도파민은 측위 핵 (2014)에서 큐에 의해 유발 된 여기를 촉진함으로써 찾는 보상을 활성화합니다.

개요

복부 tegmental 영역 (VTA)에서 NAc까지의 도파민 투영은 보상 회로 (reward-seeking) 행동을 촉진하는 신경 회로의 필수 구성 요소입니다니콜라, 2007). NAc 도파민 기능이 실험적으로 감소되면 동물은 보상을 얻기 위해 노력을 덜 기울일 수 있습니다 (Salamone and Correa, 2012) 종종 보상 예측 단서에 반응하지 못한다 (디 Ciano 외., 2001; 윤 (Yun) 등, 2004; 니콜라, 2007, 2010; 손더스와 로빈슨, 2012). 이러한 적자는 보상 추구의 특정 구성 요소가 손상 되었기 때문에 접근 방식의 속도가 빨라지지만 접근 속도, 목표를 찾고 보상을 얻기 위해 필요한 오페라 행동을 수행 할 수있는 능력, 보상을받지 않는다.니콜라, 2010). 도파민은 NAc 뉴런의 활동에 영향을줌으로써 접근을 촉진해야하지만, 이러한 영향의 본질은 불분명하다. NAc 뉴런의 큰 비율은 보상 예측 단서에 의해 흥분되거나 억제됩니다 (Nicola et al., 2004a; Roitman et al., 2005; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty 등, 2013), 흥분은 큐 접근법 행동의 시작 전에 시작하고 이동을 시작하기위한 대기 시간을 예측한다 (McGinty 등, 2013). 그러므로,이 활동은 cued 접근을 촉진하는 도파민 - 의존적 인 신호에 요구되는 특성을 가지지 만 그것이 그렇게하는 것은 불명확하다.

글루탐산 동성 구 심성을 NAc, BLA 및 등쪽 내측 PFC에 보내는 두 가지 구조의 뉴런Brog 등, 1993), 보상 예측 단서에 의해 흥분된다 (Schoenbaum 등, 1998; Ambroggi et al., 2008), 및 이들 구조 중 하나의 가역적 인 불 활성화 (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa 등, 2008) 또는 VTA (윤 (Yun) 등, 2004)는 NAc에서 큐 - 유발 된 흥분의 크기를 감소시킨다. 이러한 관찰은 NAc 큐 유발 성 흥분이 glutamatergic 입력에 의해 유도되지만 NAc 도파민 없이도 이러한 강한 흥분성 입력이 큐 유도 성 발화 증가를 유도하기에 불충분하다는 것을 제안합니다. 그러나이 결론은 미약하다. 많은 NAc 뉴런은 단서에 의해 억제됩니다 (Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011), 흥분이나 억제가 접근 행동을 활성화하는데 더 중요한지는 알려져 있지 않다. 또한, VTA 불 활성화는 여러 도파민 비 의존적 메커니즘에 의한 차별적 인 자극 (DS)에 의한 흥분을 감소시킬 수있다 : BLA 및 PFC에서의 큐 인코딩 감소 (VTA로부터 예측을받는스완 손, 1982); NAAB에 투사하는 GABAergic VTA 뉴런의 감소 된 발화 (밴 Bockstaele과 Pickel, 1995); 또는 도파민 성 뉴런에서 글루타메이트의 방출 감소 (Stuber et al., 2010). 마지막으로, VTA 불 활성화는 NAc DS 유발 발사뿐만 아니라 DS 유발 접근법을 감소시키기 때문에윤 (Yun) 등, 2004), DS의 자극은 목표 지향 운동에 필요한 조건 이라기보다는 보조적 일 수있다.

큐 - 유발 발사에서 NAc 도파민의 역할을 직접 시험하기 위해, 우리는 설치류를 행동시키는 데 사용하기위한 새로운 탐침을 고안했다 : 단위 발사 활동과 도파민 수용체 길항제의 동시 기록을 허용하는 중앙 주입 캐 뉼러를 둘러싼 원형 전극 배열 기록 된 뉴런을 둘러싸고있는 세포 외 공간으로du Hoffmann et al., 2011). 이러한 배열은 도파민 수용체 활성화, NAc 뉴런 발사 및 보상 추구 행동 사이의 관계를 수립 할 수있게한다 : NAc 도파민 수용체의 차단이 큐 유발 신호 및 접근 개시를 모두 억제한다면, 이것은 신경 반응이 내인성 도파민이며,이 신호는 접근 행동에 필요합니다.

재료 및 방법

동물.

15 명의 수컷 Long-Evan 랫트 (도착시 275-300 g)를 Charles River에서 채취하여 단독으로 보관했다. 도착한 지 일주일 후 3 d를 실험자들에게 익숙하게하기 위해 매일 수 분 동안 쥐를 처리했습니다. 요법 후에, 쥐들은 하루에 13 g의 쥐를 먹는다. 임의의 광고 수술 후 7 d를 위해 음식을 제공 한 후 동물들을 제한된 식단으로 되돌려 놓았다. 동물 실험은 실험실 동물의 관리와 사용을위한 국립 보건원의 지침과 일치하며 Albert Einstein College의 기관 동물 관리 및 사용위원회의 승인을 받았습니다.

수술실.

모든 행동 실험과 행동 훈련은 주문형 Plexiglas chamber (40 cm square, 60 cm high)에서 이루어졌습니다. 이들은 패러데이 감금소로 봉사하는 금속 캐비닛 안에있었습니다. 캐비닛은 어쿠스틱 폼으로 줄 지어 있었으며 화이트 노이즈는 전용 스피커를 통해 지속적으로 재생되어 챔버 내부의 외부 소음을 최소화했습니다. 운전실에는 한쪽 벽에 보상 받침대가 장착되어 있으며 양쪽 벽에는 수납 식 레버가 있습니다. 콘센트의 전면을 가로 지르는 photobeam을 사용하여 콘센트 입구와 출구 시간을 측정했습니다. 행동 조절 시스템 (Med Associates)의 시간 해상도는 1 ms입니다.

DS 작업.

이전에 사용 된 것과 유사한 절차에 따라 동물을 DS 작업에 대해 교육했습니다 (Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; 니콜라, 2010; McGinty 등, 2013). 보상 예측 DS 또는 중립 자극 (NS)의 두 가지 단서가 한 번에 하나씩 제시되었습니다. 청각 신호는 사이렌 톤 (4ms 동안 8 ~ 400kHz의 주파수에서 순환)과 간헐적 인 톤 (6ms 동안 40kHz 톤 켜짐, 50ms 동안 꺼짐)으로 구성되었습니다. DS 또는 NS에 대한 특정 톤의 할당은 래트에 걸쳐 무작위 화되었습니다. 시험 간 간격 (ITI)은 평균이 30 초이고 최대가 150 초인 잘린 지수 분포에서 무작위로 선택되었습니다. NS는 항상 10 초 동안 표시되었습니다. NS 동안 레버 프레스는 기록되었지만 프로그래밍 된 결과는 없었습니다. "활성"및 "비활성"레버는 훈련을 시작할 때 각 쥐의 왼쪽 및 오른쪽 레버에 무작위로 할당되었으며 이후에는 변경되지 않았습니다. DS 동안 활성 레버에 대한 레버 응답이 큐를 종료하고 첫 번째 후속 리셉터클 항목으로 인해 리셉터클에있는 우물에 10 % 자당 보상이 전달되었습니다. 동물이 응답하지 않은 DS 프리젠 테이션은 10 초 후에 종료되었습니다. ITI 동안의 응답 (큐 프레젠테이션 사이)과 비활성 레버의 응답이 기록되었지만 보상 전달로 이어지지는 않았습니다. 동물은 80 시간 훈련 세션에서> 20 %의 DS 및 <2 % NS에 응답 할 때까지 DS 작업에 대해 훈련되었습니다.

Cannulated microelectrode arrays.

초기 훈련 후, 랫트는 중앙 미세 주입 가이드 캐뉼라를 감싸는 8 개의 텅스텐 마이크로 와이어 전극으로 구성된 캐 뉼러 마이크로 어레이를 이식 하였다. 이들은 이전에 설명한 것처럼 맞춤형 마이크로 드라이브에 조립되고 장착되었습니다 (du Hoffmann et al., 2011). 드라이브 스크류의 시계 방향으로 완전히 돌리면 전극과 캐뉼라가 300 μm 단위로 움직이면서 동일한 동물의 여러 뉴런 집단에서 기록 할 수있게되었습니다.

캐뉼라 처리 된 어레이를 이식하기 위해, 래트를 수술을 위해 준비하고 이전에 기술 된 바와 같은 정위법기구에 두었다 (du Hoffmann et al., 2011; McGinty 등, 2013). 마취는 이소 플루 란 (isoflurane, 0.5-3 %)으로 유도되고 유지되었다. 동물들은 수술 직전에 항생제 (Baytril)를, 수술후 24 수술을 받았다. Cannulated 어레이는 등쪽 NAc 코어 (bregma의 1.4 mm 앞쪽과 1.5 mm 쪽과 두개골의 6.5 mm 배 쪽)에 양측으로 이식되었습니다. 전극과 마이크로 드라이브는 두개골에 뼈 나사와 치과 용 아크릴로 고정하고 와이어 밀폐 장치를 가이드 캐 뉼러에 삽입하여 밀폐 장치의 끝이 가이드 캐 뉼러의 끝과 평평하게되도록했습니다. 수술 후, 두피를 감염을 막기 위해 Neo-Predef로 처리하고 동물 실험을하기 전에 1 주 회복을 허용했다. 수술 후 진통제로 동물에게 비 스테로이드 항염증제 인 케토 프로 펜 10 mg / kg을 투여했다.

약제.

SCH23390 및 raclopride는 Sigma에서 구입했습니다. 시험 당일에, 0.9 % 멸균 생리 식염수에 이들을 용해시킴으로써 약물을 새로 제조 하였다. 약물은 한 면당 1.1 μl 식염수에 233390 μg SCH0.55을, 측면 당 6.4 μl 식염수에 0.8 μg raclopride를 투여했다. SCH233390 및 raclopride는 각각 12 및 17.5 분 이상 주입되었습니다. 파일럿 실험에서 우리는 raclopride의 양측 주입시 12 분 동안 DS 응답 비율에 유의하지만 일시적인 효과가 있음을 발견했습니다. 따라서 효과를 연장시키기 위해 raclopride 주입 기간을 늘려 약리학 적 효과의 시간적 프로파일이 SCH23390의 것과 유사하게 만들었습니다. 기록 세션 당 단 한 번의 양측 또는 일방 주사가 이루어졌습니다 (하루에 한 세션). 모든 동물은 하나의 길항제를 적어도 한 번 양방향 주사하고 한 가지 (또는 여러 가지) 일방적 인 길항제 주사를 받았다. 일부 일 측성 길항제 실험 동안, 우리는 동시에 길항제를받은 반구에 반대쪽의 비히클 대조군으로서 식염수를 주입했다.

마이크로 인젝션 및 기록 절차.

동시 미세 주입 및 기록 장치는 이전에 기술되어있다 (du Hoffmann et al., 2011). 헤드 스테이지에서 이어지는 레코딩 케이블은 신호를 전기 생리 학적 레코딩 시스템으로 전달하는 중앙 보어 홀 (Moog)이있는 24 채널 전기 정류자에서 종단되었습니다. 두 개의 주사기가 챔버 외부에 위치한 단일 주사기 펌프에 장착되었습니다. 주사기의 유체 라인은 정류자 위에 장착 된 이중 채널 유체 스위블 (Instech Laboratories)로 이어졌습니다. 유체 라인은 스위블에서 정류자의 보어 구멍을 통해 내려와 기록 케이블을 따라 흐르고 두 개의 33 게이지 마이크로 인젝터에서 끝났습니다.

기록 세션 전에 마이크로 인젝터를 약물 용액으로 다시 채운 다음 동물의 가이드 캐뉼라에 삽입했습니다. 마이크로 인젝터 팁은 가이드 캐뉼라에서 0.5mm 확장되어 마이크로 인젝터의 팁이 전극 팁 아래에 있고 각 전극의 중심에서 ~ 670μm가되었습니다. 약물로 다시 채우기 전에 유체 라인과 마이크로 인젝터에 미네랄 오일을 채우고 오일-수성 계면의 수준을 표시하여 사후 약이 주입되었다는 확인. 마지막으로 헤드 스테이지를 동물과 연결하고 유체 라인을 녹음 케이블에 단단히 고정시켜 실험 기간 동안 마이크로 인젝터를 제 위치에 유지했습니다. 이런 방식으로 준비된 동물은 최소한 45 분의 기준 기간 동안 DS 작업을 수행 할 수 있었고, 그 동안 신경 활동이 기록되었다. 그런 다음 주사기 펌프를 원격으로 켜서 약물을 뇌에 주입했습니다. 주사는 동물을 다루거나 챔버 도어를 열 필요가 없었으며, 행동 ​​세션은 기준선, 주입 및 주입 후 기간 동안 방해받지 않고 계속되었습니다.

신경 전압 신호는 헤드 - 스테이지 증폭기 (단위 이득)로 기록되고, 10,000 번 증폭되며, 상용 하드웨어 및 소프트웨어 (Plexon)를 사용하여 디지털화됩니다. 우리는 379 쥐의 38 기록 / 주사 세션에서 15 뉴런으로부터 기록했다. 38 세션 중 7은 사전 주입 기준선 기간 동안의 행동 불량 또는 신경 세포가 안정적으로 격리 될 수 없기 때문에 폐기되었습니다. 따라서 우리의 신경 분석은 31 쥐의 322 잘 분리 된 뉴런에서 기록한 12 기록 / 주사 세션에 중점을 둡니다. 각 녹음 / 주입 세션 후, 전극 배열을 들고 microdrive은 뉴런의 새로운 인구로부터 기록하기 위해 ventrally 전극을 이동하기 위해 ~150 μm (microdrive 나사의 한 반 바퀴) 전진했다. 뉴런이 거의 또는 전혀 관찰되지 않으면 뉴런이 검출 될 때까지 어레이가 격일로 진행되었다.

분석.

데이터는 예비 주입, 사출 후 및 회복 기간으로 나누어 각각 길항제 주입 전 45 분, 주사 종료시부터 시작하는 40 분, 마지막 33 분 (2000 s)으로 정의했다. 각 세션 (총 지속 시간은 2-3 h). 사후 주입 기간은 약물이 양측으로 주입 될 때 약물이 가장 큰 행동 효과를 나타내는 시간에 해당합니다 (Fig. 1C).

 

그림 1.

DS-cued 접근 행동에 대한 도파민 수용체 길항제의 효과. A, DS 작업의 도식. B, 모든 행동 세션의 사전 주입 기간에 DS (주황색) 및 NS (파란색) 응답 비율의 중앙값 (점) 및 중간 분위 (세로선) ...

단일 장치의 분리는 주성분 분석을 사용하여 오프라인 분류기 (Plexon)를 사용하여 오프라인으로 수행되었습니다. 노이즈 수준 (<100–20μV)과 명확하게 구분되는 잘 정의 된 파형 (> 50μV)을 가진 장치 만 후속 분석에 포함되었습니다. Interspike 간격 분포와 교차 상관도를 사용하여 단일 장치가 서로 및 배경 소음으로부터 잘 분리되었는지 확인했습니다 (Neural Explorer 소프트웨어, Nex-Tech). 확인 된 스파이크의 타임 스탬프는 R 소프트웨어 환경에서 사용자 지정 루틴으로 분석되었습니다. 50ms 시간 빈에서 DS 및 NS 주위에 구성된 연동 시간 히스토그램을 사용하여 큐 유발 여기를 정량화하고 감지합니다. 피규어 2A, , 3,3, , 4,4, , 55A, , 66A, , 77A, , 88A및 and1010A-C. 뉴런이 유의미한 DS 유발 자극을 나타내는지를 결정하기 위해 각 큐 앞에 10 기준선 기간 동안 포아송 확률 분포 함수를 계산했다. 뉴런은 큐 발병 후 99와 50 ms 사이의 하나 이상의 50 ms 빈에서베이스 라인 발사 속도의 분포의 상위 200 % 신뢰 구간보다 높은 평균 스파이크 카운트를 나타낼 경우 DS가 흥분된 것으로 간주되었습니다. 사전 주입 기준선 기간에 상당한 DS 유발 성 흥분을 가진 뉴런의 경우, 50 ms의 평균 발사 속도는 DS로 잠겨 있었고 NS 발병은 각 세션의 각 기간에 대해 얻어졌으며 평균 및 중간 값 (도 2 2C-E, , 55A, , 66A, , 77A, , 88A, , 1010B,C) 발사 속도를 비교했다. 통계적으로 검출 가능한 NS 여기가있는 뉴런은 거의 항상 DS에 의해 흥분되기 때문에 [표시되지 않았지만 이전에보고되었다 (Ambroggi et al., 2011)], 중요한 DS 반응을 보이는 모든 뉴런에 대한 NS 반응을 분석했습니다. 달리 명시하지 않는 한, 모든 통계적 비교는 뉴런 윌 콕슨 랭크 합 테스트에서 사용되었습니다.

 

그림 2.

DS 유발 흥분은 이후의 보상 추구 행동을 예측하고 레버 근접을 인코딩합니다. A, 상당한 흥분성을 가진 145 뉴런에 대한 DS (오렌지 트레이스) 또는 NS (블루 트레이스)의 발병에 정렬 된 평균 사전 주사 주 당 이벤트 시간 히스토그램 ...

 

그림 3.

예제 뉴런은 D1 및 D2 길항제가 DS 유발 흥분을 감소시키는 것을 보여줍니다. 래스터와 해당 히스토그램은 DS 발병에 맞춰 정렬 된 네 가지 DS 흥분된 뉴런의 발사를 보여줍니다. 데이터는 시작 직전의 마지막 40 시도의 데이터입니다. ...

 

그림 4.

cue-evoked 여기에 대한 양측 도파민 길항제 주사의 효과는 시험 적으로 행동 효과를 예측합니다. A, C, 표시된 동일한 뉴런에 대한 레버에 도달하기 위해 쥐의 잠복기의 뉴런 인코딩에 대한 시험 별 분석 ...

 

그림 5.

D1 수용체 활성화는 DS 유발 흥분에 필요합니다. A사전 주사 기간에 상당한 DS 유발 성 여기와 함께 뉴런에 대한 DS 발병과 정렬 된 Peri-event 시간 히스토그램. 흔적과 구름은 평균 ± SEM 발사 속도를 나타냅니다. ...

 

그림 6.

D2 수용체 활성화는 DS 유발 흥분에 필요합니다. A, raclopride 주입 전의 기간에 상당한 DS 유발 흥분을 가진 뉴런에 대한 DS 발병과 정렬 된 Peri-event 시간 히스토그램. DS 유발 흥분은 양측에 의해 감소되었다 ...

 

그림 7.

D1 수용체 활성화는 NS 유발 성 흥분에 필요하지 않습니다. A사전 주사 기간에 상당한 DS 유발 동력을 가진 뉴런에 대해 NS 발병과 정렬 된 Peri-event 시간 히스토그램. 이러한 개체군은 완전히 중복되므로 같은 뉴런 ...

 

그림 8.

D2 수용체 활성화는 NS 유발 성 흥분에 필요합니다. A사전 주사 기간에 상당한 DS 유발 동력을 가진 뉴런에 대해 NS 발병과 정렬 된 Peri-event 시간 히스토그램. NS 자극은 양측 및 동측 조건에서 감소되었다 ...

 

그림 10.

식염수 주입은 DS 또는 NS 유발 성 흥분에 영향을 미치지 않으며 D1 또는 D2 수용체 활성화는 기준 발사율의 유지에 필요하지 않습니다. A, 식염수 주입 중에 기록 된 Single DS-excited neuron. 협약은 ...

럭셔리 그림 4, 우리는 레버에 도달하는 대기 시간에 대한 양측 길항제 주입의 효과가 시험별로 시험별로 DS 유발 여기의 크기에 대한 길항제의 효과와 상관 관계가 있는지 확인했습니다. 첫째, 우리는 길항제의 양측 주입 전에 상당한 DS 여기를 나타내는 모든 기록 된 뉴런에 대해 모든 시험에서 DS 발병 후 100에서 400ms까지 평균 발사 속도를 계산했습니다. 다음으로, 각 뉴런에 대해 DS 유발 자극의 시험 별 크기와 해당 시험에서 레버에 도달하는 쥐의 대기 시간을 비교하는 Spearman의 순위 상관 계수를 계산했습니다. 이러한 상관 관계는 다음의 히스토그램으로 표시되었습니다. 그림 4B,D. 모든 DS 재판은이 분석에 포함되었습니다. 동물이 레버를 누르지 않으면 10의 대기 시간 (큐 표현의 최대 길이)이 해당 실험에 할당됩니다. 우리는 위에 정의 된 사전 주입 기간 동안이 상관 계수를 계산했습니다. 우리는 1000에 의한 사후 주사 기간을 확대하여 양측 주입 후 동물이 반응 한 임상 시험에서 더 많은 샘플링 시간을 얻습니다. 개별 상관 관계의 중요성을 평가하기 위해 두 꼬리 점근선 t- 근사값은 정확한 p 순위가 순위 데이터에있는 경우 값을 계산할 수 없습니다. 그런 다음 쌍각 Wilcoxon 테스트를 사용하여 길항제 주입 전과 후에 상관 계수 분포의 중앙값을 비교했습니다.

NAc 뉴런은베이스 라인 발화율이 낮고 신뢰 구간의 하한이 매우 빈번하기 때문에 억제는 흥분보다 탐지하고 정량화하기가 훨씬 어렵습니다. 따라서 여기를 검출하는 데 사용 된 위에 설명 된 절차 외에도 큐 시작 후 연속 50 ms 시간 간격에서 발사 속도가 더 높아질 가능성을 정량화하기 위해보다 민감한 방법 인 수신기 작동 특성 (ROC) 분석을 사용했습니다 10의 정확도 기준선에서의 발화율과는 다릅니다. 이 분석은 사전 주입 및 사후 주입 기간에 대해 개별적으로 수행되었습니다. 각 bin에 대해 ROC 곡선 (AUC) 아래 영역을 계산했습니다. 0.5의 AUC 값은 사전 발화와 다른 점을 나타내지 만 0 또는 1에 가까운 값은 뉴런이 억제되거나 흥분되는 가능성을 나타냅니다. 편향되지 않은 방식으로 묘사하기 위해, 기록 된 뉴런의 전체 집단에 걸친 postcue 신경 활동, 발화 속도 및 AUC 값이 50 ms bins에 대해 계산되었다; 데이터를 부드럽게하기 위해 연속적인 AUC 계산을 위해 10 ms만큼 빈을 앞당긴다. 그 다음 평활화 된 AUC 값을 10 ms 분해능 (각 값은 다음 50 ms에서 AUC를 나타냄)으로 히트 맵으로 플로팅했다. 피규어 5B, , 66B, , 77B, , 88B및 and1010D,E.

다음으로, 겹치지 않는 50ms 빈에서 계산 된 AUC 값이 발화에 상당한 차이를 반영하는지 여부를 정량화했습니다. 각 빈에 대해 먼저 해당 포스트 큐 빈에서 precue 기준선 발사 속도와 발사 속도의 무작위 셔플에서 10,000 개의 부트 스트랩 AUC 값을 생성했습니다. 그런 다음 실제 AUC 값이 부트 스트랩 된 값의 분포에서 추출 된 양측 확률을 결정했습니다. 확률이 <0.05이면 빈에서 발생하는 것이 프리 큐 기준선과 크게 다른 것으로 간주했습니다. 마지막으로, 우리는 각 빈에서 precue 기준선 발사보다 상당히 크거나 적은 발사 속도를 가진 뉴런의 수를 세고이 값을 전체 인구의 일부로 플로팅했습니다 (도 2 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 99B,D, , 1010F,G).

 

그림 9.

보상 콘센트 입구에 정렬 된 신경 활동은 동측 또는 반대쪽 D1 또는 D2 길항제 주입에 의해 영향을받지 않습니다. A, C, ROC AUC 값은 다음과 같이 계산되어 표시됩니다. 그림 5B, 시간 저장소가 길거나 (200 ms) 정렬되지 않은 경우 ...

사전 주입 및 사후 주입 기간에 흥분되거나 억제 된 뉴런의 비율을 비교하기 위해 데이터 감소 접근법을 사용했습니다. 먼저, 각 뉴런이 상당한 흥분 또는 억제를 나타내는 큐 시작 후 50과 0 사이의 1 ms 빈의 분율을 계산했습니다. 다음으로, 우리는 예비 주입 및 사후 주입 기간에서 이들 분획물을 한 쌍의 Wilcoxon 시험과 비교했다. 사전 주입 및 사후 주입 기간 모두에서 빈에 중대한 변조를 나타내지 않은 뉴런은이 분석에서 제외되었으며 중요 빈의 중간 부분을 보여주는 플롯에 포함되지 않았습니다 (각 부분의 오른쪽에 도트 및 위스커 플롯 있음). 도 2 5C, , 66C, , 77C, , 88C, , 1010F,G). 이 절차는 post-DS 윈도우와 pre-DS baseline 사이의 활동에 차이가없는 많은 뉴런 집단의 영향을 제거했습니다. 이 모집단은 거의 관심이 없지만, 0을 향한 유의 빈의 중앙값을 편향시키고 주입 후 유의 한 빈의 비율이 감소하고 증가하는 것을 모호하게하는 많은 null 값을 제공합니다.

보상 리셉터클에 진입 한 후 발생하는 소비 관련 해고에 대해서도 유사한 분석이 수행되었습니다. 동물은> 5 초 동안 용기에 남아있는 경향이있었습니다. 따라서 상대적으로 긴 시간 간격을 캡처하기 위해 200ms 빈을 사용하여 결과를 표시합니다 (Fig. 9). 사전 주입 및 사후 주입 기간에 흥분 된 뉴런의 비율을 비교하는 시간대는 0에서 1.5까지 였지만 반면 0에서 5까지 억제에 대한 시간대가있었습니다. 그들이 더 일시적으로 경향이 있었기 때문에 더 짧은 분석 윈도우가 여기에 사용되었습니다. ROC 분석은 알버트 아인슈타인 대학의 고성능 컴퓨팅 클러스터에서 R에 대한 pROC 패키지를 사용하여 수행되었습니다.

작업 이벤트 외부에서 발생하는 "기저선"발사 속도를 비교하기 위해, 우리는 각 DS 사전 주입 및 길항제의 주사 후 10 s 빈의 평균 발사 속도를 비교했다. DS는 행동 세션 중 언제든지 거의 동일한 확률로 제시되기 때문에이 절차는 기본 발사 속도의 무작위 샘플링과 기능적으로 동일합니다. 뉴런은 상당한 DS 유발 성 흥분 (약물 주입 전)을 나타내거나 그렇지 않은 것으로 분류 된 다음 사전 주사 및 사후 주사 기간의 기준 발사율을 이들 그룹 내에서 한 쌍의 Wilcoxon 테스트와 비교했습니다Fig. 10H,I). 우리는 또한 DS 흥분 뉴런에 대한 선형 적합을 수행하고이 라인의 기울기를 단일 라인 (1의 기울기)과 비교했습니다.

동일한 주제에서 나온 데이터의 하위 집합에 대해 여러 비교가 수행 된 경우 (도 2 2C-E, , 55A,C, , 66A,C, , 77A,C, , 88A,C, , 99B,D, , 1010B,C,F,G), p 가치는 Bonferroni가 수정했다. 즉, p 값에 비교의 횟수를 곱한 값입니다. 수정 됨 p 값은 다음과 같이 유의 한 것으로 간주되었다. p <0.05. 다음을 제외하고 모든 수정은 계수 3으로 이루어졌습니다. 그림 2C-E, 요인은 2이었다.

비디오 추적.

실험의 하위 집합에서 쥐의 위치는 오버 헤드 카메라 (30 프레임 / 초) 및 컴퓨터 추적 시스템 (Cineplex; Plexon)을 사용하여 측정되었습니다. 시스템은 x 및 y 기록 헤드 스테이지에 부착 된 2 개의 상이한 컬러 LED의 위치. 이전에 설명한대로 (McGinty 등, 2013), 우리는 각 비디오 프레임에 대한 LED 위치 사이의 중심점을 설명하는 중심을 계산했습니다. 최대 10 개의 연속 프레임까지 누락 된 데이터 포인트는 선형 보간으로 채워졌습니다. 10 개 이상의 프레임이 누락 된 드문 경우에 데이터가 삭제되었습니다. 각 비디오 프레임에 대해 해당 프레임에서 중심 위치와 시간 창 ± 200ms 사이의 거리 SD를 계산했습니다. 이러한 SD 측정은 비디오의 해당 프레임에 대한 운동 지수 (LI)를 구성합니다. 로그 변환 된 LI는 바이 모달로 분포되어 있으며, 낮은 피크는 움직임이 거의 또는 전혀없는 시대를 나타내고 위쪽 피크는 이동을 나타냅니다 (드레이 (Drai) 등, 2000). 그런 다음 LI의 분포에 두 개의 가우스 함수를 맞추고 이동 임계 값을 이러한 함수가 가장 겹치지 않는 지점으로 결정했습니다.

움직임은 최소 8 개의 연속 프레임으로 정의되었으며, 이는 운동 마찰 임계 값보다 높은 LI를가집니다. 움직임의 시작 시간을 결정하기 위해, 동물이 큐 시작 시점에있는 DS 재판으로 분석을 제한 한 다음, 큐 온셋과 LI가 이동 임계 값을 초과 한 첫 번째 프레임 사이의 대기 시간을 계산했습니다도 2 1D-F, , 22B,D). 시도에서 식별 가능한 움직임이 측정되지 않은 경우 해당 시도의 지연 시간은> 10 초 (큐 프레젠테이션 길이, Fig. 1D). 그러한 시도가 분석에서 생략되었을 때도 유사한 결과가 얻어졌다 (데이터는 표시되지 않음). DS-cued movement latency distribution을 쥐들에 모아 놓았고 median과 Wilcoxon test를 비교 하였다. DS-cued 레버 방향 이동의 최대 속도와 평균 속도에 대한 대기 시간을 정량화하기 위해 쥐가 DS 발병에서 움직이더라도 레버 프레스로 끝난 모든 시도를 사용했습니다Fig. 1E,F).

조직학.

동물은 Euthasol로 심하게 마취시키고 염분 및 4 % 포르말린으로 심 신경 내로 관류시켰다. 직류 (15 μA)는 병변을 생성하기 위해 ~30에 대한 배열의 각 전극을 통과했다. 뇌는 제거되어 처리 될 때까지 포르말린에 저장되었습니다. 저온 유지 장치로 슬라이싱하기 전에 수일 동안 30 % sucrose에 담가 두뇌를 동결 보존 하였다. 절편 (50 μm)을 Nissl 물질에 대해 염색하여 캐 뉼러 및 전극 트랙 및 병변을 시각화 하였다 (Fig. 11).

 

그림 11.

안타고니스트 주사 부위의 조직 학적 재건. 그림은 NAc의 전후방 범위 (bregma에서 0.8 mm - 2.8 mm)의 대부분을 포함하는 쥐의 뇌의 두 개의 코로 날 섹션을 묘사합니다. 검은 점들 ...

결과

우리는 30를 평균하는 다양한 간격으로 2 개의 청각 자극을 갖는 쥐를 제시했다 : 보상 예측 DS와 NS (Fig. 1A; Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty 등, 2013). DS 동안의 레버 프레스는 큐를 종결 시켰고, 자당의 방울은 보상 용기로 들어갔을 때 전달되었다; 10 안에서 동물들이 반응하지 않으면, 보상 전달없이 신호가 종료되고 시험 간격이 시작됩니다. 이 기간 동안 그리고 NS 동안의 응답에는 프로그램 된 결과가 없었다. NSS는 항상 10이었습니다. 대부분의 DS에 반응하지만 소수의 NS에 반응하는 훈련 된 동물 (Fig. 1B)에 NAc 코어를 타겟으로하는 캐 뉼러 어레이를 이식 하였다. 실험하는 동안, 동물은 NAC 신경 활동이 기록 된 45 분전 사전 주사 기간 동안 작업을 수행했습니다. 다음으로, D1 수용체 길항제 SCH23390 또는 D2 / 3 길항제 raclopride를 양측 또는 일방적으로 NAc에 주입 하였다; 동물은 주입을 통해 그리고 최소한 75 분 후에 효과를 발휘하는 작업 비상 사태로 챔버에 남아 있었다.

이전 연구와 일관되게 (윤 (Yun) 등, 2004; 니콜라, 2010), NAc 코어에 대한 길항제의 양방향 주입은 동물이 반응 한 DS의 비율을 상당히 감소시켰다Fig. 1C, 어두운 회색 트레이스), 세션의 하위 집합에서 비디오 추적에 의해 측정 된 것처럼 이동을 시작하기위한 대기 시간을 증가 시켰습니다 (Fig. 1D, 회색 파선 흔적). 대조적으로, 동일한 투여 량의 일방적 주입은 DS 반응 비에 영향을 미치지 않았다 (Fig. 1C, 밝은 회색 트레이스), DS가 시작된 후 이동을 시작하기위한 대기 시간 (Fig. 1D, 주황색 주황색 트레이스) 및 레버 접근 중 지연 시간 또는 레버 접근 중 이동 속도 (Fig. 1E,F). 이러한 행동 데이터는 양쪽 대뇌 반구에서 D1 또는 D2 / 3 수용체의 차단이 심각하게 반응을 저해하더라도 단일 반구의 NAc 도파민이 행동을 유지하기에 충분 함을 보여줍니다. 이 해리는 행동이 손상 될 때 (양측 주사) 및 관찰되지 않는 경우 (일방 주사), 도파민 길항제가 신경 활동에 미치는 영향을 시험 할 수 있기 때문에 중요한 실험적 이점을 제공하여 관찰 된 변화가 잠재적 혼란을 배제한다 길항제 주입 후 신경 활동에서 행동의 변화에 ​​이차적이다.

우리는 322 쥐의 31 기록 / 주사 세션에서 12 NAc 뉴런으로부터 기록했다. 기록 된 뉴런의 대략 45 %는 DS 발표로 상당히 흥분했다. 이러한 흥분은 이전에보고 된 것과 유사한 특성을 나타 냈습니다 (윤 (Yun) 등, 2004; Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011; McGinty 등, 2013; 모리슨과 니콜라, 2014) : NS에 의해 유발 된 것보다 더 컸다 (Fig. 2A); 그들은 신호 개시 (~ 120 ms) 후 짧은 대기 시간에 시작하여 레버 지시 운동의 시작 전에 발생했다 (Fig. 2B); 이들의 크기는 행동 반응의 확률, 운동 개시 지연 및 레버 근접성과 상관 관계가 있었다McGinty 등, 2013; Fig. 2C-E).

D1 또는 D2 길항제의 양측 주입은 DS 유발 성 흥분의 크기를 급격하게 감소시켰다. 두 개의 예제 뉴런 (Fig. 3A,C),이 효과는 주입 직후의 분에서 가장 두드러 졌는데, 이것은 주사로 인한 큐 유발 행동의 최대 감소에 해당한다 (Fig. 3A,C, 파란색 래스터 및 히스토그램). 행동 효과가 회복되면 발화 반응도 회복됩니다 (Fig. 3A,C, 블랙 래스터 및 히스토그램). 이 패턴의 결과는 큐 - 여기 뉴런 (도 2 5A, , 66A, 양측 히스토그램 및 수염 플롯). 이러한 여기가 레버 접근 움직임의 활력을 설정한다는 가설을 뒷받침하며, 사전 주입 기간 동안 큐 유발 여기의 크기는 동물이 레버에 도달하는 지연 시간을 예측했습니다 (Fig. 4A,C, 왼쪽). 양측의 D1 또는 D2 길항제 주입 후, 이러한 대기 시간은 더 높은 값으로 현저하게 이동되었으며, 10의 큐 표현 내에서 전혀 반응이 없었던 경우가 종종있었습니다 (Fig. 4A,C, 왼쪽 및 오른쪽 대기 시간 분포). 놀랍게도, 비록 큐 - 유발 발사가 길항제에 의해 감소되었지만, 사후 주입 및 회복 기간 동안 행동 반응의 활력을 계속 예측했다 (Fig. 4A,C, 오른쪽 래스터 플롯). 이 관찰은 약물의 행동 및 신경 효과가 시험 적으로 시범 적으로 상호 연관되어 있음을 나타냅니다. 도파민 길항제에 의한 발화 감소가 클수록 레버에 도달하는 대기 시간이 길어지고 동물은 레버에 전혀 도달하지 못했다.

이 trial-by-trial 상관 관계의 일관성을 평가하기 위해, 각 큐 - 여기 뉴런에 대해, 여기의 크기와 레버를 누르는 대기 시간 사이의 Spearman 순위 상관 관계를 계산했습니다. 우리는 반응이없는 시련에 10의 대기 시간을 할당했습니다. 따라서이 시험에서 대기 시간은 최상위 순위에 묶여있었습니다. (DS-cued lever response가없는 시도가 분석에서 생략 된 경우에도 유사한 결과가 나타 났으 나 데이터는 표시되지 않음) 사전 주입 기간의 상관 계수와 병합 후 주입 / 회복 기간의 상관 계수를 비교했을 때, 의 계수는 두 기간 모두에서 음수였다. 더욱이 길항제는 중앙 계수에 유의 한 영향을 미치지 않았거나 더 많은 음의 값으로 분포를 이동시켰다 (Fig. 4B,D). 따라서 신호 자극 뉴런의 집단은 행동 반응 대기 시간을 안정적으로 예측할뿐만 아니라 주어진 시험에서 길항제에 의한 반응 대기 시간의 증가는 해당 시험에서 신호 유발 흥분에 대한 길항제의 효과에 의해 강력하게 예측됩니다. 이러한 결과는 단서에 대한 보상 추구 반응의 활력을 설정하는 내인성 도파민의 인과 적 역할에 대한 강력한 증거를 제공합니다. 도파민은 NAc 뉴런의 단서 유발 자극을 증가시켜 결국 레버에 대한 짧은 대기 시간 접근을 유발합니다.

이러한 결과의 또 다른 해석은 자극이 행동 반응을 추적 (또는 예측)하기는하지만 인과 관계가 아니기 때문에 감소 된 행동 유발 반응의 결과라는 것입니다. 이것이 사실이라면, 행동에 영향을 미치지 않는 방식으로 길항제를 적용하여 큐 유발 성 흥분을 감소시키지 않아야한다. 그러나, 두 개의 예제 뉴런 (Fig. 3B,D), D1 또는 D2 길항제의 일방적 주사는 일방 주사가 행동 수행을 변화시키지 않았음에도 불구하고 신호 유발 흥분의 크기를 현저하게 감소시켰다. 주입 된 NAc에 기록 된 큐 유발 (cue-evoked) 흥분을 가로 질러 평균 할 때 유사한 결과가 얻어졌다도 2 5A, , 66A, Ipsilateral histograms); 또한, 평균 데이터는 주사에 대칭 인 NAc에 기록 된 뉴런에서 큐 유발 (cue-evoked) 흥분이 영향을받지 않는다는 것을 보여준다도 2 5A, , 66A, 반대측 히스토그램). 주사에 동측의 큐 유발 동정의 감소가 행동 반응 확률의 작은 차이로 인한 가능성을 배제하기 위해 동물이 레버 프레스 반응을 나타내지 않은 모든 실험을 제외하고 분석을 반복했다. 유사한 결과가 얻어졌다 (데이터는 나타내지 않았다; p D0.05 및 D1 길항제 모두에 대해 <2, Wilcoxon). 이러한 결과는 신호 유발 흥분의 길항제 유도 감소가 손상된 행동 성능의 결과 일 가능성이 낮음을 나타냅니다.

큐 유발 성 흥분의 시간 특성은 뉴런을 통해 상당히 유사하지만, 발병 이후의 억제는보다 다양하며 전형적으로 흥분보다 늦은 발병 및 덜 고정 된 시간 경과를 나타낸다 (도 2 5B, , 66B). 단일 시간 창에 초점을 두는 억제 분석 (그리고 어느 정도까지는 흥분)은 따라서 신호의 상당 부분을 놓칠 수 있습니다. 또한, 표준 통계적 탐지 방법은 많은 NAc 뉴런의 속도를 포함하여 매우 낮은 기본 발사 속도에서 지속적으로 감소를 확인할 수 없습니다. 이러한 문제를 피하기 위해 우리는 기록 된 모든 뉴런에서 50 ms postcue time bins에 대해 bin에서의 발사와 precue baseline 사이의 차이를 나타내는 ROC AUC를 정량화하는보다 포괄적 인 접근법을 사용했습니다. DS 개시에 정렬 된 시간 저장소의 AUC 값에 대한 히트 맵 (도 2 5B, , 66B)는 D1 및 D2 길항제의 양측 및 동측 (그러나 반대측이 아닌) 주사 후 DS 유발 성 흥분의 감소가 거의 모든 큐 - 흥분된 뉴런에서 발음되었고 여기의 전체 시간 경과에 걸쳐 발생 함을 입증 하였다. 대조적으로, DS 발병 후 억제는 감소되지 않았다. 이러한 효과를 정량화하기 위해, 우리는 각 AUC 값이 무작위로 섞인 기준선 및 사후 저장통 발사율로부터 생성 된 AUC의 분포로부터 AUC가 표본 추출 될 가능성을 나타내는 부트 스트랩 된 p 값을 계산함으로써 기준치와 상당한 차이가 있는지 여부를 결정했습니다 (재료 및 행동 양식). 의미있는 뉴런의 비율 (p <0.05) DS 시작에 정렬 된 각 빈의 여기 또는 억제 (도 2 5C, , 66C, 각 칸에 왼쪽 플롯), 자극의 분율은 억제제의 양측 및 동측 주사에 의해 감소되었다. 이 해석은 통계적으로 1의 post-DS 창 전체에서 크게 흥분하고 금지 된 빈의 비율을 비교함으로써 확인되었습니다 (도 2 5C, , 66C, 도트 플롯). 따라서 DX 개시 후 흥분은 D1 및 D2 길항제 주입에 의해 감소되었지만 억제는 그렇지 않았다.

실제로, 유의 한 억제를 나타내는 뉴런의 수는 몇몇 유형의 주사 후에 증가 하였다 (도 2 5B,C, , 66B,C). 이러한 응급 처치는 양측성 길항제 주입의 행동 효과에 일관성이 없기 때문에 (예 : 양측 및 대 측성 후 발생한 것이지만 동측 D1 길항제 주입 및 양측 후 D2 길항제 주입이 아닌 경우), 따라서 그들은 길항제의 행동 효과를 설명하지 않습니다. 또한, 이러한 늦은 억제는 DS 발병 후 가장 현저한 ~600 ms이며, 제어 조건에서 목표 지향적 접근 행동의 ~50 %가 이미 시작된 시간이다 (Fig. 2B). 결과적으로, 창 발적 억제가 길항제에 의한 접근 개시 지연의 증가 또는 응답 확률의 감소에 기여한 것 같지 않다. 흥미롭게도, 대다수의 창 발적 억제는 대개 흥분이 끝날 때까지 DS 흥분된 뉴런에서 일어난다 (양측 D1 길항제 : 14 / 17 뉴런, 82 %, 동측 D2 길항제 : 11 / 16 뉴런, 69 %; 도 2 5B,C, , 66B,C), 이는 흥분성 반응의 길항제 - 유도 된 감소에 의해 가려졌고 DS- 흥분 된 뉴런의 발사가 접근 행동의 개시에 원인이된다는 가설을 뒷받침 할 가능성과 일치 하였다.

NS 프레젠테이션. 레버 프레스 응답을 거의 유발하지 못함 (Fig. 1B), DS에 의해 흥분된 동일한 뉴런에서 작지만 일정한 여기를 유발했다 (Fig. 2A). 놀랍게도, NS 유발 성 흥분은 D1 길항제에 의해 감소되지 않았으며,Fig. 7A) 또는 흥분된 뉴런의 수 (Fig. 7B,C). 대조적으로, D2 길항제 주사는 NS 유발 성 흥분의 크기 및 수를 감소시켰다 (Fig. 8). NS 유발 성 억제는 길항제 (도 2 7B,C, , 88B,C). 따라서 이러한 조건에서 D1 수용체 활성화는 NAc 뉴런이 두드러진 보상 예측 자극에 반응하여 큰 크기의 흥분을 생성하는 데 필요하지만 D2 수용체 활성화는 보상 예측 및 중성 자극 모두에 대한 반응에 필요합니다.

우리는 양측 주입 후 보복 추구 행동이 보강과 관련된 신경 과정의 중단이나 보상의 쾌락 적 처리로 인한 것일 가능성을 고려했다. 이러한 과정은 자당의 섭취 중에 억제되거나 흥분되는 NAc 뉴런의 모집단을 포함 할 수있다 (니콜라 (Nicola) 등, 2004b; Roitman et al., 2005; 타 하와 필즈, 2005). 동물은 일방적 길항제 주입 후 계속해서 보상을 얻었 기 때문에 보상 소비와 관련된 신경 활동이 도파민 수용체 활성화에 의존하는지 여부를 확인할 수있었습니다. 동물이 보상 용기에 들어간 후 5 초 동안 발사를 조사했습니다.이 기간 동안 보상 소비가 일반적으로 발생합니다 (니콜라, 2010). ROC 분석을 사용하여이 윈도우 내의 200 ms bins의 발생을 10 precue baseline과 비교했습니다. 결과 AUC 값의 열지도는 주사에 대한 동측 또는 반대측의 길항제 주사의 효과를 거의 나타내지 않는다 (Fig. 9A,C). 흥분 및 억제 된 뉴런의 비율은 길항제에 의해 영향을받지 않았다 (Fig. 9B,D), 이는 소비 관련 흥분과 억제가 도파민에 의존하지 않는다는 것을 강하게 시사한다. 50 ms bins를 사용하여 동일한 분석을 수행했을 때도 비슷한 결과가 나타났습니다 (데이터는 표시되지 않음).

관찰 된 결과가 길항제 이외의 다른 요인 (예 : 주사 또는 약물 전달체의 일부 성분으로 인해 야기되는 물리적 교란)으로 인한 가능성을 배제하기 위해 우리는 일부 실험에서 염분을 주입했습니다. 예제 뉴런 (Fig. 10A) 및 큐 - 여기 뉴런 (cue-excited neurons)을 통한 평균 여기Fig. 10B), DS 유발 된 흥분은 식염수 주사에 의해 변경되지 않았다; NS 유발 성 흥분은 또한 영향을받지 않았다 (Fig. 10C). 더욱이, 식염수 주입은 DS 또는 NS 발병 후 유의 한 흥분 및 억제를 나타내는 뉴런의 비율에 영향을 미치지 않았다Fig. 10D-G).

마지막으로 우리는 도파민 수용체 활성화가 NAc 뉴런의베이스 라인 발사 속도에 기여함으로써 큐 접근법 행동을 허용 할 수 있는지를 물었다. 이 가설에 부합하지 못하면 DX 흥분 또는 다른 NAc 뉴런의 기저 발화 속도에 대한 D1 또는 D2 길항제의 유의 한 효과는 없었다Fig. 10H,I).

토론

이러한 결과는 NAc 도파민이 환경 적 자극에 의해 유도 된 보상 추구 행동을 촉진시키는 메커니즘을 제안한다. 도파민 수용체 활성화는 큐 유발 (cue-evoked) 흥분을 촉진 시키며, 이는 보상 관련 대상에 대한 접근의 짧은 지연 개시를 촉진시킨다. 이 결론은 양측 도파민 길항제 주입이 운동을 시작하기 위해 잠복기를 증가 시킨다는 관찰에 의해 강력하게 뒷받침된다 (Fig. 1D), 큐 - 유발 된 흥분의 크기를 감소시켰다 (도 2 33â € <-6). 일방 주사가 DS 큐 행동을 변화시키지 않았기 때문에 감소 된 큐 유도 흥분은 행동 장애의 결과 일 수 없었다 (Fig. 1C-F), 주입 된 조직에서 DS 유발 성 흥분을 크게 감소시켰다 (도 2 3B,D, , 5,5, , 6) .6). 이러한 흥분은 NAc에서 가장 두드러진 신경 반응이었고 (기록 된 뉴런의 45 %에서 발생), 그들은 모두 운동 시작에 선행했다 (Fig. 2B) 및 더 짧은 레이턴시로 시운전시 더 큰 발사로 운동 시작 레이턴시 예측Fig. 2D()McGinty 등, 2013; 모리슨과 니콜라, 2014). 따라서, 큐 - 유발 자극은 도파민 의존적이며, 강력한 보상을 찾는 데 필수적이다.

우리의 결과는 큐 유도 자극과 NAc에서의 다른 형태의 신경 활동이 목표 지향적 움직임의 지연을 설정하는 신경 회로의 중요한 신호 일 가능성이 있음을 보여줍니다. 이 결론은 길항제가 큐 유발 형 억제, 보상 소비 관련 발사 또는베이스 라인 발화 속도를 감소시키지 않으면 서 큐 유발 형 흥분을 감소 시킨다는 관찰 결과이다. 더욱이, 길항제의 양측 주사가 흥분을 감소 시키는데 가장 효과적이었던 시도는 가장 큰 행동 장애를 일으킨 시도였다 (Fig. 4), 뉴런 인코딩의 감지되지 않은 다른 변화가 행동 효과의 원인이 될 가능성에 대해 강력하게 주장합니다. 따라서 우리의 데이터는 NAc에서 도파민 수용체 활성화, 큐 유발 흥분의 크기 및 보상 추구를 시작하는 동물의 대기 시간을 단단히 연결합니다.

이전의 연구는 NAc 큐 유발 성 흥분 및 억제를 감소시키는 VTA 불 활성화가 또한 동물이 큐 접근법 (cued approach behavior)윤 (Yun) 등, 2004). 그러나 그 연구는 이러한 변화가 간접 회로 효과 일 가능성을 제거하지 못했습니다. 여기에 우리는 기록 뉴런에 국부 도파민 수용체가 길항제 효과가 NAc의 도파민의 업스트림의 행동으로 인한 가능성을 제거하고, 큐 유발 동정에 필요한 것을 보여줍니다. 대조적으로, 큐 - 유발 된 억제가 VTA 불 활성화에 의해 감소되었지만 (윤 (Yun) 등, 2004), 국소 도파민 길항제 주사에 의해 감소되지 않았기 때문에, 이러한 억제는 NAc 내에서 도파민의 직접적인 작용의 결과 일 것 같지 않다.

DSN 유발 접종 행동과 DS 유발 발사에 대한 D1 및 D2 길항제의 효과는 현저하게 유사했다. 이러한 관찰은 D1 및 D2 길항제가 우리와 비슷한 용량으로 거의 구분할 수없는 행동 효과를 나타내는 NAc 미세 주입 실험의 긴 행과 일치합니다 (히로이 앤 화이트, 1991; 오저 (Ozer) 등, 1997; Koch 등, 2000; Eiler et al., 2006; Pezze 등, 2007; 렉스와 호버, 2008; 리아 오, 2008; 니콜라, 2010; Shin 등, 2010; Haghparast 등, 2012). 이 결과는 효과를 관찰하는 데 필요한 인젝 테이트의 길항제 농도 (mm)와 약물의 목표 (nm)에 대한 약물의 친 화성과의 대비와 함께 약물 효과가 특수한 것인지 여부에 의문을 제기합니다. 수용체에서의 유효 농도는 약물의 확산, 신진 대사 및 산화로 인해 주입 된 농도보다 상당히 낮지 만 이러한 과정의 결합 된 효능 및 시간 경과는 알려지지 않았다. 따라서 SCH23390과 raclopride의 행동 적 및 전기 생리 학적 효과는 도파민에 전혀 결속되어 있지 않은 하나 이상의 수용체에 결합하는 두 약물의 결과이다. 이 가능성에 반대하는 몇 가지 요인이 있습니다. 큐 - 유발 접근법은 SCH23390과 raclopride에 의해서뿐만 아니라 광범위한 스펙트럼의 도파민 수용체 길항제 인 flupenthixol을 NAc에 주입함으로써 (디 Ciano 외., 2001; 손더스와 로빈슨, 2012), VTA의 비활성화 (윤 (Yun) 등, 2004) 및 NAc의 병변에 의한 6- 하이드 록시 도파민 (파킨슨 (Parkinson) 등, 2002), catecholaminergic 섬유를 선택적으로 죽인다. 더욱이, 도파민 재 흡수 차단제, D1 또는 D2 수용체 작용제, 또는 도파민 방출 자 암페타민의 NAc 주사는 큐 방식의 확률을 증가시킨다 (Wyvell과 Berridge, 2000; 니콜라 (Nicola) 등, 2005; 뒤 호프만과 니콜라, 2013). 마지막으로, VTA 도파민 뉴런 (도파민 뉴런 활성화에 의해 의심 할 여지없이 유지되는 행동)의 광학 발생 자기 자극은 SCH23390 또는 raclopride의 주입에 의해 여기에 사용 된 것과 유사한 투여 량으로 NAc 내로 약화된다 (Steinberg 외, 2014). 내인성 도파민의 영향을 차단함으로써 SCH23390 및 raclopride가 cued approach를 취하지 않는다는 가정없이 이러한 각 결과를 설명 할 수있는 간단한 메커니즘을 생각하기는 어렵습니다.

또 다른 가능성은 길항제가 그들의 표적 수용체뿐만 아니라 표적 도파민 수용체에도 결합한다는 것이다. 10 μm 이하의 농도에서는 raclopride가 D1 유사 수용체에 결합하지 않습니다 (Hall 외, 1986); 더 높은 농도는 시험되지 않았다. 그러므로 raclopride는 우리와 다른 사람들에 의해 사용 된 mm 인젝 테이트 농도에서 D2 / D3 수용체에 특이적일 수 있습니다. 특히 확산, 대사 및 산화가 고려되었습니다. D23390 유사 수용체에 대한 SCH2 결합 상수의 추정치는 1와 5 μm 사이이다 (본, 2001; Mottola et al., 2002); 이 값은 SCH23390가 주사 농도에서 D2 / D3 수용체에 결합 함을 시사하지만, 도파민에 의한 D23390- 유사 수용체의 활성화 차단에서 SCH2의 기능적 효능은 알려지지 않았다. raclopride는 NS 유발 성 흥분을 감소 시켰지만 SCH23390은 약물이 다른 수용체에서 작용하지만 특이성을 명확하게 나타내지 않는다는 생각을지지하지 않았다. 그럼에도 불구하고 한 가지 또는 두 가지 약물 모두 DS 유발 성 흥분을 줄이기 위해 두 가지 수용체 유형을 차단하더라도 DS 유발 성 흥분에 적어도 하나의 도파민 수용체의 활성화가 필요하다는 결론과 완전히 일치합니다. 따라서, 약물 특이성에 대한 의문점이 아직 풀리지는 않았지만,이 질문은 도파민이 cue-evoked excitation을 증가시킴으로써 cued approach를 촉진한다는 우리의 주된 결론을 단지 약하게 만 약화시킨다.

사실 약물이 구체적으로 행동했다면 D1과 D2 / D3 길항제가 대다수의 큐 흥분 뉴런에서 큐 유도 발사를 감소 시킨다고하는 발견은이 수용체의 활성화가 동일한 뉴런에서 흥분과 상승적으로 이어진다는 것을 암시합니다. 반면 D1 및 D2 수용체는 NAc의 뉴런의 크게 분리 된 개체군에서 발견됩니다 (Albin et al., 1989; Gerfen 등, 1990), D1 수용체를 발현하는 NAc 코어 및 껍질 뉴런의 실질적인 비율은 D3 수용체에 대한 mRNA를 포함한다 (르 모인과 블로흐, 1996), 이들은 raclopride를 포함하여 D2 길항제에 의해 차단된다. D1 및 D3 수용체의 동시 발현은 도파민이 D1 또는 D2 / 3 길항제에 의해 차단되는 상승 효과에 의해 NAc 뉴런에서 여기를 촉진 할 수있는 가능성있는 기전을 제공한다 (Schwartz 등, 1998). 대안으로 (또는 부가 적으로) D1와 D2 (및 / 또는 D3) 수용체 사이의 상호 작용은 로컬 회로 수준에서 발생할 수 있습니다 (고토와 그레이스, 2005; Gerfen과 Surmeier, 2011). 예를 들어 도파민은 D1 수용체에서 작용하여 NAc 뉴런에 대한 GABA 방출을 감소시킵니다 (니콜라와 말 렌카, 1997; Hjelmstad, 2004), 가시 뉴런에서 D2 / D3 수용체의 활성화와 함께 흥분을 촉진 할 수있는 효과 (Hopf 등, 2003). 주목할 만하게,이 기계 장치는 도파민이 NAc 뉴런을 직접 자극하지 않으며 오히려 글루탐산 입력에 대한 반응으로 흥분성을 증가 시킨다는 것을 가정한다. 따라서 그들은 왜 큐 유발 성 흥분이 도파민 길항제에 의해서뿐만 아니라 기저부 편도선과 전두엽 피질의 불 활성화에 의해서도 차단되는지 설명 할 수있다. (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa 등, 2008), 둘 다 glutamatergic 투영을 NAc에 보냅니다 (Brog 등, 1993).

SCH23390과 raclopride 효과 사이의 유사점과 차이점은 phasic 및 tonic dopamine을 포함하는 2 개의 대조 신경 메커니즘의 결과 일 수 있습니다. D1과 D2 / D3 길항제는 모두 DS 유발 성 흥분을 감소 시켰으므로 같은 뉴런에서 발생하는 더 작은 NS 유발 흥분은 D2 / D3 길항제에 의해서만 감소되었다도 2 8, , 9), 9), 도파민은 D1 수용체의 활성화를 통해 자극 값의 인코딩을 촉진하지만 D2 / D3 수용체를 통해 모든 신호에 대한 반응을 촉진합니다 (귀중한 결과와 관련이 있는지 여부와 상관없이). 이것은 중성 신호보다 보상 예측에 의해 NAc에서 유도 된 더 큰 위상 도파민 과도 전류 때문일 수 있습니다 (Phillips et al., 2003; Roitman et al., 2004). D2 / 3 수용체는 D1 수용체보다 높은 도파민 친화도를 가지므로 작은 NS 유발 도파민 과도는 D2 / 3 수용체 만 활성화 시키는데 충분하지만 보상 예측 적 DS는 도파민 농도를 D1 수용체를 활성화시키는만큼 높일 수 있습니다 (그레이스, 1991).

대안으로, 큐 유발 동정의 크기는 위상 도파민보다는 강장제에 의해 조절 될 수있다. 토닉 도파민 수치는 활동하지 않을 때의 기회 비용을 반영합니다 (Niv 등, 2007), operant 성능의 활력을 설정합니다. 따라서, 충분히 높은 토닉 도파민 수치가 달성되면, 충분한 도파민 수용체가 활성화되어 큐 - 유도 자극을 촉진시키고 보상 - 추구 접근법의 지연을 감소시킬 수있다. 유사한 메커니즘이 NAc 도파민의 잘 알려진 노력의 높은 수준의 노력을 요하는 uncued operant task의 수행에 잘 알려져있다.Salamone and Correa, 2012), 도파민 파괴로 인해 지연 시간이 길어서 수술 진료실에 접근합니다 (니콜라, 2010). 기회 비용과 도파민 수치가 높을 때 NAc 신경 세포를 자극하여 암시 적 외부 신호 (예 : 레버의 시력) 또는 내부 단서 (예 : 타이밍 또는 기아로 인한)를 유발할 수 있습니다.

요약하면, 특정 약리학 적 메커니즘에 관계없이 NAc 도파민은 NAc 뉴런의 자극을 두드러진 환경 자극으로 높임으로써 보상 추구 행동을 촉진한다는 것을 보여줍니다. 이 자극의 크기는 접근 응답을 시작하기 위해 피험자의 대기 시간을 설정합니다. 이 메커니즘을 통해 도파민은 신호받는 보상 추구의 활력과 확률을 모두 조절합니다.

각주

참고자료