Dópamín hvetur til verðlauna með því að stuðla að því að hvetja örvun í kjarna accumbens (2014)

Hvernig gengur lífið dag frá degi? Er það í jafnvægi og allt eins og það á að vera? Er jafnvægi hvort sem litið er á veraldlega stöðu eða andlega? Lífið er eins og það er. Það er ekki alltaf sólskyn. Það koma reglulega lægðir með rok og rigningu. Við vitum að í heildar samhenginu er lægð hluti af vistkerfi að leita að jafnvægi. Stundum erum við stödd í miðju lægðarinnar. Þar er logn og gott veður, sama hvað gengur á þar sem stormurinn er mestur. Sama lögmál gildir varðandi þitt eigið líf. Ef þú ert í þinn miðju, þínum sannleik þá heldur þú alltaf jafnvægi átakalaust. Sama hvað gustar mikið frá þér þegar þú lætur til þín taka. Huldufólk hefur gefið okkur hugleiðslu sem hjálpar okkur að finna þessa miðju, finna kjarna okkar og sannleikann sem í honum býr. Þegar þú veist hver þú ert og hvers vegna þú ert hér, mun líf þitt vera í flæðandi jafnvægi. Hugleiðslan virkjar þekkinguna sem er í vitund jarðar og færir hana með lífsorkunni inn í líkama okkar. Þar skoðar hún hugsana og hegðunar munstrið og athugar hvort það myndar átakalausu flæðandi jafnvægi. Hinn möguleikinn er falskt jafnvægi sem hafa þarf fyrir að viðhalda með tilheyrandi striti, áhyggjum og ótta. Síðan leiðbeinir þessi þekking okkur að því jafnvægi sem er okkur eðlilegt. Við blómstrum átakalaust, líkt og planta sem vex átakalaut frá fræi í fullþroska plöntu sem ber ávöxt.

Dopamín vörpun frá ventral tegmental svæði (VTA) til NAc er nauðsynlegur hluti af tauga hringrás sem stuðlar að umbun-leitandi hegðun (Nicola, 2007). Ef NAc dópamínvirkni er lækkað tilraunalega, eru dýrin ólíklegri til að leggja áherslu á að fá verðlaun (Salamone og Correa, 2012) og mistekst oft að bregðast við verðlaunagögnumDi Ciano et al., 2001; Yun o.fl., 2004; Nicola, 2007, 2010; Saunders og Robinson, 2012). Þessar skortir eru vegna skerðingar á tilteknu hlutverki verðlauna sem leitað er til: Leyndarmál til að hefja nálgun hegðun er aukin, en hraða nálgun, hæfni til að finna markmiðið og framkvæma nauðsynlega virkan hegðun sem þarf til að vinna sér inn laun og getu til að neyta laun eru óbreytt (Nicola, 2010). Dópamín verður að stuðla að nálgun með því að hafa áhrif á starfsemi NAc taugafrumna, en eðli þessa áhrifa er enn óljóst. Stórar hlutföll NAc taugafrumur eru spenntir eða hamlaðir af verðlaunafræðilegum vísbendingum (Nicola et al., 2004a; Roitman et al., 2005; Ambroggi o.fl., 2008, 2011; McGinty et al., 2013) og spennurnar byrja fyrir upphaf cued nálgun hegðun og spá fyrir seinkun til að hefja hreyfingu (McGinty et al., 2013). Þess vegna hefur þessi virkni einkennin sem krafist er af dópamínháðri merki sem stuðlar að cued nálgun, en hvort það gerist það er óþekkt.

Neurons í tveimur mannvirkjum sem senda glutamatergic afferents til NAc, BLA og dorsal medial PFC (dorsal medial PFCBrog et al., 1993), eru spenntir af verðlaunagögnumSchoenbaum o.fl., 1998; Ambroggi o.fl., 2008) og afturkræft óvirkt annaðhvort af þessum mannvirki (Ambroggi o.fl., 2008; Ishikawa et al., 2008) eða VTA (Yun o.fl., 2004) dregur úr umfangi cue-evoked excitations í NAc. Þessar athuganir benda til þess að NAc cue-evoked excitations eru knúin áfram af glutamatergic inntakum, en án þess að NAc dópamín, jafnvel þessar sterka spennandi inntak eru ófullnægjandi til að keyra cue-evoked hleypa eykst. Hins vegar er þessi niðurstaða tæmandi. Margir NAc taugafrumur eru hamlar af vísbendingum (Nicola et al., 2004a; Ambroggi o.fl., 2011) og það er ekki vitað hvort hressingar eða hamlar eru mikilvægari til að virkja nálgun hegðun. Að auki gæti VTA óvirkjun dregið úr mismunun (DS) -voked excitations með nokkrum dópamín óháðum aðferðum: minni kóðun í BLA og PFC, sem fá áætlanir frá VTASwanson, 1982); minnkað hleypa af GABAergic VTA taugafrumum sem vinna að NAc (Van Bockstaele og Pickel, 1995); eða minnkað losun glútamats úr dópamínvirkum taugafrumum (Stuber o.fl., 2010). Að lokum, vegna þess að VTA óvirkjun dregur úr ekki aðeins NAc DS-evoked hleðslu, heldur einnig DS-evoked nálgun hegðun (Yun o.fl., 2004), DS örvun gæti verið annað en frekar en nauðsynlegt skilyrði fyrir markstilltu hreyfingu.

Til að prófa hlutverk NAc dópamíns beint í cue-evoked hleypu, hönnuðum við skáldsögu til notkunar í hegðunar nagdýrum: hringlaga rafskautarmæli sem snýr að miðlægum innspýtingarkúlu, sem gerir ráð fyrir samtímis skráningu á virkni eininga og innrennsli dópamín viðtaka mótlyfja inn í utanfrumuplássið umhverfis skráðar taugafrumur (du Hoffmann o.fl., 2011). Þessi fyrirkomulag gerir okkur kleift að koma á tenglum milli virkjunar dópamínsviðtaka, NAc taugavörnunar og reward-leitandi hegðun: Ef blokkun á NAc dópamínviðtökum hamlar bæði cue-evoked merki og upphaf nálgun, myndi þetta gefa sterkar vísbendingar um að taugasvörunin veltur á innrauð dópamín og að þetta merki sé nauðsynlegt fyrir nálgun hegðun.

Efni og aðferðir

Dýr.

Fimmtán karlkyns Long-Evan rottur (275-300 g við komu) voru fengnar frá Charles River og voru einskorðaðir til að hýsa. Einum viku eftir komu þeirra voru rottum meðhöndlaðir í nokkrar mínútur á dag fyrir 3 d til að búa þær til tilrauna. Eftir að hafa verið meðhöndlaðir voru rotturnar settar á takmarkaðan mataræði af 13 g af rottumskógi á dag. Ad libitum Matur var veittur fyrir 7 d eftir skurðaðgerð, en eftir það voru dýr sett aftur á takmörkuðu mataræði. Dýralækningar voru í samræmi við Heilbrigðisstofnanir um heilbrigðisleiðbeiningar um umönnun og notkun rannsóknarstofa og voru samþykktar af stofnuninni um dýravernd og notkun nefndar Albert Einstein háskóla.

Operant Chamber.

Allar hegðunarprófanir og hegðunarþjálfun áttu sér stað í sérkenndu Plexiglas herbergi (40 cm ferningur, 60 cm hár). Þessir voru staðsettir inni í málmaskápum sem þjónuðu sem Faraday búr; Skápar voru fóðruð með hljóðeinangruðu froðu og hvítur hávaði var spilað stöðugt með hollur ræðumaður til að lágmarka heyrn á utanáliggjandi hávaða inni í hólfinu. Rekstrarhólf voru búnir með verðlaunakörfu á einum vegg með retractable stangum á hvorri hlið þess. Ljósbein yfir framhlið gámsins var notaður til að mæla inntaks- og úttakstíma. Tímabundna upplausn hegðunarstjórnunarkerfisins (Med Associates) var 1 ms.

DS verkefni.

Dýr voru þjálfaðir í DS verkefni eftir aðferðir sem svipaðar eru þeim sem áður voru notaðir (Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi o.fl., 2008, 2011; Nicola, 2010; McGinty et al., 2013). Tvær vísbendingar voru settar fram í einu, annað hvort verðlaunarspár DS eða hlutlaust áreiti (NS). Hljóðbendingarnar samanstóð af sírenutóni (sem hjólaði á tíðni frá 4 til 8 kHz yfir 400 ms) og hléum (6 kHz tónn í 40 ms, slökkt í 50 ms); úthlutun ákveðins tóns til DS eða NS var slembiraðað yfir rottur. Intertrial millibili (ITI) voru valin af handahófi úr styttri veldisvísis dreifingu með meðaltali 30 s og hámark 150 s. NS var alltaf kynnt í 10 s; lyftistöngum á NS voru skráðar en höfðu engar forritaðar afleiðingar. „Virkum“ og „óvirkum“ lyftistöngum var úthlutað af handahófi til vinstri og hægri handfangs fyrir hverja rottu í upphafi þjálfunar og var ekki breytilegt eftir það. Svar við lyftistöng á virku lyftistönginni meðan á DS stóð, lauk vísbendingunni og fyrsta eftirfarandi færsla í geymslu olli afhendingu 10% súkrósaverðlauna í brunn sem staðsett er í ílátinu. DS kynningum þar sem dýrið svaraði ekki var hætt eftir 10 sek. Svör meðan á upplýsingatækni stóð (á milli kynningar) og svör við óvirkum lyftistöng voru skráð en skiluðu ekki afhendingu umbunar. Dýr voru þjálfuð í DS verkefni þar til þau svöruðu> 80% DS og <20% NS í 2 klst. Æfingum.

Cannulated microelectrode fylki.

Eftir upphafsþjálfun voru rottar ígræddir með hylkis örmagni sem samanstóð af átta wolfram örvum rafskautum sem umlykja miðlæga örsprautunarleiðbeiningar. Þessir voru smíðaðir og festir í sérsniðnum örvum eins og áður hefur verið lýst (du Hoffmann o.fl., 2011). A fullkominn réttsælis snúningshraði skrúfunnar flutti rafskautin og kanilinn sem eininga í lokuðum 300 μm (án snúninga á sonderunum), sem gerir okkur kleift að taka upp frá nokkrum einstökum hópum taugafrumna í sama dýri.

Til að koma í veg fyrir inngjöfina, voru rottur tilbúnir til skurðaðgerðar og settir í staðalímyndarbúnað eins og lýst var áður (du Hoffmann o.fl., 2011; McGinty et al., 2013). Svæfing var framkölluð og viðhaldið með isóflurani (0.5-3%). Dýr fengu sýklalyf (Baytril) strax fyrir aðgerð og 24 klst eftir aðgerð. Hvarfaðar raðgreinar voru ígræddir í dorsal NAc kjarna (1.4 mm framan og 1.5 mm hliðar frá bregma og 6.5 mm ventral úr höfuðkúpunni). Rafskaut og microdrives voru festir við höfuðkúpu með beinskrúfum og tannskrúðlum og vírmælingar voru settir inn í stýrishylkið þannig að endar obturators voru skola með endum stýripinnanna. Eftir aðgerðina var hársvörðin meðhöndluð með Neo-Predef til að koma í veg fyrir sýkingu og dýrin fengu 1 viku við endurheimt áður en meðferðin fór fram. Við verkjalyf í stungustað, fengu dýr 10 mg / kg af bólgueyðandi verkjalyfinu ketoprófeni.

Lyf.

SCH23390 og raclopride voru keyptir frá Sigma. Á prófunardegi voru fíkniefni nýbúin með því að leysa þau í 0.9% sæfð saltvatni. Lyf voru gefin í skömmtum af 1.1 μg SCH233390 í 0.55 μl saltlausn á hlið og 6.4 μg raklópríð í 0.8 μl saltlausn á hlið. SCH233390 og raclopride voru gefnir yfir 12 og 17.5 mín. Við tilraunir í tilraunum fannst okkur að tvíhliða innrennsli racloprids sem varði 12 mín áttu marktækar en tímabundnar áhrif á DS svarhlutfall. Þannig, til að lengja verkunin, aukin við lengd innrennslis raklópríðs þannig að tímabundin prófun lyfjafræðilegra áhrifa þess var svipuð og hjá SCH23390. Aðeins ein tvíhliða eða einhliða inndæling var gerð á upptökustund (einum lotu á dag). Allir dýrin fengu að minnsta kosti einn tvíhliða inndælingu af einum mótefnisvaka og einum (eða nokkrum) einhliða inndælingar á stungustað. Í sumum einhliða tilraunir, sóttu við samtímis saltlausn sem ökutækisstýringu hliðstæðu til jarðarinnar sem fékk mótefni.

Innspýting og upptökuferli.

Tækið fyrir samtímis örvun og upptöku hefur verið lýst áður (du Hoffmann o.fl., 2011). Upptökustrengurinn sem liggur frá höfuðstiginu endaði í 24 rása rafknúnum kommutator með miðborholu (Moog), sem sendi merkin til rafgreindarupptökukerfisins. Tvær sprautur voru festar í einni sprautudælu sem staðsett var fyrir utan hólfið; vökvalínur frá sprautunum leiddu til tvírásar vökvahring (Instech Laboratories) sem fest var fyrir ofan commutator. Vökvalínur lækkuðu frá snúningnum í gegnum holu kommutatorsins, runnu eftir upptökukapalnum og luku við tvær 33 sprautu smáinnsprautur.

Fyrir upptökufundinn voru örsprauturnar fylltar á ný með lyfjalausn og síðan settar í leiðslukúlur dýrsins. Örsprautuþjórféirnar teygðu sig 0.5 mm út fyrir leiðslulagnirnar þannig að oddurinn á örsprautunni var fyrir neðan rafskautsoddana og ~ 670 μm frá miðju hverrar rafskauts. Áður en lyfið var fyllt á ný voru vökvalínur og örinnsprautur fyllt með steinefni og stig olíu-vatnsviðmótsins merkt til að auðvelda post hoc staðfestingu á að lyfið hafi verið sprautað. Að lokum var höfuðstigið tengt við dýrið og vökvaleiðin voru tryggilega fest við upptökutækið til að halda örspennurnar á sínum tíma meðan á tilrauninni stóð. Dýr sem unnin eru með þessum hætti voru heimilt að framkvæma DS verkefni í upphafsgildi að minnsta kosti 45 mínútu, þar sem taugavirkni var skráð; Þá var sprautubúnaðurinn tekinn í notkun til að bæta lyfið í heilann. Innspýting þurfti ekki að meðhöndla dýrið eða opna dyrnar í hurðinni, og hegðunarmálin héldu áfram samfleytt í upphafi, innrennsli og eftir innrennsli.

Neural spennu merki voru skráð með höfuð-stigi magnari (einingu náð), magnað 10,000 sinnum, og stafræna með því að nota auglýsing vélbúnaður og hugbúnaður (Plexon). Við skráðum frá 379 taugafrumum í 38 upptöku / inndælingar í 15 rottum. Af 38 fundunum var 7 fargað vegna lélegrar hegðunar á upphafsgildi tímabilsins eða vegna þess að engin taugafrumur gætu verið áreiðanleg einangrun. Þannig áherslu okkar á taugakerfi á 31 upptöku / inndælingartímum þar sem við skráðum frá 322 vel einangruðum taugafrumum í 12 rottum. Eftir hverja upptöku / inndælingu var microdrive sem hélt rafskautsskynjunum háþróaðri ~150 μm (einum hálfa snúning á örvunarskrúfunni) til að flytja rafskautin á ventrally hátt til að taka frá nýjum íbúa taugafrumna. Ef fáir (eða nei) taugafrumur komu fram var fylkingin háþróaður annan hvern dag þar til taugafrumur fundust.

Greiningu.

Gögn voru skipt í forsprautunar-, eftirsprautunar- og endurheimtartímabil, sem voru skilgreind í sömu röð og 45 mín. Fyrir innrennsli mótlyfja, 40-mín. Sem hefst í lok inndælingar og síðasta 33 mín (2000 s) af hver fundur (sem stóð samtals, 2-3 h). Eftir innspýtingartímabilið samsvarar þeim tíma sem lyfið hefur mest hegðunaráhrif þegar það er gefið í tvíverkun (Fig. 1C).

 

Mynd 1.

Áhrif dópamínviðtaka mótlyfja á DS-cued nálgun hegðun. ASkýringarmynd DS verkefni. B, Miðgildi (punktur) og miðkvartsílar (lóðréttar línur) af DS (appelsínugult) og NS (bláum) svörunarhlutfalli í forsprautunartímabilinu fyrir allar hegðunarferðir ...

Einangrun stakra eininga var gerð án nettengingar með Offline Sorter (Plexon) með því að nota aðalþáttagreiningu. Aðeins einingar með vel skilgreindar bylgjulögun (> 100 μV) sem voru greinilega aðgreindar frá hávaðamörkum (<20–50 μV) voru með í síðari greiningum. Dreifing millibils bila og krossgildi voru notuð til að tryggja að einingar væru vel einangraðar hver frá annarri og frá bakgrunnshávaða (Neural Explorer hugbúnaður; Nex-Tech). Tímastimplar staðfestra toppa voru greindir með sérsniðnum venjum í R hugbúnaðarumhverfinu. Peristimulus tíma histogram sem smíðuð voru í kringum DS og NS, í 50 ms tíma ruslafötum, voru notuð til að mæla og greina örvandi örvanir í Tölur 2A, , 3,3, , 4,4, , 55A, , 66A, , 77A, , 88Aog And1010A-C. Til að ákvarða hvort taugafrumur sýndu umtalsverðan DS-vökvaöskun, var Poisson líkindadreifingin reiknuð fyrir upphafstímabilið fyrir 10 s fyrir hverja hvíta. A taugafrumur voru talin DS spenntur ef það sýndi meðaltal spike tölu fyrir ofan efri 99% öryggisbilið dreifingu upphafsgildishlutfalls í einum eða fleiri 50 ms-bakkar á milli 50 og 200 ms eftir upphafsstöðu. Fyrir taugafrumum með verulegan DS-vökvaöskun í upphafstímabilinu var upphafsgildi upphafsins í 50 ms bins tíma sem var læst til DS og NS upphafs fengin fyrir hvert tímabil í hverri lotu og meðal- og miðgildiFigs. 2C-E, , 55A, , 66A, , 77A, , 88A, , 1010B,C) hleypa vexti yfir taugafrumum voru bornar saman. Vegna þess að taugafrumur með tölfræðilega greinanlegan NS örvun voru næstum ávallt spenntir af DS [ekki sýnt, en áður greint (Ambroggi o.fl., 2011)], greindum við NS svör við öllum taugafrumum með verulegum DS svörun. Nema annað sé tekið fram eru allar tölfræðilegar samanburður notaðir innan Wilcoxon tíðni prófana innan taugafrumna.

 

Mynd 2.

DS-evoked excitations spá síðari verðlaun-leitandi hegðun og umrita nálægð við lyftistöngina. A, Meðaltal forsprautunarhneigðartímabils sem hófst við upphaf DS (appelsínugult spor) eða NS (blátt spor) fyrir 145 taugafrumum með verulegum uppköstum ...

 

Mynd 3.

Dæmi um taugafrumum sýna að D1 og D2 blokkar draga úr DS-evoked spennu. Rasters og samsvarandi histograms sýna hleypa af fjórum mismunandi DS-spennandi taugafrumum í takt við DS upphaf. Gögn eru frá síðustu 40 rannsóknum strax fyrir upphaf ...

 

Mynd 4.

Áhrif tvíhliða dópamín mótlyfja inndælingar á cue-evoked örvun spá fyrir um hegðunaráhrif á grundvelli rannsóknarinnar. A, C, Rannsóknargreining á taugafrumukóðun á töfum rottunnar til að ná lyftistöng fyrir sömu taugafrumur sem sýndar eru ...

 

Mynd 5.

D1 viðtaka virkjun er krafist fyrir DS-evoked örvun. A, Peri-atburður tími histograms samræmd DS upphafi fyrir taugafrumum með verulegum DS-evoked örvun í preinjection tímabili. Leifar og ský gefa til kynna að meðaltali ± SEM hleypa hlutfallið ...

 

Mynd 6.

D2 viðtaka örvun er nauðsynleg fyrir DS-evoked örvun. A, Peri-atburður tími histograms takt við DS upphafi fyrir taugafrumum með verulegum DS-evoked örvun á tímabilinu áður en raclopride inndælingu. DS-evoked excitations voru minnkaðir með tvíhliða ...

 

Mynd 7.

D1 viðtaka virkjun er ekki krafist fyrir NS-evoked örvun. A, Peri-atburður tími histograms takt við NS byrjun fyrir taugafrumum með verulegum DS-evoked örvun í preinjection tímabili. Þessir hópar skarast algjörlega, þannig að sömu taugafrumur ...

 

Mynd 8.

D2 viðtaka virkjun er nauðsynleg fyrir NS-evoked örvun. A, Peri-atburður tími histograms takt við NS byrjun fyrir taugafrumum með verulegum DS-evoked örvun í preinjection tímabili. NS örvun var minni í tvíhliða og ipsilateral aðstæður ...

 

Mynd 10.

Innrennslislausn saltvatns hefur ekki áhrif á þvagræsingu DS eða NS, og hvorki virkjun D1 né D2 viðtaka er nauðsynleg til að viðhalda upphafsgildum. A, Single DS-spenntur taugafrumur skráð við innrennsli saltvatns. Samningar eru eins og þær ...

fyrir Mynd 4, við komumst að því hvort áhrif tvíhliða mótlyfja innspýtingar á biðtíma til að ná lyftistönginni voru í samræmi við áhrif mótmælendanna á stærð DS-framkallaðs örvunar á prufu-fyrir-prufu grundvelli. Í fyrsta lagi reiknuðum við út meðaltalshraða frá 100 til 400 ms eftir að DS hófst í hverri rannsókn fyrir allar skráðar taugafrumur sem sýndu verulega DS örvun fyrir tvíhliða innrennsli andstæðinganna. Næst, fyrir hverja taugafrumu, reiknuðum við stigafylgistuðul Spearman með samanburði á prufuþéttni DS-framkallaðs örvunar og seinkun rottunnar til að ná lyftistönginni í samsvarandi rannsóknum. Þessar fylgni voru teiknaðar upp í súluritum í Mynd 4B,D. Allar DS rannsóknir voru með í þessari greiningu; ef dýrið ýtti ekki á lyftistöngina var leyndardómur 10 s (hámarkslengd kynstillingar) úthlutað í þeirri rannsókn. Við reiknuðu þessa fylgni stuðull fyrir forsprautunartímabilið eins og skilgreint er hér að ofan; Við framlengdu eftirsprautunartímabilið með 1000 s til að fá víðtækari sýnatöku á töflum á rannsóknum þar sem dýrin svöruðu eftir tvíhliða innrennsli. Til að meta þýðingu einstakra fylgni, notuðum við tvíhliða asymptotic t-aðgang vegna þess að nákvæmlega p Ekki er hægt að reikna út gildi þegar tengsl eru til staðar í stöðuupplýsingunum. Síðan notuðum við pöruð Wilcoxon prófanir til að bera saman miðgildi dreifinga á fylgni stuðullum fyrir og eftir innrennsli mótefnavaka.

Vegna þess að NAc taugafrumur hafa lágt upphafsgildi hleðslugjalda með lægri mörkum sjálfstraustsins sem er mjög oft á bilinu núll, eru hindranir mun erfiðara að greina og mæla en spennu. Þannig, til viðbótar við aðferðina sem lýst er hér að framan, sem var notuð til að greina örvun, notuðum við einnig viðtökutækni einkennandi (ROC) greiningu, næmari aðferð, til að mæla líkurnar á að hleypahlutfallið í röð 50 ms tímabilsins lokinni var frábrugðið hleðslustigi í 10 sölumörkum. Þessi greining var gerð sérstaklega fyrir forsprautun og eftir inndælingartíma. Fyrir hverja kassa reiknuðum við svæðið undir ROC ferlinum (AUC); AUC gildi 0.5 benda ekki til neinnar munurs frá upphafsgildi, en gildi sem eru nærri 0 eða 1 benda til meiri líkur á að taugafruman sé hamlað eða spenntur. Til að sýna á óhlutdrægan hátt var póstur taugavirkni á öllum íbúum skráðra taugafrumna, hleðsluskilyrða og AUC gildi reiknuð fyrir 50 ms bindi; til að slétta gögnin, voru bakkarnir háþróaðir með 10 ms fyrir röð AUC útreikninga. Sléttar AUC gildi voru síðan grafaðar sem hitakort með 10 ms upplausn (með hvert gildi sem táknar AUC í næstu 50 ms) í Tölur 5B, , 66B, , 77B, , 88Bog And1010D,E.

Því næst töluðum við hvort AUC gildi, reiknað í 50 ms ruslatunnum sem ekki skarast, endurspegluðu verulegan mun á skothríð. Fyrir hverja ruslafötu mynduðum við fyrst 10,000 AUC gildi með ræsingu frá handahófskenndum uppstokkun á upphafshraða og grunnhraða í samsvarandi pósthólfi. Við ákvörðumst síðan tvíhliða líkurnar á því að raunverulegt AUC gildi væri dregið af dreifingu ræsigilda; ef líkurnar voru <0.05, töldum við skothríðina í ruslatunnunni vera verulega frábrugðin fyrri grunnlínu. Að lokum töldum við fjölda taugafrumna með skothraða í hverri tunnu sem var marktækt meiri en eða minni en fyrri upphafsskot og settum þessi gildi upp sem brot af heildarþýðinu (Figs. 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 99B,D, , 1010F,G).

 

Mynd 9.

Taugakerfi sem er í samræmi við verðlaunastífluupptöku er ekki fyrir áhrifum af ipsilateral eða contralateral D1 eða D2 blokkum inndælingar. A, C, ROC AUC gildi eru reiknuð og birt eins og lýst er í Mynd 5B, nema tímabundin eru lengri (200 ms) og takt ...

Til að bera saman hlutföll taugafrumna sem eru spenntir eða hamlaðir í forsprautunartímabilinu og eftir innspýtingartímabilinu notuðum við aðferð við að draga úr gögnum. Í fyrsta lagi reiknuðum við brot af 50 ms binum á milli 0 og 1 s eftir cue upphafi þar sem hver taugafrumur sýndi verulega örvun eða hömlun. Næstum samanborið við þessi brot í forsprautun og eftir inndælingartíma með parað Wilcoxon próf. Taugafrumur sem sýndu ekki marktæka mótun í einhverjum kassa bæði fyrir forsprautun og eftir inndælingartíma voru útilokaðir frá þessari greiningu og voru ekki innifalin í plotunum sem sýndu miðgildisþáttinn af mikilvægum bakkar (punktur og whisker plots á hægri hlið hvers hluta í Figs. 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 1010F,G). Þessi aðferð útrýma áhrifum stóra hóps taugafrumna með engin munur á virkni milli DS-gluggans og upphafsgildi fyrir upphaf DS; Þessi íbúa er af litlum áhuga en það stuðlar að mörgum ógildum sem valda miðgildum fjölda verulegra bakka í átt að 0 og hylja bæði minnkanir og hækkun á brotum á mikilvægum bakkum eftir innrennsli.

Sambærilegar greiningar voru gerðar fyrir neyslutengdan skothríð sem átti sér stað eftir inngöngu í verðlaunagáminn. Dýr höfðu tilhneigingu til að vera í ílátinu í> 5 sekúndur; þess vegna, til að ná þessum tiltölulega löngu millibili, sýnum við niðurstöðurnar með 200 ms ruslatunnum (Fig. 9). Tíminn gluggi til að bera saman hlutföll taugafrumna sem voru spenntir í forsprautunartímum og eftir inndælingartíma var frá 0 til 1.5 s, en það var frá 0 til 5 s fyrir hemlun; Styttri greiningargluggi var notaður fyrir spennu vegna þess að þeir höfðu tilhneigingu til að vera tímabundin. ROC greiningar voru gerðar á Albert Einstein College of Medicine High Performance Computing Cluster með pROC pakkanum fyrir R.

Til að bera saman "upphafsgildi" hleðslugetu sem áttu sér stað utan viðburða í verkefnum, borðum við saman meðaltali hleðslugjald í 10 s-geymum fyrir hverja DS forsprautun og eftir inndælingu mótlyfja. Þessi aðferð er sambærileg við slembiúrtak úr upphafsgildum, vegna þess að DS eru kynntar með næstum jöfnum líkum hvenær sem er meðan á hegðun stendur. Taugaskemmdir voru flokkaðir sem sýndu marktæka DS-vökvaöskun (áður en innrennsli var gefið) eða ekki og síðan var upphafsgildi hleðslna í forsprautunartímabilinu og eftir innspýtingartímabilinu borið saman innan þessara hópa með parað Wilcoxon prófun (Fig. 10H,I). Við gerðum einnig línuleg passa fyrir DS-spennt taugafrumum og borið saman halla þessa línu við einingalínuna (halla 1).

Ef margar samanburður var gerður á undirhópum gagna sem komu frá sama efni (Figs. 2C-E, , 55A,C, , 66A,C, , 77A,C, , 88A,C, , 99B,D, , 1010B,C,F,G), p gildi voru Bonferroni leiðrétt; þ.e. p gildi var margfaldað með fjölda samanburða sem gerðar voru. Leiðrétt p gildi voru talin marktæk ef p <0.05. Allar leiðréttingar voru gerðar með stuðlinum 3 nema Mynd 2C-E, þar sem þátturinn var 2.

Video mælingar.

Í undirmengi tilrauna var staða rottunnar mæld með myndavél (30 rammar / sek) og tölvuvæddu rekjakerfi (Cineplex; Plexon). Kerfið fylgdist með x og y staðsetningar tveggja mismunandi litaðra LEDa sem fylgir upptökuviðmótinu. Eins og áður hefur verið lýst (McGinty et al., 2013), við reiknuðum miðju sem lýsir miðpunktinum á milli LED staða fyrir hvern myndramma. Vantar gagnapunkta allt að 10 rammar í röð voru fylltir út með línulegri interpolation; í mjög sjaldgæfum tilvikum þar sem> 10 ramma vantaði var gögnunum fargað. Fyrir hvern myndramma reiknuðum við út SD fjarlægðir milli stöðu centroid í þeim ramma og í tímaglugga ± 200 ms. Þessar SD mælingar eru hreyfivísitalan (LI) fyrir þann ramma myndbandsins. Log-umbreyttir LI voru tvískiptir, þar sem lægri toppur táknar tímabil sem eru lítil sem engin hreyfing og efri toppur táknar hreyfingu (Drai et al., 2000). Við passa síðan tvær Gaussar aðgerðir við dreifingu LIs og ákvarða hreyfingarþröskuldinn sem punktinn þar sem þessar aðgerðir skarast næstum.

Hreyfingar voru skilgreindar sem að minnsta kosti átta samfelldar rammar með LIs fyrir ofan hreyfitakmörkin. Til að ákvarða upphaf upphafsins takmarkaðum við greininguna við DS rannsóknir þar sem dýrið var ennþá í upphafi og reiknaði síðan tímabundið milli cue start og fyrsta ramma þar sem LI fór yfir hreyfingarþröskuldinn (Figs. 1D-F, , 22B,D). Ef engin greinanleg hreyfing mældist við rannsókn var leyndin í þeirri rannsókn skilgreind sem> 10 sek (lengd vísbendingarkynningar, Fig. 1D). Svipaðar niðurstöður voru fengnar þegar slíkar rannsóknir voru sleppt úr greiningunni (gögn ekki sýndar). DS-cued hreyfileysishlutfallin voru síðan sameinuð á rottum og miðgildi voru borin saman við Wilcoxon próf. Til að mæla tíðni hámarkshraða og meðalhraða DS-cued lyftistengdar hreyfingar, notuðum við öll prófanir sem endaði með lyftistöngum, jafnvel þótt rottan væri að hreyfa við upphaf DS (Fig. 1E,F).

Histology.

Dýr voru djúpt svæfð með Euthasol og umbreyttu hjartalínurit með saltvatni og 4% formalíni. Bein straumur (15 μA) var farið í gegnum hvert rafskaut í fylkunum fyrir ~30 s til að mynda skemmdir. Brain voru fjarlægð og geymd í formalín þar til þau voru unnin. Áður en sneið var með cryostat, voru heilar kryóöryggðar með því að dýfa í 30% súkrósa í nokkra daga. Sektir (50 μm) voru litaðar fyrir Nissl efni til að skoða kanna og rafskauta lög og skemmdir (Fig. 11).

 

Mynd 11.

Histological endurreisn stungustaðs mótefnavaka. Mynd sýnir tvær kórónahluta rottuheilans sem nær yfir meirihluta framan-bakstærra hluta NAc (0.8 mm-2.8 mm framan frá bregma). Svartir punktar tákna ...

Niðurstöður

Við kynntum rottum með tveimur heyrnartækjum á breytilegum millibili að meðaltali 30 s: verðlaunandi spár og NSFig. 1A; Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi o.fl., 2008, 2011; McGinty et al., 2013). A lyftistöng meðan á DS stóð, lék hvíldin, og dropi af súkrósa var afhent við inngöngu í verðlaunakassann; Ef dýr svaraði ekki innan 10 s, var hvíldin hætt án endurgjalds afhendingu og intertrial bilið hófst. Svör við þessu tímabili og á NS höfðu engin forritað afleiðing. NS voru alltaf 10 s. Þjálfaðir dýr, sem svaruðu flestum DS en fáum NSs (Fig. 1B), voru ígrædd með hylkja fylgjum sem miðuðu að NAc kjarna. Á meðan á tilraunum stóð, gerðu dýrin fyrst verkefni fyrir 45 mín fyrirfram sprautunartíma þar sem NAc taugavirkni var skráð. Næst var D1 viðtaka mótlyfið SCH23390 eða D2 / 3 mótlyf raklópríðið gefið í tvíhliða eða einhliða inn í NAc; Dýr héldu áfram í hólfinu með óvissuverkum sem voru í gildi um innrennslið og að minnsta kosti 75 mín.

Í samræmi við fyrri rannsóknir (Yun o.fl., 2004; Nicola, 2010), tvíhliða innrennsli annaðhvort mótlyfja í NAc kjarna minnkaði verulega hlutfall DSs sem dýrið svaraði (Fig. 1C, dökkgráðar ummerki) og aukin leynd til að hefja hreyfingu eins og mælt er með vídeósporun í undirhópi funda (Fig. 1D, grár strikaðar ummerki). Hins vegar hafði einhliða innrennsli af sömu skömmtum engin áhrif á DS svörunarhlutfall (Fig. 1C, ljós grár leifar), seinkun til að hefja hreyfingu eftir upphaf DS (Fig. 1D, þrisvar ljós appelsínugult ummerki), og seinkun til að ná til handfangsins eða hreyfingarhraða meðan á lyftistönginni stendur (Fig. 1E,F). Þessar hegðunargögn sýna að NAc dópamín í einu heilahveli nægir til að viðhalda hegðun þótt blokkun D1 eða D2 / 3 viðtaka í báðum hemisfærum sé alvarlega ófullnægjandi. Þessi dissociation býður upp á gagnrýninn ávinningsforskot þar sem það gerir okkur kleift að prófa áhrif dópamínviðtakablokka á taugaverkun þegar hegðun er skert (tvíhliða inndæling) og þegar það er ekki (einhliða inndæling) og þannig útiloka hugsanlega rugl að allar framfarir í taugaverkun eftir innrennsli mótefnavaka eru til viðbótar við breytingar á hegðun.

Við skráðum frá 322 NAc taugafrumum í 31 upptöku / inndælingar í 12 rottum. Um það bil 45% af skráðum taugafrumum voru mjög spenntir með DS kynningu. Þessar spennu sýndu eiginleika svipað og áður var greint (Yun o.fl., 2004; Nicola et al., 2004a; Ambroggi o.fl., 2011; McGinty et al., 2013; Morrison og Nicola, 2014): Þeir voru stærri en þeir sem kallaðir voru af NSs (Fig. 2A); Þeir byrjuðu á stuttum tímapunkti eftir að hafa byrjað (~120 ms) og áttu sér stað áður en handfangsstýrð hreyfing var hafin (Fig. 2B); og magn þeirra var í samhengi við líkurnar á hegðunarvandamálum, hreyfingu upphafshlutfalli og nálægð við lyftistöngina (McGinty et al., 2013; Fig. 2C-E).

Tvíhliða innrennsli, annaðhvort D1or D2 / D3 mótlyfið, vakti mikla lækkun á umfangi DS-vökvaöskunar. Eins og sýnt er í tveimur dæmi taugafrumum (Fig. 3A,C), þessi áhrif voru mest áberandi í mínútum strax eftir innrennslið, sem samsvarar hámarks lækkun á cue-evoked nálgun hegðun af völdum inndælinga (Fig. 3A,C, bláir rasters og histograms). Þegar hegðunaráhrifin batna, batnaði svarið einnigFig. 3A,C, svörtu raster og histograms). Þetta mynstur af niðurstöðum var í samræmi við cue-spennandi taugafrumur (Figs. 5A, , 66A, Tvíhliða súlurit og whisker samsæri). Með því að styðja þá tilgátu að þessar örvanir stilli kraftinn í hreyfingu nálgunar lyftistöngsins, þá spáði stærð örvunarinnar sem framkallað var á forsprautunartímabilinu biðtíma dýrsins til að ná lyftistönginni (Fig. 4A,C, vinstri). Eftir tvíhliða D1 eða D2 mótlyfja inndælingu voru þessar tafir verulegar færðar í hærri gildi, oft svo hátt að ekkert svar var alls ekki innan 10 s cue kynningarinnar (Fig. 4A,C, vinstri og hægri tíðni dreifingar). Áberandi, jafnvel þrátt fyrir að cue-evoked hleypa minnkaði af mótmælum, hélt það áfram að spá fyrir um kraft á hegðunarviðbrögðum meðan á eftirgjöf og endurheimtartímabilinu stóð (Fig. 4A,C, hægri raster plots). Þessi athugun bendir til þess að hegðunar- og taugaáhrif lyfsins séu tengdir á grundvelli prófunar eftir rannsókn: því meiri lækkun á hleðslu af völdum dópamínviðtaka, því meiri seinkun að ná til handfangsins og því lægri líkurnar á að Dýr náðu handfanginu yfirleitt.

Til að meta samkvæmni þessa samanburðarrannsóknar, prófuð við, fyrir hvert hreint spennandi taugafrum, Spearman staðist fylgni milli magns spennu og seinkun til að ýta á lyftistönginni. Við úthlutum leyndum 10 s til rannsókna þar sem engin svar var til; Leyndarmál í þessum rannsóknum var því bundin við hæstu stöðu. (Svipaðar niðurstöður voru fengnar ef rannsóknir án DS-cued lyftistöngsvörunar voru sleppt úr greiningunni, gögn ekki sýndar.) Þegar við sáum saman fylgni stuðullinn í forsprautunartímabili með þeim sem voru í samsettri eftirgjöf / endurheimtartíma, komumst við að næstum allt af stuðlinum voru neikvæðar í báðum tímum. Þar að auki höfðu mótefnin annaðhvort engin marktæk áhrif á miðgildisstuðullinn eða færð dreifingin í átt að jafnvel meira neikvæðum gildum (Fig. 4B,D). Þess vegna spáir ekki aðeins þýði taugafrumna sem eru spenntar fyrir áreiðanleika hegðunarsvörunartíðni, heldur er aukningu á svörunartíðni af völdum mótefna í tiltekinni rannsókn spáð á áhrifaríkan hátt með áhrifum mótspyrnunnar á örvun sem kallast á við þessa rannsókn. Þessar niðurstöður veita sterkar vísbendingar um orsakavald fyrir innrænt dópamín við að stilla kraftinn í umbunarsvarandi viðbrögð við vísbendingunni: dópamín eykur örvun sem kallast fram NAc taugafrumur, sem aftur veldur skammtíma nálgun við lyftistöngina.

Annar túlkun þessara niðurstaðna er sú að minnkuð cue-evoked excitation er afleiðing af minni hegðunarviðbrögðum - kannski vegna þess að örvunin lætur aðeins (eða búist við) hegðunarvandamálinu en er ekki orsakasamband við það. Ef þetta væri raunin, þá ætti notkun mótefnavaka á þann hátt að þau hafi ekki áhrif á hegðun ætti ekki að leiða til minnkaðrar cue-evoked örvunar. Hins vegar, eins og sýnt er í tveimur dæmi taugafrumum (Fig. 3B,D), einhliða innspýting af annaðhvort D1or D2 / D3 blokki minnkaði marktækt magn cue-evoked örvunar, þrátt fyrir að einhliða inndælingar hafi ekki áhrif á hegðunarvandamál. Svipaðar niðurstöður voru fengnar þegar meðalgildi yfir cue-evoked excitations skráð í inndælingu NAc (Figs. 5A, , 66A, Ipsilateral histograms); Að auki sýndu meðaltal gögnin að cue-evoked excitations í taugafrumum skráð í NAc contralateral við inndælingu voru óbreytt (Figs. 5A, , 66A, Hliðstæðar histograms). Til að útiloka þann möguleika að minnkun á cue-evoked örvun ipsilateral við inndælingarnar stafaði af litlum mun á hegðunarviðbragðsskynjun, endurtóku greininguna eftir að hafa útilokað öll rannsóknir þar sem dýrið gerði engin svörun við lyftistöng; svipaðar niðurstöður voru fengnar (gögn ekki sýndar; p <0.05 fyrir bæði D1 og D2 mótmælendur, Wilcoxon). Þessar niðurstöður benda til þess að fækkun hvata sem orsakast af mótþróa í örvun sem kallað er fram er ólíkleg til að vera afleiðing af skertri hegðun.

Þrátt fyrir að tímabundnar eiginleikar cue-evoked örvunar voru nokkuð svipaðar yfir taugafrumum, voru hindranir eftir cue upphaf fjölbreytilegra, venjulega með síðari upphaf og minna staðalímyndar tíma námskeið en excitations (Figs. 5B, , 66B). Greiningar á hindrunum (og, að einhverju leyti, excitations) sem einbeita sér að einum tíma glugga mega því sakna verulegs hluta af merkinu. Enn fremur geta staðlaðar tölfræðilegar uppgötvunaraðferðir ekki stöðugt greint frá lækkun frá mjög litlum grunnfrumumyndun, þar með talið hjá mörgum NAc taugafrumum. Til að sniðganga þessi mál tókum við nánari nálgun þar sem við mældum, fyrir 50 ms postbindingartímabil í öllum skráðum taugafrumum, ROC AUC sem er munurinn á því að hleypa í ruslinu og nákvæma upphafsgildi. Heat kort af AUC gildi í tímabundnum taktum við DS upphaf (Figs. 5B, , 66B) sýndu að minnkun á DS-vökvaöskun eftir tvíhliða og ipsilateral (en ekki samhliða) inndælingu D1 og D2 mótlyfja var áberandi í næstum öllum cue-spennandi taugafrumum og átti sér stað yfir allan tímann í örvuninni. Hins vegar voru hindranir eftir upphafsskammti ekki minnkuð. Til að mæla þessi áhrif ákváðu við hvort hver AUC gildi benti til verulegrar munurs frá upphafsgildi með því að reikna með ræsigreiningu p gildi sem líkur eru á að AUC sé tekið úr dreifingu AUCs sem myndast af handahófi styttri grunnlínu og hleðslugetu (sjá Efni og Aðferðir). Eins og sést af hlutföllum hlutfalls taugafrumna sem sýna veruleg (p <0.05) örvun eða hömlun í hverri tunnu sem er í takt við upphaf DS (Figs. 5C, , 66C, vinstri plots í hverri dálki), var brotið á excitations, en ekki hemlun, minnkað með tvíhliða og ipsilateral inndælingu mótlyfja. Þessi túlkun var staðfest tölfræðilega með því að bera saman hlutföll verulega spenntra og hindraða bakka yfir alla 1 s eftir DS gluggann (Figs. 5C, , 66C, punktar). Þannig lækkaði útsetning eftir upphafsskammt með D1 og D2 blokkum, en hindranir voru ekki.

Reyndar var fjöldi taugafrumna sem sýndu verulegan hömlun aukin eftir nokkrar gerðir af inndælingu (Figs. 5B,C, , 66B,C). Þessar tilkomnar hemlar eru ólíklegar til að hafa stuðlað að hegðunaráhrifum tvíhliða innrennslis innrennslis vegna þess að þau voru ekki í samræmi (td þau áttu sér stað eftir tvíhliða og contralateral, en ekki ipsilateral D1 mótlyfja inndælingu og eftir ipsilateral, en ekki tvíhliða D2 mótlyfja inndælingu) og því Þeir útskýra ekki hegðunaráhrif mótlyfja. Ennfremur voru þessar seinkunartímar mest áberandi ~600 ms eftir upphaf DS, þar sem, þegar um er að ræða stjórnunarástand, var ~50% af markvissri nálgun hegðun höfðu þegar verið hafin (Fig. 2B). Þar af leiðandi er ólíklegt að tilkomnar hindranir hafi stuðlað að hækkun á upphafsleiðtöku seinkunar eða viðbragðsskynjunar. Tilvitnandi kom fram mikill meirihluti komandi hindrana í DS-spennandi taugafrumum, venjulega í átt að lokum örvunarinnar (tvíhliða D1 blokkar: 14 / 17 taugafrumur, 82%; Ipsilateral D2 mótlyf: 11 / 16 taugafrumur, 69%; Figs. 5B,C, , 66B,C), í samræmi við þá möguleika að þeir væru unmasked með andstæðingur-örvandi lækkun á æsingur svörun og styðja tilgátu að hleypa DS-spennt taugafrumum er orsök að hefja nálgun hegðun.

NS kynningar, sem sjaldan framkölluðu lyftistöng viðbrögð (Fig. 1B), kallaði lítið en í samræmi við spennu í sömu taugafrumum sem voru spenntir af DS (Fig. 2A). Furðu, ekki voru neikvæðar spenningar af völdum D1 mótlyfsins, annað hvort í stærðargráðu (Fig. 7A) eða í fjölda spennandi taugafrumna (Fig. 7B,C). Hins vegar minnkaði D2 blokkar inndælingu bæði magn og fjölda NS-evoked excitations (Fig. 8). NS-valdið hemlun var ekki minnkuð með annað hvort mótlyf (Figs. 7B,C, , 88B,C). Þess vegna er nauðsynlegt að D1 viðtakablokkun sé nauðsynleg fyrir NAc taugafrumur til að framleiða stórt magn af spennu til að bregðast við mikilvægum verðlaunafræðilegum áreitum, en D2 viðtaka virkjun er krafist fyrir svör við bæði umbunandi og hlutlausum áreitum.

Við tökum möguleika á því að minnkað verðhæfileikandi hegðun eftir tvíhliða innrennsli gæti verið vegna truflunar á taugaferli sem tengist styrkingu eða heiðri vinnslu verðlauna. Slíkar aðferðir geta falið í sér subpopulations af NAc taugafrumum sem eru hamlað eða spenntur við notkun súkrósa (Nicola et al., 2004b; Roitman et al., 2005; Taha og Fields, 2005). Vegna þess að dýr héldu áfram að vinna sér inn umbun eftir einhliða innrennsli mótlyfja, gátum við ákvarðað hvort taugafrumuvirkni í tengslum við umbun neyslu væri háð virkjun dópamínviðtaka. Við skoðuðum skothríð á 5 sekúndum eftir inngöngu dýrsins í verðlaunagáminn, tímabilið þar sem umbunarnotkun á sér stað venjulega (Nicola, 2010). Using ROC greiningu, samanborið við hleypa í 200 ms bakkar innan þessa glugga til 10 s precue grunnlínu; hitakort af AUC-gildunum sem koma fram, sýna lítil áhrif á inndælingu í mótefnavökva, annaðhvort ipsilateral eða contralateral við inndælinguna (Fig. 9A,C). Hlutfall spenntra og hindraðra taugafrumna hafði ekki áhrif á mótlyfja (Fig. 9B,D), sem bendir eindregið til þess að neysluáhættan og hækkunin sé ekki háð dópamíni. Svipaðar niðurstöður voru fengnar þegar við gerðum sömu greiningu með því að nota 50 ms bindi (gögn ekki sýnd).

Til að útiloka þann möguleika að niðurstöðurnar sem komu fram vegna einhverra þátta en mótlyfsins (td líkamleg truflun sem stafar af inndælingunni eða einhverjum hluta lyfjatækisins) sprautuðu við saltvatn í sumum tilraunum. Eins og sýnt er með dæmi um taugafruma (Fig. 10A) og með meðaltali örvun yfir cue-spenntur taugafrumum (Fig. 10B), DS-evoked excitations voru ekki breytt með innrennsli saltvatns; NS-evoked excitations voru einnig ekki fyrir áhrifum (Fig. 10C). Þar að auki hafði saltlausnin ekki áhrif á hlutföll taugafrumna sem sýndu marktæka örvun og hömlun eftir upphaf DS eða NS (Fig. 10D-G).

Að lokum spurðum við hvort virkni dópamínsviðtaka gæti verið leyfileg fyrir cued nálgun hegðun með því að stuðla að grunnlínu hleypa hlutfall af NAc taugafrumum. Ósamræmi við þessa tilgátu var engin marktæk áhrif af annaðhvort D1 eða D2 mótlyfið á upphafsgildishlutfalli annað hvort DS-spenntur eða önnur NAc taugafrumur (Fig. 10H,I).

Discussion

Þessar niðurstöður benda til þess að NAc dópamín stuðli að umbreytandi hegðun sem hlýst af umhverfisörvum: Virkjun dópamínsviðtaka auðveldar cue-evoked excitations, sem aftur stuðla að því að nálgun á verðlaunatengdum hlutum sé stuttur. Þessi niðurstaða er eindregið studd af athuguninni að tvíhliða dópamínviðtaka í stungustað auki seinkun til að hefja hreyfingu (Fig. 1D) og minnkað magn cue-evoked excitations (Figs. 33​-6). Minnkuð cue-evoked örvun getur ekki verið afleiðing af skertri hegðun vegna þess að einhliða inndælingar breyttu ekki DS-cued hegðun (Fig. 1C-F), en dregið enn frekar úr DS-evoked örvun í sprautuðu vefnum (Figs. 3B,D, , 5,5, , 6) .6). Þessar spennu voru ríkjandi taugasvörun í NAc (sem koma fram í 45% af skráðum taugafrumum), og þeir báðu bæði fyrirfram upphafshreyfingar (Fig. 2B) og spáð upphafshlutfall hreyfingar með meiri hleypa á rannsóknum með styttri seinkun (Fig. 2D) (McGinty et al., 2013; Morrison og Nicola, 2014). Því er cue-evoked örvun bæði dopamín háð og nauðsynlegt fyrir öflugt verðlaun.

Niðurstöður okkar sýna fram á að cue-evoked örvun, og engin önnur form af tauga virkni í NAc, er líklega mikilvægt merki í tauga hringrás sem setur leyni mark-beint hreyfingar. Þessi niðurstaða fylgir frá athuguninni að mótefnin minnkaði cue-evoked örvun án þess að draga úr cue-evoked hindranir, laun neyslu tengd hleypa eða upphafsgildi hleypa afslætti. Ennfremur voru prófanirnar þar sem tvíhliða inndælingar mótefnavaka voru mest árangursríkar við að draga úr örvuninni þar sem þeir höfðu mest skertar hegðunarstarfsemi (Fig. 4), rökstyðja eindregið gegn möguleikanum á því að einhver önnur ógreind breyting á kóðun taugafrumna bæri ábyrgð á hegðunaráhrifum. Þess vegna tengja gögn okkar virkan virkjun dópamínviðtaka í NAc, stærð örvunar sem örvast og vökva dýrsins til að hefja umbunaleit.

Fyrra verk sýndu að VTA slökun sem lækkaði NAc cue-vakti hrifningu og hindranir hindraði einnig dýr frá að sýna cued nálgun hegðun (Yun o.fl., 2004). Þessi rannsókn útilokaði þó ekki þann möguleika að þessi breyting væri óbein hringrás áhrif. Hér sýnum við að dópamínviðtökur, sem eru staðbundnar við skráðar taugafrumur, eru nauðsynlegar til að valda cue-evoked örvun og útiloka þá möguleika að mótefnasvörunin stafar af aðgerð dópamíns fyrirfram af NAc. Hins vegar, jafnvel þó að cue-evoked hamlar minnkaði með VTA óvirka (Yun o.fl., 2004), voru þær ekki minnkaðar af staðbundnum inndælingu dópamíns mótefnavaka, og þess vegna eru þessar hindranir ólíklegar vegna þess að bein áhrif dópamíns eru innan NAc.

Áhrif D1 og D2 mótlyfja á bæði DS-vakt nálgun hegðun og DS-evoked hleypa voru ótrúlega svipuð. Þessar athuganir eru í samræmi við langa línu af NAc örvumyndunartilraunum þar sem D1 og D2 blokkar mynda næstum óskiljanlegum hegðunaráhrifum í skömmtum sem líkjast okkar (Hiroi og White, 1991; Ozer o.fl., 1997; Koch et al., 2000; Eiler o.fl., 2006; Pezze et al., 2007; Lex og Hauber, 2008; Liao, 2008; Nicola, 2010; Shin o.fl., 2010; Haghparast o.fl., 2012). Þessar niðurstöður, samanborið við mótsögn milli mótefnavakaþéttni í stungulyfinu sem þarf til að fylgjast með áhrifum (mm) og sækni lyfja til markmiða þeirra (nm), vekur athygli á því hvort lyfjaáhrifin eru sértæk. Þrátt fyrir að virk styrkur við viðtakann sé líklega lægri en stungulyfsstyrkur vegna dreifingar, efnaskipta og oxunar lyfja, er samanlagt verkun og tímamörk þessara ferla ekki þekkt. Þess vegna er ein formleg möguleiki að bæði hegðunar- og rafeindafræðileg áhrif SCH23390 og raclopride séu afleiðingin af bæði lyfjum sem binda einn eða fleiri viðtaka sem ekki eru bundin af dópamíni yfirleitt. Nokkrir þættir halda því fram að þetta sé möguleiki. Cue-evoked nálgun hegðun er læst ekki aðeins af SCH23390 og raclopride, heldur einnig með inndælingu á breiðbreyttu dópamín viðtakablokkanum flupenthixol í NAcDi Ciano et al., 2001; Saunders og Robinson, 2012), með því að slökkva á VTAYun o.fl., 2004) og með skemmdum á NAc með 6-hýdroxýdóamíni (Parkinson o.fl., 2002), sem drepur sértæka katekólamínvirka trefjar. Þar að auki auka NAc innspýting dópamín endurupptöku blokka, D1 eða D2 viðtakaörva, eða dópamín losunaramfetamín eykur líkurnar á cued nálgun (Wyvell og Berridge, 2000; Nicola et al., 2005; du Hoffmann og Nicola, 2013). Að lokum er dregið úr sjálfvirkri örvun VTA dópamín taugafrumna (hegðun sem eflaust er haldið áfram með virkjun dópamíns taugafrumna) með inndælingu SCH23390 eða raclopríðs í NAc í skömmtum sem eru svipaðar þeim sem notuð eru hér (Steinberg o.fl., 2014). Erfitt er að hugsa um einfalt kerfi sem gæti tekið tillit til þessara þessara niðurstaðna án þess að gera það að verkum að SCH23390 og raclopride-blokkin nálgast með því að hindra áhrif innrennt dópamíns.

Annar möguleiki er að mótefnin binda ekki aðeins miðlægu viðtökurnar þeirra, heldur einnig utanaðkomandi dópamínviðtaka. Við styrk 10 μm eða lægri binst racloprid ekki D1-eins og viðtaka (Hall o.fl., 1986); hærri styrkur hefur ekki verið prófaður. Því gæti raclópríð verið sérstakur fyrir D2 / D3 viðtaka, jafnvel við mm-inndælingarstyrkinn sem notaður er af okkur og öðrum, sérstaklega eftir dreifingu, umbrot, og tekið er tillit til oxunar. Áætlanir um SCH23390 bindandi fastann við D2-eins og viðtaka eru á milli 1 og 5 μm (Bourne, 2001; Mottola o.fl., 2002); Þrátt fyrir að þessi gildi benda til þess að SCH23390 binst D2 / D3 viðtökum við stungulyfsstyrk, er virka verkun SCH23390 við að hindra virkjun D2-líkama viðtaka með dópamíni óþekkt. Athugun okkar á að raklópríð dró úr NS-vökvaöskun en SCH23390 styður ekki þá hugmynd að lyfin virki við mismunandi viðtökur en sýnist ekki endanlega á sérstöðu þeirra. Engu að síður, jafnvel þótt eitt eða bæði lyf hindra báðar viðtaka tegundir til að draga úr örvun með DS-örvun, myndi þetta alveg samræma niðurstöðu okkar að virkjun á að minnsta kosti einu formi dópamínsviðtaka sé nauðsynleg fyrir DS-vökvaöskun. Þrátt fyrir að spurningin um lyfjaeinkenni sé ósvarað, veikir þessi spurning aðeins minni háttar niðurstöðu okkar að dopamín auðveldi cued nálgun með því að auka cue-evoked excitation.

Ef reyndar fíkniefnin virkuðu sérstaklega, þá sýndu niðurstöður okkar að D1 og D2 / D3 mótefnin hverja minnkuð cue-evoked hleðsla í meirihluta cue-spennandi taugafrumum, til þess að virkjun þessara viðtaka leiði samverkandi við spennu í sömu taugafrumum. Þar sem D1 og D2 viðtökur eru að finna í að mestu leyti aðgreindum hópum taugafrumna í NAc (Albin o.fl., 1989; Gerfen et al., 1990), veruleg hlutföll NAc kjarna og skel taugafrumum sem tjá D1 viðtaka innihalda einnig mRNA fyrir D3 viðtaka (Le Moine og Bloch, 1996), sem eru læst af D2 blokkum, þar á meðal raklópríði. Samþynning á D1 og D3 viðtökum veitir hugsanlega verkun þar sem dópamín gæti stuðlað að örvun í NAc taugafrumum með samverkandi áhrifum sem yrðu læst með annaðhvort D1 eða D2 / 3 mótlyfjum (Schwartz et al., 1998). Að öðrum kosti (eða auk þess) getur milliverkanir milli D1 og D2 (og / eða D3) viðtaka komið fyrir á staðbundnu hringrásarnámi (Goto og náð, 2005; Gerfen og Surmeier, 2011). Til dæmis virkar dópamín við D1 viðtaka til að draga úr GABA losun á NAc taugafrumum (Nicola og Malenka, 1997; Hjelmstad, 2004), áhrif sem gætu stuðlað að spennu í sambandi við virkjun D2 / D3 viðtaka á spiny neurons (Hopf o.fl., 2003). Þessar aðferðir benda sérstaklega til þess að dópamín veki ekki beint NAc taugafrumum beint, heldur eykur æxlisgetu sína til að bregðast við glutamatergic inntaki; Þannig gætu þeir útskýrt hvers vegna kúgunargreindar spenningar eru læst ekki aðeins af dópamínviðtaka, heldur einnig með því að slökkva á basolateral amygdala og prefrontal heilaberki (Ambroggi o.fl., 2008; Ishikawa et al., 2008), sem báðar senda glutamatergic vörpun til NAc (Brog et al., 1993).

Líkurnar á og munurinn á SCH23390 og raclopride áhrifum geta verið afleiðing af tveimur andstæðum taugakerfinu, sem felur í sér fasísk og tónn dópamín. Vegna þess að bæði D1 og D2 / D3 blokkar minnkuðu DS-vökvaöskun, en minni NS-vökvaöskunin, sem áttu sér stað í sömu taugafrumum, var aðeins dregið úr D2 / D3 mótlyfið (Figs. 8, , 9), 9) virðist sem dópamín stuðlar að því að krefjast örvunargildi með virkjun D1 viðtaka, en auðveldar því að brjóta svör við öllum vísbendingum (hvort sem þau eru tengd við verðmæta niðurstöðu) í gegnum D2 / D3 viðtaka. Þetta gæti stafað af því að meiri phasic dópamínviðskipti kom fram í NAc með fyrirfram-sjálfvirkri en hlutlausum vísbendingum (Phillips o.fl., 2003; Roitman et al., 2004). Vegna þess að D2 / 3 viðtökur hafa meiri sækni fyrir dópamín en D1 viðtaka, geta lítil NS-evoked dópamínviðtaka verið nægjanleg til að virkja aðeins D2 / 3 viðtaka, en verðlaunandi DS geta aukið dópamínþéttni í nógu mikið magn til að virkja D1 viðtaka (Grace, 1991).

Að öðrum kosti gæti umfang tónskammtrar örvunar verið stjórnað með tonic, frekar en phasic dópamíni. Tónleikar dópamíns geta endurspeglað kostnaðarkostnað við aðgerðaleysi (Niv o.fl., 2007), þar með að stilla virkni virkni frammistöðu. Þannig, ef nægilega hátt tónfræðilega dópamínþéttni er náð, gætu nóg dópamínviðtökur virkjað til að auðvelda cue-evoked örvun og draga úr seinkun á verðlaunaðri nálgun. Svipað kerfi getur einnig lagt til grundvallar vel þekktu framlagi NAc dópamíns til frammistöðu óvinnulegra aðgerða sem krefjast mikillar áreynslu (Salamone og Correa, 2012), þar sem dópamín truflun eykur latency að nálgast operandum (Nicola, 2010). Áhrifaríkar ytri vísbendingar (td sjónarmið á handfanginu) eða innri vísbendingar (td vegna tímasetningar eða hungurs) gætu komið í veg fyrir nálgun með spennandi NAc taugafrumum þegar kostnaðarkostnaður og dópamínmagn eru háir.

Í stuttu máli, án tillits til sérstakrar lyfjafræðilegrar aðferðar, sýna niðurstöður okkar að NAc dópamín stuðlar að umbreytingarhæfileika með því að hækka örvun NAc taugafrumna til að draga úr umhverfismálum. Stærð þessarar spennu setur leyndarmál efnisins til að hefja nálgunarsvörun. Með þessu fyrirkomulagi stjórnar dópamín bæði kraftmiklinum og líkurnar á því að hún sé verðlaunaður.

Neðanmálsgreinar

Meðmæli