang diarahkan pada tujuan (Smith-Roe dan Kelley, 2000; Baldwin et al., 2002a,b; Kelley, 2004). Kami menunjukkan efek yang setara dari paparan obat sebelumnya dan ekspresi berlebih ΔFosB striatal transgenik pada peningkatan perilaku instrumental. Infus HSV-osFosB terbatas pada inti NAc juga meningkatkan respon instrumental yang diperkuat makanan. Meskipun percobaan ini tidak mengecualikan kontribusi striatum dorsal dalam perilaku ini, mereka sangat menyarankan bahwa perubahan yang diinduksi osFosB dalam ekspresi gen dalam NAc cukup untuk meningkatkan respon termotivasi makanan. Karena respon rasio progresif juga ditingkatkan ketika osFosB diekspresikan setelah kinerja instrumental yang stabil sebelumnya telah tercapai, peran pengaruh motivasi pada perilaku instrumental tampaknya mungkin. Namun, kemungkinan bahwa manipulasi kita juga memengaruhi proses pembelajaran instrumental tidak dapat sepenuhnya dikecualikan. Untuk mendukung kesimpulan kami, peningkatan kinerja instrumental diamati setelah paparan kokain oral sebelumnya (Miles et al., 2004) telah diperdebatkan untuk melibatkan perubahan motivasi yang konsisten dengan kemampuan pengobatan nikotin kronis untuk meningkatkan rasio progresif yang merespon pada tikus (Brunzell et al., 2006). Lebih lanjut, tikus knock-out transporter dopamin, di mana kadar dopamin ekstraseluler meningkat, menunjukkan peningkatan oreFosB imunoreaktivitas dan motivasi yang diperkuat makanan, tetapi tidak mengubah pembelajaran (Cagniard et al., 2006). Selain itu, kami menemukan bahwa ekspresi berlebih dari striatal ΔFosB pada tikus tidak mempengaruhi kinerja ketika makanan "didevaluasi" dengan memberi makan. Data ini menunjukkan bahwa hewan peka terhadap nilai motivasi penguat dan bahwa respons diarahkan pada tujuan.

Paparan obat berulang sebelumnya juga dapat meningkatkan kontrol perilaku yang diberikan oleh rangsangan terkondisi terkait dengan penguat alami, diukur dengan pendekatan pavlovian (Harmer dan Phillips, 1998; Taylor dan Jentsch, 2001; Olausson et al., 2003), penguatan terkondisi (Taylor dan Horger, 1999; Olausson et al., 2004), dan transfer pavlov ke instrumental (Wyvell dan Berridge, 2001). Sekarang ada bukti kuat bahwa inti NAc, yang bertentangan dengan cangkang, terlibat dalam pengendalian perilaku yang dimotivasi oleh obat oleh rangsangan yang dikondisikan oleh pavlovian (Parkinson et al., 1999, 2002; Hall et al., 2001; Dalley et al., 2002; Ito et al., 2004). Hasil kami mungkin menyarankan bahwa induksi ΔFosB yang diinduksi obat dalam NAc dapat menjadi salah satu mekanisme dimana kontrol perilaku ditingkatkan dalam prosedur ini. Ada juga kemungkinan bahwa rangsangan yang dikondisikan oleh pavlovian, bertindak sebagai penguat yang dikondisikan, berkontribusi pada efek perilaku saat ini. Peningkatan kontrol atas perilaku oleh rangsangan terkondisi seperti itu yang dimediasi oleh peningkatan striatal ΔFosB juga dapat berkontribusi pada efek protein pada preferensi tempat yang dikondisikan oleh obat yang diinduksi oleh obat. (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006) dan rasio progresif menanggapi kokain (Colby et al., 2003). Perubahan dalam proses motivasi telah dihipotesiskan untuk berkontribusi pada pengembangan dan pemeliharaan perilaku kecanduan (Robinson dan Berridge, 1993; Jentsch dan Taylor, 1999; Robbins dan Everitt, 1999; Nestler, 2004). Data saat ini juga konsisten dengan teori-teori lain yang menekankan beberapa proses instrumental dan pavlovian dalam perilaku adiktif (Everitt dan Robbins, 2005). Pekerjaan tambahan sekarang diperlukan untuk mendefinisikan peran neuroadaptasi yang diinduksi obat dan ΔFosB di NAc dan subregional limbik-striatal lainnya sehubungan dengan faktor-faktor asosiatif atau motivasi spesifik yang dapat memfasilitasi kinerja instrumental dan berkontribusi pada perilaku kompulsif.

Meskipun mekanisme molekuler yang tepat di mana perubahan dalam perilaku pengaruh NAc dimotivasi oleh penguat utama atau dikondisikan tidak diketahui (Kelley dan Berridge, 2002), neuron berduri GABAergic medium dari NAc dianggap sebagai substrat kritis untuk plastisitas yang tergantung pada obat dan pengalaman. Di sini, input dopaminergik dari daerah tegmental ventral dan input glutamatergik dari aferen kortikolimbik bertemu menjadi dendrit umum dan duri dendritik. (Sesack dan Pickel, 1990; Smith dan Bolam, 1990). Paparan psikostimulan kronis meningkatkan kepadatan duri tersebut pada neuron di kulit dan inti NAc (Robinson dan Kolb, 1999; Robinson et al., 2001; Li et al., 2003, 2004). Baru-baru ini, induksi kepekaan perilaku dikaitkan secara khusus dengan peningkatan duri dendritik dalam inti NAc (Li et al., 2004). Khususnya, peningkatan kepadatan tulang belakang yang diinduksi kokain hanya terjadi pada D₁Neuron-positif yang hidup bersama ΔFosB (Robinson dan Kolb, 1999; Lee et al., 2006). OsFosB dalam inti NAc dapat berkontribusi pada plastisitas sinaptik yang dapat berdampak pada perilaku instrumental. Memang, peran penting untuk neurotransmisi dopamin-glutamat (Smith-Roe dan Kelley, 2000), aktivitas protein kinase A (Baldwin et al., 2002a), dan sintesis protein de novo (Hernandez et al., 2002) dalam inti NAc pada kinerja instrumental sebelumnya telah dilaporkan. Kami sekarang mengidentifikasi osFosB sebagai faktor transkripsi yang dapat secara berkelanjutan meningkatkan respon yang diperkuat makanan ketika diekspresikan secara berlebihan di inti NAc. Gen atau protein spesifik yang terlibat dalam efek ini tetap harus didefinisikan secara tepat. ΔFosB mengatur ekspresi beberapa protein dalam NAc yang terlibat dalam neuroplastisitas (McClung dan Nestler, 2003). Sebuah analisis microarray baru-baru ini mengkarakterisasi pola ekspresi gen dalam NAc dari tikus bitransgenik yang mengekspresikan ΔFosB yang digunakan di sini, dan mengidentifikasi subset gen yang diatur oleh ekspresi ΔFosB yang relatif jangka pendek (McClung dan Nestler, 2003). BDNF adalah salah satu gen tersebut, dan BDNF dalam sirkuit saraf ini dikenal untuk meningkatkan respons terhadap isyarat terkait obat dan makanan (Horger et al., 1999; Grimm et al., 2003; Lu et al., 2004). Gen tambahan yang menarik adalah cyclin-dependent kinase 5 (Bibb et al., 2001), yang juga diinduksi oleh ΔFosB, dan dapat mengatur plastisitas struktural yang diinduksi kokain (Norrholm et al., 2003) dan motivasi diukur dengan rasio progresif yang menanggapi penguat obat atau alami (JR Taylor, pengamatan tidak dipublikasikan). Masih kandidat tambahan adalah subunit GluR2 dari reseptor AMPA glutamat (Kelz et al., 1999) dan faktor transkripsi NFkB (faktor nuklir κB) (Ang et al., 2001). Penting untuk mengevaluasi ini dan protein lain yang diatur dalam subkelompok NAc sebagai kandidat untuk memediasi efek perilaku ΔFosB pada kinerja instrumental dan motivasi.

Grafik serangkaian percobaan ini memberikan bukti bahwa ekspresi berlebih dari ΔFosB dalam NAc dapat meningkatkan perilaku yang dimotivasi oleh makanan dan dengan demikian mengatur kinerja instrumental, seperti yang sebelumnya telah ditunjukkan untuk hadiah obat. Data ini memberikan bukti baru bahwa osFosB dapat bertindak sebagai saklar molekul umum yang terkait dengan peningkatan dalam aspek motivasi dari penguat pada perilaku yang diarahkan pada tujuan. Temuan kami meningkatkan kemungkinan bahwa induksi NAc ΔFosB dengan, misalnya, obat adiktif, stres, atau mungkin makanan yang sangat bermanfaat, dapat menjadi mekanisme kritis yang menyebabkan keadaan motivasi yang disfungsional menghasilkan gangguan kejiwaan terkait dengan perilaku kompulsif.

Catatan kaki

o Menerima 15 Maret, 2006.

o Revisi diterima Juni 23, 2006.

o 2 Agustus yang diterima, 2006.

Pekerjaan ini didukung oleh hibah dari Institut Nasional Penyalahgunaan Narkoba, Institut Nasional Kesehatan Mental, dan Institut Nasional Penyalahgunaan Alkohol dan Alkoholisme. Kami berterima kasih atas bantuan berharga dari Dilja Krueger, Drew Kiraly, Dr. Ralph DiLeone, Robert Sears, dan Dr. Jonathan Hommel di Departemen Psikiatri, Universitas Yale. Kami juga berterima kasih kepada Dr. Jennifer Quinn dan Dr. Paul Hitchcott karena memberikan komentar yang bermanfaat tentang naskah ini.

Korespondensi harus ditujukan kepada Jane R. Taylor, Departemen Psikiatri, Divisi Psikiatri Molekuler, Fakultas Kedokteran Universitas Yale, Fasilitas Penelitian Ribicoff, Pusat Kesehatan Mental Connecticut, 34 Park Street, New Haven, CT 06508.[email dilindungi]

Referensi

1. ↵

1. Ang E,

2. Chen JS,

3. Zagouras P,

4. Magna H,

5. Holland J,

6. Schaeffer E,

7. Nestler EJ

(2001) Induksi NFkB dalam nukleus accumbens oleh pemberian kokain kronis. J Neurochem 79: 221 – 224.