Optogenetics кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- менен тинейджер D2 кабылдагычтарга айтып accumbal орто бадал нейрондордун ролун билүүгө болот (2014)

Баруу:

жалпылаган

Узакка созулган, ядро ​​accumbens (УАК) ичинде дары-жасалма көнүктүрүү дары-арачылык кылган жаман жүрүм-салым кошуу үчүн сунушталган. Бул жерде биз кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- чажыт орто бадал нейрон ролун (MSNs) тинейджер D2 кабылдагычтарга билдирген (D2Rs) изилдөө үчүн эл optogenetic ыкманы колдонушат. Adeno-байланышкан ээледи багыттар channelrhodopsin-2 коддоо (ChR2) D2R-CRE transgenic чычкандардын НАК салынып берилди. Бул бизге тандап НАК жылы D2R-MSNs photostimulate жол берген. D2R-MSNs кошуна MSNs жылы D2R-MSN менен photostimulation Тоскоол болуучу postsynaptic заряддарды (IPSCs) статуя, жергиликтүү Тоскоол болуучу схемаларды түзөт. НАК D2R-MSN менен Photostimulation бододо, баштоо да кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- билдирүүгө да таасирин тийгизген. Бирок, дары-дармек алуу мезгилинде photostimulation кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- эркбилдирүүсүнө начарлагандыгынын. Бул жыйынтыктар боюнча НАК D2R-MSNs алуу айынан пластикалык негизги ролду ойнойт, дары токтотулгандан кийин адатым өбөлгө түзүшү мүмкүн экендигин көрсөтүп турат.

Keywords: optogenetics, орто бадал нейрондор, тинейджер D2 кабылдагычтар, кокаин, наркомания ооруулары

тааныштыруу

Тинейджер (DA) белги сыйлык күтүп жана максатка багытталган жүрүм-туруму менен байланыштуу (даанышман, 2004; Goto жана Грейс, 2005; Berridge, 2007). dopaminergic оорулардын, ошондой эле белгилүү ооруларынын бири, наркомания ооруулары (Робинсон жана Berridge болуп саналат 1993, 2003). наркотиктик заттар кайталап таасиринен кийин, ийкемдүү өзгөрүүлөр DA mesolimbic жолуна молекулярдык жана уюлдук деъгээлде болушу; Бул милдеттүү дары-издөө жана дары-алуу жүрүм-туруму олуттуу терс кесепеттерин карабай сакталып (Thomas .Удаалаш болгон башаламандыкты жугузса, өнөкөт болуп дары көз карандылык, алып келиши мүмкүн. 2008; Бату, 2013). mesolimbic dopaminergic системасында орун алып өзгөртүүлөрдү мүнөздөлүшү наркоманиянын түшүнүү үчүн ушундай ачкычы болуп саналат.

Тинейджер D1 кабылдагычтар (D1R) жана D2 кабылдагычтар (D2R) жогорку striatum орто бадал нейрон (MSNs) менен берилет. Ал узак мөөнөттүү дары-жасалма кайра жасоого ventral striatum-жылы, жакшы ядро ​​accumbens (УАК) катары белгилүү болгон, көз каранды, ошондой эле дары-көздөгөн жана көндүм жүрүм-(Есиндеме жана Nestler өнүктүрүүгө салым деп божомолдошот 2011; Smith ж.б.. 2013). ventral tegmental аймактан Dopaminergic клетка органдар, негизинен, НАК innervate. НАК ичинде клеткалардын ичинде 95% төрт негизги мээ аймактарынан excitatory салым кабыл MSNs, булар: prefrontal борбору, Hippocampus, basolateral amygdala жана .Гипоталамус боюнча ventral subiculum (Sesack жана Грейс, 2010; Luscher жана Суши, 2011). , Midbrain түздөн-түз жолду MSNs D1Rs жана долбоорду билдирип DA аймактарында, ошондой эле кыйыр түрдө жолду D2Rs жана долбоорду ventral pallidum үчүн (Kreitzer жана Кабуки билдирүү MSNs: NAC ичинде MSNs эки негизги ойлош бөлүүгө болот 2008; Sesack жана Грейс, 2010; Luscher жана Суши, 2011; Smith ж.б.. 2013). MSN GABAergic болгондуктан, MSNs нейрондордун жандандыруу, ошондой эле GABAergic (Chevalier жана Deniau алардын ылдый максаттарды токтотот, 1990). Ошондуктан, D1R-MSNs жандандыруу анда сыйлык байланыштуу жүрүм-турум (Luscher жана Кабуки жөнгө салууга өбөлгө түзөт midbrain DA нейрондор козгойт, 2011; Bocklisch ж.б.. 2013).

Бир клетканын-түрү белгилүү тартибин CRE recombinase билдирип генетикалык инженердик чычкандар менен акыркы изилдөөлөр кокаин көз карандылык жүрүм-жылы D1R-MSNs жана D2R-MSNs үчүн ар кандай ролдорду ачып бердим. Мындай чычкандар тандап D1R-кат же D2R-кат бурмалоого конкреттүү токсиндердин, optogenetic иш же DREADD (долбоорлоочу кабылдагычтар бир гана дизайнер дары жандандырылган) генетикалык даректүүлүгүн берет. Бул ыкма жаман жүрүм-жылы MSNs ролу тууралуу бир пикирге келди: D1R-MSNs, кыязы, жаман жүрүм-турумуна түрткү берет жана дары-дармекке жасалма жаман жүрүм-өнүгүшүнө эч кандай өзгөчө ролу (же Тоскоол болуучу ролу) D2R-MSNs үчүн сунуш кылынган, ал эми (Hikida .Удаалаш. 2010; Lobo ж.б.. 2010; Өлгөндөр менен ал. 2011; Бок .Удаалаш. 2013). эки MSN калкынын ген сөз Кокаин таасир, кыязы, кичинекей өзгөртүүлөрдү жана өзгөртүүлөрдү алдыруучу (Lobo ж.б.. 2010; Lobo жана Nestler, 2011; Grueter ж.б.. 2013). ал D1R-MSNs жана D2R-MSNs кокаин-арачылык кылган жаман жүрүм-каршы ролду ойнойт окшойт да, D2R-MSNs так ролу так эмес.

Буга чейин ал D2R Knockout (KO) чычкандар нормалдуу кокаин-арачылык кылган жүрүм-турумдук маа- кокаин умтулуу сыяктуу жүрүм-турумуна, D2R жоктугуна байланыштуу маселе боюнча гана бир аз тёмёндёё менен (Бату .Удаалаш өзгөрүүлөр көрсөтүлдү., 1995; Chausmer ж.б.. 2002; SIM-и ал. 2013). Бирок, дары-дармек алуу учурунда стресс таасири D2R KO чычкандардын кокаин-жасалма жүрүм-турумдук лугун, ошондой эле кокаин-издеп, көндүм жүрүм-сөз айкашы басып (Sim .Удаалаш. 2013). НАК жылы D2R салыштырма плей-ылдый базалдык буту ишин да кокаин-жасалма жүрүм-турумдук лугун, бирок кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- билдирүүгө тоскоол болуу үчүн стресс мүмкүнчүлүгүн ыйгарат кылат (Sim .Удаалаш таасир этпейт. 2013). Бул жыйынтыктар абдан НАК жылы D2R тосуу кокаин-арачылык кылган жүрүм-турумдук маа- тоскоол болбойт деп ойлойм. Тескерисинче, ал D2R NAC менен кокаин умтулуу жана көндүм жүрүм-өсүшүнө алып коюу учурунда стресс-себеп кичинекей өзгөртүүлөрдү жөнгө салуу жагынан айырмаланган ролду ойнойт (Sim .Удаалаш көрүнөт. 2013).

Бул жерде биз мындан ары кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- чажыт D2R-MSNs ролун баалоо optogenetics колдонушат. мээ сындырым нан менен биз D2R-MSNs боюнча photostimulation кошуна MSNs тартуу НАК ичинде жергиликтүү Тоскоол болуучу тетиктерге кыймылга экенин байкадым. НАК D2R-MSNs боюнча Photostimulation бододо, баштоо да кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- билдирүүгө да таасирин тийгизет. Бирок, дары-дармек алуу мезгилинде НАК D2R-MSNs боюнча кайталоо жандантуу кокаин айынан жаман жүрүм-коколой башы. Биздин жыйынтыктар НАК боюнча D2R-MSNs алуу айынан пластикалык негизги ролду ойнойт, дары токтотулгандан кийин адатым өбөлгө түзүшү мүмкүн экендигин көрсөтүп турат.

Материалдар жана ыкмалар

чычкандар

бир C2Bl / 57 алкагында D6-CRE BAC transgenic чычкан MMRRC (Мутант Mouse Регионалдык ресурстук борборлордо, B6.FVB (CG) -Tg (Drd2-CRE) ER44Gsat / Mmucd) алынган. жүрүм-турумдук эксперименттерде D2-CRE transgene жетишпеген ОДНОПОМЕТНИКИ D2-CRE чычкандардын башкаруу катары пайдаланылган. Чычкандар температурасына жана нымдуулугуна туруктуу шарттарында белгилүү бир козгогучу-эркин тоскоолдук мекемеде сакталып калган, ал эми бир 12-ч жарык, 12-ч караңгы тартиби. Animal сактоо жана ташуу Корея окуу жана KIST институттук Animal сактоо жана колдонуу комитеттери тарабынан бекитилген ченемдерге ылайык жүргүзүлгөн.

Virus багыты даярдоо

pAAV-EF1a-ОПО-hChR2 (H134R) -EYFP-WPRE марттык Karl Deisseroth менен камсыз болгон (Stanford Univ.). AAV даярдоо үчүн, HEK293T клеткалары DMEM каражаттарында антибиотиктер жана FBS менен түшүмүн алышкан. күн transfection алдында 90-см тамактануучу 10% айкашуусу тышкары төрт плиталар беш 15-см даамдары көздөй капталган жана 18-22 ч же 60 чейин% аралашуудан 70 үчүн инкубатор болгон. HEK293T клеткалары pAAV-ОПО-ChR2-EYFP, pAAV-DJ жана pHelper jetPEI transfection колдонуп реагенттерди менен transfected алынган (QBiogene). ДНК / DMEM / PEI коктейли чуркашып жана 20 мүн бөлмө температурасында инкубатордо болгон. инкубаторлордун кийин, transfection аралашмасы ар 15 см табактын кошулду. Transfected клеткалар 48 0.5% натрий deoxycholate менен инкубатор жана transfection кийин ч (Сигма; D6750) мөмө жана 50 даана / мл benzonase нуклеаз (Сигма; E1014) 37 ч үчүн 1 ° С. 3000 боюнча centrifuging тарабынан уюлдук сыныгы тактысынан түшүргөндөн кийин 15 мүн г ×, supernatant бир 0.45 мм PVDF чыпка (Millipore) аркылуу чыпкаланган болгон. AAV- DJ бөлүкчөлөрдүн тазалануу HiTrap гепарин туугандык тилке (GE Саламаттыкты сактоо) колдонуу менен аткарылган. AAV топтоо үчүн Amicon абдан 15 бир 100,000, молекулалык масса токтотулушунан менен качуу чыпкасы бөлүктөрү колдонулган. Топтолгон вирус aliquoted жана -80 ° C сактоо тоңуп калган. акыркы орунду ээледи шогырлануы 3 ~ 6 × 10 болду12 Ар бир AAV үчүн мл күнүнө вирус бөлүкчөлөр.

Stereotaxic ийне жана оптикалык була жайгаштыруу

Жаныбарларга дене салмагынын граммына 1.6 л Золетил жана 0.05 µл ксилазин (Ромпун, Байер) сайылып, стереотаксикалык аппаратка салынган (David Kopf Instruments, Tujunga, CA). Вирустарды сайуу үчүн 31 калибрлүү шприц ийнеси колдонулуп, эки ульт вирусту NAcка 2 ° бурч менен (AP +0; ML ± 1.7; DV .1.3) 4.5 ул / мин ылдамдыгы менен эки тараптуу куюшту. Ийне сайгандан кийин ийне 0.1 мүнөт ордунда калтырылып, акырындык менен тартылып алынган. Имплантациялоо үчүн була-оптикалык канюля циркония ферруласынан (диаметри 10 мм жана узундугу 1.25 мм) жана оптикалык буланын жалпак учунан (диаметри 4.5 мкм) турган. D200-MSNлерди жарык кылуу үчүн була-оптикалык кануланы NAcке имплантациялоо вирустарды сайгандан кийин токтоосуз жүргүзүлдү. Оптикалык-оптикалык каннулду имплантациялоо координаттары 2 ° бурч болгон (AP +0; ML ± 1.7; DV -1.35) NAcты бутага алуу үчүн. Оптикалык буланы бекитүүгө жардам берүү үчүн, эки бурама була-оптикалык канюляны имплантациялоочу жердин арткы бөлүгүнө баш сөөгүнө бекитилген. Оптикалык-оптикалык кануланы баш сөөгүнө бекитүү үчүн C&B Superbond (Sun Medical) баш сөөктүн тегерегине кануланын түбүнө тегизделген. C&B Superbond катып калгандан кийин, канюля кармагычтан бошотулуп, тиш цемент (Poly-F, Dentsply) кануланын жана бурамалардын айланасына сүйкөлгөн. Канюляция болгон жердин айланасын кесүү үчүн, Ветбонд ткани желими (4.2 M, 3) колдонулган. Имплантациядан кийин чычкандарга тери астына 7003449 күн катары менен антибиотиктер (Энрофлоксацин, 5 мг / кг, q 12 с) жана анальгетиктер (Карпрофен, 5 мг / кг, q 24 с) сайылды.

бододо, photostimulation

А 200 мкм жамаачы жип бир каптоочунун колдонуп өнөкөт implantable оптикалык байланыш тышкы бөлүгүнө байланыштуу болгон. Оптикалык була бир FC / PC көк лазер Diode адаптер (473 нм, MBL-III 473-150 MW) жана жарык крупа бир сигнал берүүчүгө (BNC 575) аркылуу алынган менен камакка алынган. ChR2-билдирүү нейрон photostimulation үчүн дем парадигмасы 20 Hz жыштыгы, 5 мс кагуусу мөөнөтү жана жарык күчү 2-5 MW болчу. патч-корд таркагандан Light бийлик электр прибор (PM100D) бир S121C жарык сенсор менен менен өлчөнгөн.

Жүрүш-талдоо

жашы 2-11 апта болгон electrophysiological талдоого кабылган чычкандардын тышкары, жүрүш-эксперимент, жашы 13-5 жума эркектердин D6-CRE чычкандар менен жүргүзүлгөн. Жашы-дал D2-CRE жана CRE терс башкаруу чычкандар илдетти ийне менен жана жекече бир жайда жана жүрүш-сыноо чейин сөөктөр менен Хоккайдо уруксат берилди. Ар бир иштөө, чычкандарга эксперимент эксперименталдык бөлмөсүнө түшкөнгө чейин 60 мин көнүгүшүп жол жана стресс өткөрүлүп берилди (эксперименталдык бөлмөнүн жарыгы 70 люкс болгон) үчүн. Ар бир сынамык аппараты ар кандай мүмкүн болгон жыты төлөтүүгө алып эксперименттердин ортосунда 70% этил менен тазаланды.

Кокаин маа-

кокаин маа- козгоо үчүн, чычкан 3 катары күн, андан кийин наборун же кокаин менен саюу үчүн туздуу сайма (IP) үчүн имаратта өрт чыкты (15 мг кг-1, IP) 5 күнгө. Чычкандар intraperitoneally (IP) кокаин гидрохлориддин (Джонсон Mattney, Эдинбург, Улуу Британия) менен да наборун эриген (0.9% NaCl) же 30 G ийне менен какырыкты ийне болгон. Ошол замат ар бир дозасы сайылгандан кийин, чычкандар 30 мүн ачык-талаа бөлмөсүнүн горизонталдык буту иш тестирлөөдөн өтүштү. лугун козгоо жана көрсөтпөө жөнүндө photostimulation күчүнө өлчөө үчүн (Figure (Figure​​​5), 5), Чычкан көк жарык жарык эки тараптуу үй торунун 3 мин учурунда төрт 30-мин мөөнөткө НАК көздөй эки була-оптикалык жамаачы жип аркылуу берилди. чычкан сөөгү жайгашкан була-оптикалык cannula алынган жамаачы чынжырлары салынды, чычкандарга, жок эле дегенде, 10 мин эс берилген болчу. Чычкандар анда кокаин же какырыкты да куюшуп (КАП 1d-Мир 5d). лугун башталгандан кийин, кокаин наборун кандай жумшалбаса 14 күн кайтарылып алынган. Бул чакыртып алуу мезгил ичинде эч кандай photostimulation колдонулган. кокаин үчүн жүрүш-туруш маа- жөнүндө сөз айкашы андан кийин дарыны кыйынга дозасын сайыъыз чечкиндүү болгон (10 мг кг-1, IP) сүрөттө көрүнүп тургандай НАК боюнча photostimulation кийин Figure5A.5A. кокаин алуу мезгилинде photostimulation болгон таасирин аныктоо үчүн (Figure (Figure6), 6), Чычкан сүрөттө үчүн жогоруда айтылгандай, маа- үчүн эле протоколго (дуушар болду Figure5) 5photostimulation тышкары) берилген. кокаин маа- башталгандан кийин, photostimulation НАК 1 күндөрү жалпы алуу мезгилинде 14 ч сайын сүйкөлгөн. алып коюу 14 күндөн кийин чычкандардын бардык топтору кокаин кыйынга дозасы куюшуп, (10 мг кг-1).

Figure 1 

ядросу accumbens орто бадал нейрон тандап photostimulation. (A) AAV-ОПО-ChR2-EYFP ээледи багыттарды көрсөтүү менен НАК D2R нейрондордо ChR2 керектүү сөз. шкала барлар: негизги көрсөткүч 1 мм: кошуу, 200 мкм. (B) Confocal сүрөттөр ...
Figure 2 

D2RCre-MSNs боюнча Photostimulation жергиликтүү Тоскоол болуучу схемаларды айдайт. (A) Confocal тирүү НАК үзүм, ChR2 айтууга эмес, бир боёк-толуп нейронду жана көрсөтүү кошуна клетканын бейнеси (жебенин) ChR2 билдирди жана photostimulated мүмкүн. (B) МКПС ...
Figure 3 

НАК клеткалардын касиеттери. (A) Alexa 594 толуп нейрон эки .Толкундар химиялык сүрөтү. (A1) , ChR2 + / AP топтун бир нейронду көрсөтөт, ал эми (A3) ChR2- / МКПС топтун бир нейронду көрсөтөт. (A2) жана (A4) жогорку рендерлеп сүрөттөрү да бар ...
Figure 4 

базалдык таяныч иши жөнүндө КР УАК D2-MSNs жылы-бододо, optogenetic туташуу Effects менен. (A) Була-оптикалык cannula эки тараптуу киргизгенден кийин D2 CRE чычкандардын Sagittal көрүнүшү менен НАК саюу AAV-ОПО-ChR2-EYFP. 473 нм көк жеңил дем берүү ...
Figure 5 

D2-MSN тогошуусуна кокаин үчүн маа- учурунда Effects. (A) кокаин үчүн маа- козгоо жана сөз учурунда D2-MSNs сүрөт-стимулдаштыруу үчүн эксперименттик схемасы. Көк-жарык жарык (2 ~ 5 MW, 5 мс, 20 Hz) төрт жеткирилди ...
Figure 6 

D2-MSN ишке кайталап кокаин таасири менен коюу учурунда Effects. (A) кокаин үчүн каражаттарды алууда D2-MSNs сүрөт-стимулдаштыруу үчүн эксперименттик схемасы. Көк-жарык жарык (2 ~ 5 MW, 5 мс, 20 Hz) сегиз 3-мин мөөнөткө жеткирилди ...

Immunofluorescence жана confocal лазер микроскопту

immunofluorescence үчүн, чычкан Zoletil (Virbac, 1.6 μl / г, intraperitoneally) жана 0.05 μl / г Rompun (Байер) жана чыпкасы-арылтуу 0.1 M PBS 4% колдонуп жазуу менен paraformaldehyde менен эле иштеген / PBS чечим (Сигма) менен Эллисон алынган. Мээ алынып жана жогоруда муз муздак fixative менен 4 ч үчүн кийинки белгиленген. Баткен 30% сахароза / 0.1 M PBS 2 күн бою анан данып болгон. Баткен, анан токтотуп жана 40-мкм-коюу катары coronal бөлүмдөрү бир cryostat (Leica CM 1900, Германия) боюнча даярдалган. Рубрикалар (40 мкм) 1 ч 0.1 M PBS 5% камтыган кадимки улак кан жана 0.2% Triton X-100 жана коен polyclonal каршы D2R (1: 500, Millipore, AB5084P) менен инкубатордук үчүн бөгөттөлгөн 4 ° С да түн. PBS 0.2% Triton X-100 камтыган орындары кийин, үлгүлөр 1 ч менен Alexa Fluor 568 теке каршы коен IgG үчүн ТРнын боюнча инкубатор болгон (1: 500; молекулярдык иш козгобойт, Юджин, ЖЕ, АКШ) жана 0.2 μl / мл 4, 6-diamidino-2-phenyl--индол HCL (DAPI; Сигма, Сент-Луис, MO, АКШ) PBS жылы 1% камтыган кадимки улак кан жана 0.2% Triton X-100. терс көзөмөл катары, үлгүлөрдү DAPI жана орто греч инкубатордо болгон. Рубрикалар бир C1 планы Apo × 40 / 1.4 суу confocal лазер сканер системасынын (LSM 700, дүрбүсү менен, Берлин, Германия) кароого алынган.

Ядродогу Electrophysiology жана photostimulation accumbens окуусунун

Чычкандар ChR4-EYFP оптималдуу сөздөр жетишүү үчүн, 2 жума вирус сайган тажрыйба жасоо үчүн колдонулган. Чычкандар анда Эллисон, жана катуу кармаган мээ бүдүрчөлөр даярдоо үчүн чириген жок. Мээ тез алып, ошол замат (мм) камтыган муз муздак кесүүчү чечүү жайгаштырылган 250 сахароза, 26 NaHCO болду3, 10 D-глюкоза, 3 Myo-inositol, 2.5 KCL, 2 Na-кайра карату, 1.25 Нкм2PO4, 0.5 Аскорбин кислотасы, 1 Kynurenic кислотасы жана 7 MgCl2 95 менен оргуп чыккан% O2/ 5% CO2 (РН = 7.4). НАК камтыган Coronal мээ сыра (250 мкм коюу) бир vibratome колдонуу менен даярдалган (Leica VT 1200 S), анан gassed жасалма, жүлүндүн суюктугу (ACSF) (мм) камтыган инкубатордо болгон: 11 D-глюкозаны, 125 NaCl, 25 NaHCO3, 1.25 Нкм2PO4, 2.5 KCL, 1.25 MgCl2 жана 2.5 CaCl2 34 ° 1 ч үчүн С жазуу алдында. Сыра анан чумкутулуунун жазуу бөлмөгө өткөрүп берилген Оо менен2-saturated ACSF чечим тынымсыз superfused болду. НАК жана VTA клеткалар бир 2-.Толкундар микроскоп (Olympus FV1000 MPE, Токио, Жапония) бир 25X сууда чөмүлтүлүү призмасынан окусак жана Infrared DIC оптика менен жабдылган колдонуу менен ченеп чыкты. Жан-клетка жамаачы бириктируу жаздыруулар НАК клеткалардын бир Multiclamp 700B акыга жана Digidata 1440A Digitizer менен (молекулярдык түзмөктөр, LLC) алынган. Берилиштер pCLAMP 10.2 программалык каражаттарды пайдалануу менен жана андан ары Clampfit 10.2 программалык (молекулярдык түзүлүш, LLC) жардамы менен талданды тандалып алынган. Patch электроддор 3-5 MΩ (мм) камтыган ички чечүү толуп ортосундагы реостаты менен: 130 K-глюконат, 2 NaCl, 2 MgCl2, 20 HEPES, 4 Na2ATP, 0.4 Na3Аккорды, 0.5 EGTA жана 10 Na2- фосфокреатин, рН 7.3ке чейин, 1 NOH колдонгон. Бикукуллин (10 µM) эксперименттердин чакан бөлүгүндө GABA рецепторлорун бөгөт коюу үчүн мээ тилимине ваннага салынды.

ChR2-EYFP көрсөтпөө НАК клеткалар бир жарык булагы (460 ± 27 нм, UHP Мих-өнүгүү-460, Prizmatix) тарабынан photostimulated алынган. Blue жарык LED дагы чыпкаланат жана козголгондо чыпкалуу менен жабдылган чыпкасы кубе тозогун болгон (470-495 нм); жарык жарк-журк этип (10 мс узактыгы, 0.0366-0.354 MW / мм2) 25-5 Hz жыштыктарынын боюнча 40X объективдүү линза аркылуу мээ траншын жеткирилди. тажрыйба топторду жылы photocurrents 2 с узактыгы жарык жарк этип жооп клеткаларды ChR2-көрсөтпөө өлчөнгөн.

Статистикалык анализ

Берилиштер ± Шем катары берилген, эки-куйруктуу Студенттик менен анализделген t-test, же Bonferroni анын артынан дисперсияны эки жолу анализ менен Постту туз сыноо. А P-0.05 мааниси статистикалык мааниге ээ деп эсептелген.

натыйжалары

ядросу accumbens орто бадал нейрондордун тандалма photostimulation

кокаин-арачылык кылган жаман жүрүм-чажыт D2R-MSNs ролун аныктоо үчүн, биз НАК D2R нейрондорду стимулдаштыруу үчүн optogenetic ыкманы колдонгон. тандап AAV-ОПО-ChR2-EYFP код жарык ээледи багыттын менен НАК жылы D2R-MSNs ишин көзөмөлдөө үчүн stereotaxically D2R-CRE BAC transgenic чычкандардын НАК ичине алынган. ээледи сайган 4 жума ChR2-EYFP ишенимдүү сөздөр УАК (Figure байкалган (Figure1A) .1A). D2R-MSNs жылы ChR2 сөз өзгөчөлүгү immunofluorescence confocal талдоо тастыктады: YFP-тэг ChR2 билдирүү НАК жылы D2R менен биргеликте жергиликтүү болду (Figure (Figure1B), 1B), ChR2 NAC нейрондорду D2R-оюн билдирди көрсөтүп турат.

Мындай ыкма башка изилдөөлөрдүн бери колдонулуп келе жатат (да, мисалы, Lobo ж.б.. 2010), Биздин атайын эксперименталдык шарттарда optogenetic көзөмөл документтештирүү үчүн маанилүү чечим вирус сайынуу жолу жол маалымат бир лабораторияга башкасына ар кандай болот. Биз НАК бүдүрчөлөр менен MSNs бүт клетка жамаачы бириктируу учун жазылган жасап ChR2 иш сөздөрдү баа берди. MSNs менен аныкталган: (1) салыштырмалуу hyperpolarized бейпилдик кабыкча дараметин (RMP), -80 MV караганда, адатта, көп терс; (2) AP колдонулган учурдагы сигналдарга жооп аткан кезектеги үлгүсү; (3) учурдагы Тамырдын алгачкы тургун ок атылышынын узак күтүү; (4) бир hyperpolarization жандануусун тастыктайт тогу менен шартталган hyperpolarization учурунда чыңалуу "Саг" жоктугу (Ih); жана (5) клетка органдарынын (Чанг жана Оолугуп салыштырмалуу аз өлчөмү, 1985; O'Donnell жана Грейс, 1993; Le Moine жана Bloch, 1996; Taverna .Удаалаш. 2008). Blue жарык (470 нм) көз бүткүл талаага колдонулган (0.78 мм2) -69 MV бир өткөрүү дараметин боюнча MSNs чыңалуу-туурасынан, ал эми. Айрым MSNs алардын somata менен YFP химиялык айкын ChR2, билдирген (Figures жебелерге 1C1, C3). көп photocurrents тактоочу жарык жарык сигналдар менен Мындай нейрондор олуттуу photocurrents көрсөткөн, (Figure (Figure1D) .1D). жогорку photocurrent бойлору жана жарык тыгыздыгы (Figure ортосундагы байланыш (Figure1E) 1E) 0.054 ± 0.0023 MW / мм жарым-максималдуу жарык сезимталдыкты бар2 жана 1.16 ± 0.16 NA бир максималдуу жогорку бир- ге (± Шем билдирет, n = 4).

Учурдагы-бириктиргич шарттарда ChR2 билдирген MSNs жарык жыйып, маршруттук жооп ишенимдүү, кызыкчылыгына таасир эткен адамдар ок (10 мс узактыгы; сүрөттү Figure1F) .1F). Мындай шартта, 0.1 MW караганда жарык йнъл жогору / мм2 ДТА маанайын үчүн жетиштүү болгон (Figure (Figure1G, 1G, n = 5). ДТА 20 Hz боюнча жарык айынан жооп ДТА (сандарынан Билал аз натыйжалуу болгон туруктуу жыйрылуу алып чыгарышты, ал эми ишенимдүү photostimulation жыштык 40 Hz чейин эле угулган жок 1F, G).

D2R-MSNs боюнча Photostimulation жергиликтүү Тоскоол болуучу схемаларды айдайт

НАК жергиликтүү микросхемалардын боюнча D2R-MSNs иш кесепеттерин иликтөө үчүн, биз ChR2-терс MSNs менен postsynaptic жооп өлчөө эми ChR2 билдирген presynaptic жазуу photostimulated (Figure (Figure2A) .2A). Сүрөттө көрсөтүлгөн нейрон Figure2A2A ChR2, EYFP химиялык жок, ошондой эле кыска кечигүү photocurrents сүрөттө көрсөтүлгөн сыяктуу жоктугу менен көрсөтүлгөн деп айтууга эмес, Figure1D.1D. Бирок, postsynaptic MSNs -69 MV бир мүмкүнчүлүгү катары өткөрүлүп жатканда, 10 мс узактыгы жарык жарк 9.0 ± 0.42 мс бир күтүү (Figure кийин сырткы заряддарды туудурган (Figure2B, 2B, n = 15). Бул жооп мүнөзүн өз алдынча аныктоого, postsynaptic кабыкча мүмкүн жарык эскиз колдонулат, ал эми MV, -99 үчүн -39 MV ортосунда ар түрдүү болгон (Figure (Figure2C) .2C). Light айынан жооп мембранасы мүмкүнчүлүктөрү менен ар түрдүү (Figure (Figure2D, 2D, n = 6) жана -81 ± 3.4 MV өз уюлдуулук жокко чыгарган. хлорид иондору үчүн салмактуулук мүмкүн -80 MV биздин иондук шарттарда экенин эске алып, ачык-тымызын сырткы агымдар улам postsynaptic Гебанын арачылык хлорид өткөк болушу мүмкүнA кабылдагычтар. Бул мүмкүнчүлүгүн сыноо үчүн, ГебаA кабылдагыч окуянын bicuculline (10 мкм) тышкы чечүү кошулду. Бул дары толугу менен жарык-жасалма жооп бөгөттөлгөн (Figure (Figure2B), 2B), Жеңил-жасалма жооп GABAergic Тоскоол болуучу postsynaptic агымдар (IPSCs) экенин тастыктаган.

photostimulation алардын көз карашы боюнча, биз 4 топтордун бирине таандык кылууга болот чейин жазылган MSNs: (1) жогоруда айтылган бир ChR2 менен photostimulation жооп ДТА атууга жетиштүү (ChR2 + / AP), билдирген клеткалар; (2) жарыкка жооп бир босогосунун астынан чыгышты жыйрылуу биллэрдилэр ChR2 бир аз өлчөмдө, билдирген клеткалар (ChR2 + / Жок AP); (3) ChR2 эч кандай эле унчукпай клеткалар, бирок ChR2 билдирген presynaptic MSNs жарык жасалма IPSCs кабыл алды (ChR2- / МКПС); жана (4) башка MSNs (ChR2- / Жок МКПС) жөнүндө photostimulation жооп ChR2-терс клеткалары IPSCs көрсөтүү эмес. Бул категориядагы ар бир клеткага салыштырмалуу үлүшү сүрөттө көрсөтүлгөн Figure2E2E (n = 53). Жалпысынан, клетканын дээрлик жарымы (45.3%) ChR2 (топтордун суммасын (1) жана (2)) билдирди. Биз жазылган photostimulation жооп да photocurrents жана IPSCs көргөзмөгө MSNs бири; Бул D2R-оң MSNs НАК ичинде ушул эле клетка калктын башка мүчөлөрүн innervate эмес экенин көрсөтүп турат.

Бул жарык жоопторду классификация ChR2 деп photostimulation көрсөтөт + / Жок AP клеткалар (топ 2) жана ChR2- / Жок МКПС клеткалар (топ 4) райондук ишине шарт түзүшү мүмкүн болгон электрдик сигналдарды пайда болот. Ошентип, райондук иш боюнча photostimulation кесепеттерин аныктоо, биз ChR2 + / AP MSNs (топ 1) касиеттери майда-чүйдөсүнө чейин мүнөздөлгөн НАК photostimulated болгондо, кызыкчылыгына таасир эткен адамдар пайда болот, жана ChR2- / МКПС клеткалар (топ 3), анын ChR2 + / AP MSNs үчүн postsynaptic болуп саналат, анткени алар жарык айынан IPSCs алышат. НАК менен + ChR2 / AP жана ChR2- / МКПС клеткалар бадал нейрон катары аныкталган сыяктуу эле (Figure (Figure3A) .3A). Бул эки топтун нейрондордун түркүмдөрүнүн же electrophysiological касиеттери боюнча эч кандай олуттуу айырмачылыктар бар эле. Мисалы, ошол эки топтун нейрондордун somata өлчөмү окшош болгон (Figure (Figure3B) .3B). Мындан тышкары, алардын RMPs (-83.0 ± 1.7 vs. -85.0 ± 1.8 MV; ± Шем билдирет; n = 10, Figure Figure3C) 3C) Жана киргизүү реостаты (113 ± 15 vs. 133 ± 13 MΩ, n = 6, Figure Figure3D) 3D), Ошондой эле ар түрдүү болгон эмес (p > 0.05 эки куйруктуу Студенттики t-test) алардын AP учурдагы сигналдарга жооп үлгүлөрү ок (ал эми Figures 3E, F), Ошондой эле окшош болгон (p > 0.05 эки куйруктуу Студенттики t-test, n = 6). Демек, УАК жылы D2R-MSNs боюнча photostimulation D2R-MSNs абдан окшош postsynaptic нейрондор менен жергиликтүү Тоскоол болуучу райондордо, бирок D2R айтууга эмес, жандырат.

кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- чажыт D2R-MSNs боюнча Optogenetic дем берүү

Биз кийинки жүрүм-турумдун кесепеттерин карап бододо, НАК D2R-MSNs менен photostimulation. көкүрөк striatum жылы D2R-MSNs боюнча photostimulation буту ишин төмөндөйт (анткени Kravitz ж.б.. 2010), Биз базалдык буту иши жөнүндө accumbens D2R-MSN кошулуу таасирин мүнөздөгөн менен башталды. Бул үчүн, D2R-CRE чычкандар ОПО-AAV-ChR2-EYFP илдет эки тараптуу УАК (D2-CRE (+) НАК-ChR2) салып куюшуп. D2R-MSNs анан көк жарыгына (473 нм, 5 мс кагуусу узактыгы, 20 Hz) менен photostimulated бир оптикалык байланыш аркылуу НАК жеткирилди. Photostimuli чычкандар жазып бөлмөгө буту иш сакталып жатканда 3 мин сессиянын ичинде төрт 50-мин мөөнөтү учурунда колдонулган (Figure (Figure4A) .4A). Ошону менен бирге, бир контролдоо катары эмес-CRE WT littermate чычкандар ушундай илдетти ийне сыяктуу көк нур жарык түшкөн. D2-CRE (+) НАК-ChR2 чычкандар башкаруу D2R-CRE салыштырганда базалдык буту ишмердүүлүктүн окшош же бир аз бийик даражасын көрсөткөн (-) НАК-ChR2 чычкандар (Figures 4B, C). D2-CRE-жылы D2R-MSNs боюнча Photostimulation (+) НАК-ChR2 чычкандар жарык сигнал (Figure токтоткондон кийин айыгып, таяныч иш бир кыйла кыскарышына алып келди (Figure4B) .4B). контролдоо D2R-CRE эч кандай таасири байкалган (-) НАК-ChR2 чычкандар (Figures 4B, C), Photostimulation таасири эмес, мисалы, мээ кыртышы жылытуу мүмкүн эмес, белгилүү бир таасири караганда, ChR2 жигердүүлүгү менен пайда болгонун көрсөтөт. Ошондуктан, биздин маалымат боюнча НАК D2R-MSNs боюнча photostimulation буту жигердүүлүгүнүн бир аз төмөндөшү кашайтып көрсөтүлгөн.

Бул жыйынтыктар НАК ичинде D2R-MSNs ишин көзөмөлдөө үчүн эмне кылуу белгиленген бододо,. Биз кийинки кокаин кайталап башкаруу үчүн жүрүш-туруш маа- боюнча D2R-MSN ишинин таасирин иликтеп-изилдеш үчүн, бул жөндөмүн колдонгон. Жүрүш-туруш маа- кокаин сыяктуу psychostimulants үчүн баштапкы таасири уруксат берүүнү билдирет, буту ишин стимулдаштыруу кийинки дары тобокелдикти кудуреттүүлүгүн күчөтүү үчүн. Бул жараян козгоо жана сөз айкашы этаптарга бөлүнүшү мүмкүн: башталган жүрүш-сезимталдык (Vanderschuren жана Kalivas түрткөнүн дароо нейрон окуялар баяндалат, 2000; SIM-и ал. 2013), Сөз айкашы дары алып коюу (Vanderschuren жана Kalivas кийин кала жүрүш пластикалык узак түрү белгилүү, ал эми, 2000; SIM-и ал. 2013). Ошондуктан биз бул этаптарда ар бир учурунда НАК жылы D2R-MSNs ишин көзөмөлдөөгө optogenetics колдонуп, ал эми кайталап intraperitoneal (IP) кокаин сайма учурунда кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- каралат.

3 күндүн ичинде туздуу сайылган көнүгүшүп кийин, чычкандар кокаин (15 мг / кг) 5 ырааттуу күн жана буту-жооптор ар бир дозасы сайылгандан кийин 30 мүн жазылган боюнча (Figure куюшуп (Figure5A) .5A). Photostimuli жарык өчүрүлгөн жерде кокаин киргизилгенге чейин 30 мин учурунда, 3 мин 5 мин мезгилдерде жарык мөөнөттөрүнүн interspersing жеткирилди (Figure (Figure5A) .5A). НАК жылы D2R-MSNs боюнча photostimulation базалдык буту ишин төмөндөйт деп берилген (Figure (Figure4), 4), Photostimuli кокаин сайынуу үчүн жүрүш-жооп менен мүмкүн болгон тоскоолдуктарды жаратпоо үчүн кокаин башкаруу дароо чейин жеткирилди.

Both башкаруу D2-CRE (-) НАК-ChR2 чычкандар жана D2-CRE (+) НАК-ChR2 чычкандар кайталап кокаин сайганда жооп буту ишине белгилүү-бир көбөйүшүн көрсөттү (Figure (Figure5B), 5B), Маа- демилгелеген көрсөтүү. (-) НАК-ChR2 чычкандар НАК жылы D2R-MSNs боюнча Photostimulation кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- D2-CRE окшош болгондуктан, жүрүм-турумдук маа- козгоодон (+) НАК-ChR2 чычкандар жана D2-CRE башкаруу таасир көрүнгөн жок.

кокаин сыяктуу сайма кайталап туруш маа- кошулуу кийин 15 күн (5 / кг мг), дары 14 күн кайтарылып алынган жана маа- сөз даражасы кокаин төмөнкү өлчөм менен чычкандар шек менен суракка алган (10 мг / кг). лугун билдирүү, дары-дармек алып коюу (Steketee жана Kalivas кийин кала жүрүш пластикалык узак түрү болуп саналат 2011; SIM-и ал. 2013). лугун билдириш D2R-MSNs ролун карап үчүн, УАК кокаин башкаруу дароо чейин photostimulated болгон (Figure (Figure5A) 5A) Жана маа- кокаин сайынуу аркылуу алынган таяныч иш-өлчөмү катары бааланчу.

эки кокаин-pretreated топтордун чычкандар-D2-CRE (-) НАК-ChR2 чычкандар (D2-CRE (-) :: Мир-КАП) жана D2-CRE (+) НАК-ChR2 (D2-CRE (+): : Мир-КАП) лугун жана -robust сөз болду (Figure (Figure5C) .5C). кокаин-сигнал Locomotion өзгөрүүлөрдүн убакыт Албетте, ошондой эле, эки топтун ортосундагы окшош болгон (Figure (Figure5C), 5C), Эки топтун ортосундагы байкалган жок олуттуу айырма бар. Чогуу алганда, бул эки photostimulation эксперименттер НАК жылы D2R-MSNs кошкон кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- козгоодон же билдирүүсүнө таасир тийгизген эмес экенин көрсөтүп турат.

дары каражаттарды алууда НАК D2R-MSNs боюнча Photostimulation

НАК кичинекей пластикалык өзгөрүүлөр менен бирге кокаин умтулуу жана көндүм жүрүм-жылы дары бир D2R көз каранды иргеп тандоодо кокаин таасирленүү жыйынтыгы кайталап кийин чыгып жасоо механизми стресс-жасалма өсүшүн көзөмөлдөп ичинде өнөкөт стрессти (Sim .Удаалаш. 2013). Бул дары-дармек алуу менен алектенген механизмдери дары-жоопко маа- катышкан айырмаланып экенин көрсөтүп турат. Ошондуктан кийинки кокаин алуу учурунда НАК жылы D2R-MSNs боюнча photostimulation кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- эркбилдирүүсүнө таасир этет, жокпу, карап.

ошондой эле жогоруда кайталап кокаин сайынуу жолу менен жүрүш-туруш маа- кошулуу кийин D2-CRE (-) жана D2-CRE (+) чычкандар 14 күндүк алуу мезгил ичинде эки топко бөлүнөт: бир тобу күнүмдүк көк-жеңил дем дуушар болгон НАК үчүн 1 ч (3 мүн × 8 эсеге), башка тобу эмес, ал эми (Figure (Figure6A) .6A). (-) :: Мир-Мир чычкан (Figure кокаин алуу учурунда кайталап НАК жылы D2R-MSNs боюнча photostimulation D2-CRE-жылы маа- билдирүүсүнө таасир тийгизген жок, (Figure6B) .6B). Ал эми, D2-CRE (+) :: Мир-Мир чычкандар, маа- билдирүү дары каражаттарды алууда олуттуу кайталап photostimulation тозогун болду (Figure (Figure6B), 6B), Locomotion Кокаин-жасалма дем убактысы, албетте, эч нерсе болбосо да (Figure (Figure6C) .6C). Ошентип, photostimulation ара × НАК боюнча D2R-MSNs дары каражаттарды кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- билдирүү кыскарган учурунда (кокаин photostimulation F(1,18) = 11.08, P = 0.0037, Figure Figure6B) .6B). Бул маалыматтар дары алуу мезгилинде D2R-NAC MSNs кошкон кокаин умтулуу жана көндүм жүрүм-турумуна таасир экенин көрсөтүп турат.

талкулоо

Олуттуу далилдер кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- ventral tegmental аянтын, prefrontal кортексти жана ядро ​​accumbens (УАК) түзгөн mesocorticolimbic системасынын жакшыртылган dopaminergic берүү менен байланышы бар экенин көрсөтүп турат. Атап айтканда, жүрүм-турумдук маа- билдирүү этабы жасоо механизмдерин (Kalivas жана Сүрөткө каскадын менен байланышкан ДК токтотулгандан кийин дайыма дары гипер-ийкемдүүлүгүн менен мүнөздөлөт, 1990; Робинсон менен Berridge, 1993; Kalivas .Удаалаш. 1998) Дары-каалоосун (Робинсон жана Berridge милдеттүү салым кошо турган, 1993; Kalivas .Удаалаш. 1998; Steketee жана Kalivas, 2011). Бул НАК ичиндеги молекулярдык, уюлдук жана жүрүш-туруш пластикалык менен кокаин-жасалма өзгөртүүлөр деген божомолдоолор бар, MSNs жылы DA сезгич сигналдаштыруунун менен бирге, дары-арачылык кылган жаман адаттардан жөнгө салуу мүмкүн (Lobo ж.б.. 2010; Шмидт жана Пирс, 2010; Өлгөндөр менен ал. 2011; Pascoli .Удаалаш. 2011; Bocklisch ж.б.. 2013; Grueter ж.б.. 2013).

шарттуу CRE recombinase билдирип генетикалык-долбоорлонгон чычкандар менен акыркы изилдөөлөр кокаин жаман жүрүм-жылы D1R-MSNs же D2R-MSNs үчүн ролун көрсөттү. Optogenetic кайталап кокаин башкаруу 1 күн өткөндөн кийин НАК боюнча D6R-MSNs кошкон буту ишин жогорулатат, D2R-MSNs жандандыруу маалыматка таянсак, эч кандай таасирин тийгизбейт, ал эми (Lobo ж.б.. 2010). Бул маалыматтар кокаин кайталап таасир НАК боюнча D1R-MSNs өндүрүүнү жандандырганын сунуштайбыз. селейме уу (Hikida ж.б. менен D1R-билдирген MSNs ажыратуу. 2010) Кокаин-шартталган жер артыкчылык (КТБ), кокаин КТБ эч кандай өзгөртүүлөр D2R-MSNs (Hikida ж.б. кичинекей берүүнү жокко кийин байкалган, ал эми жокко чыгарат. 2010). D1 кабылдагыч-көрсөтпөө нейрондорду дем убактылуу жаза (Kravitz ж.б. алдыруучу эми көкүрөк striatum менен D2R-MSNs боюнча Optogenetic жандандыруу, туруктуу, мактап-тайымдарга. 2012). Жакында эле жүргүзүлгөн бир изилдөөгө да chemicogenetic мамиле аркылуу D2R-MSNs ажыратуу кокаин, D2R-MSNs боюнча optogenetic жандантуу кокаин өзүн-өзү башкарууну басып, ал эми (Бок алууга түрткү жардам .Удаалаш деп билдирди. 2013). Башка жагынан алганда, Bocklisch ж.б.. (2013) VTA үчүн НАК долбоорунун D1R-MSNs, VTA ичинде GABAergic нейрон менен өзгөчө, D2R-MSNs VTA түз долбоор эмес, ал эми деп билдирди. Бул райондук D1R-MSNs боюнча optogenetic жандантуу акыры кокаин айынан жаман адаттардан жогорулатат DA нейрондор disinhibits дегенди билдирет (Bocklisch .Удаалаш. 2013).

MSNs ушул эки калктын көрүнгөн жөнөкөй уюму карабастан, / башка мээ аймактарга MSNs бир нече салым кабыл алууга жана ар кандай жыйынтыктар бар экенин, ошондой эле interneurons боюнча MSNs жана башка класстарга ортосундагы жергиликтүү схемаларды түзүү, D1R- натыйжасында өндүрүшүнүн MSNs жана D2R-MSNs татаал жана ар түрдүү молекула, уюлдук жана жүрүш-туруш кесепеттерге алып келет.

Буга чейин ал D2R дары каражаттарды алууда жасалма кичинекей өзгөртүүлөрдү өбөлгө түзөт жана бул кокаин издөөдө адатым potentiate, алгачкы дары сатып алууну же дары-мусулман таасир жок (Sim .Удаалаш деп көрсөтүлгөн., 2013). Биздин азыркы маалымат НАК жылы D2R-MSNs боюнча photostimulation базалдык буту жигердүүлүгүнүн бир аз төмөндөшү талап кыларын көрсөтүп турат. Lobo ж.б.. (2010) MSN Түрчөсү жандандырылды же качан Locomotion эч кандай өзгөрүү жок аныкталган эмес, алар өздөрү гана эмес, photostimulation үчүн базалдык буту ишин токтоосуз жооп изилдөөнүн жыйынтыктары жалпы таяныч ишин карап. Kravitz .Удаалаш. (2010), Ошондой эле көкүрөк striatum менен D2R-MSNs боюнча optogenetic жандандыруу, ошондой эле, таяныч ишин төмөндөйт деп табылган. Ошентип, биздин маалымат боюнча НАК D2R-MSNs биринчи ошол базалдык буту ишин photostimulation тарабынан тосулуп турат көрсөтүү үчүн жана бул нейрондордун photostimulation учурунда базалдык буту ишинин убактысы курсун системалуу изилдеп биринчи.

ушул изилдөөнүн, биз НАК жылы D2R-MSNs боюнча optogenetic жандантуу жүрүш маа- козгоодон же билдирүүсүнө таасир тийгизген эмес экенин байкаган. Бирок, дары-дармек алуу мезгилинде D2R-MSNs боюнча photostimulation кокаин айынан маа- эркбилдирүүсүнө мокотконго жетишти. Ошондуктан, биздин маалыматтар D2R-MSNs бир белги кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- өзгөртүүлөрдү алып, ген сөздөр же кичинекей пластикалык өзгөрүүлөрдү белги башка түрлөрүн жана бул демилге өзгөртүүгө ары алуу мезгилинде атайын жалдап жатканын көрсөтүп турат. Бул MSNs көз карандылык менен байланышкан жүрүм-жылы өздөрүнүн кесепеттерге өндүрө алат клетка-түрү белгилүү жасоого колдонушу канчалык белгилүү эмес. Grueter .Удаалаш. (2013) ΔFosB NAC менен differentially бир клетканын Секи- жана субрегионалдык-белгилүү мода кичинекей касиеттерин жана сыйлык менен байланышкан жүрүш-modulates сунуштады. Жакында, Чандра ж.б.. (2013) Кайталап ChR2 D1R-MSNs жандандыруу, бирок MSNs-D2R Tiam1 гендин бир жерге-жөнгө келтирилген эмес, актин cytoskeleton, кокаин таасиринен окшош кайра бөлүштүрүүнү катышкан бир белок деп билдирди. Ошондуктан, дары-жасалма жүрүм-узакка тийгизе механизмдерин ал нускалуу дары таасири менен кичинекей ылайыкташтырууну контролдоо бул MSNs боюнча молекулярдык окуяларды уюлдук тандалма кошулуу тактоо үчүн маанилүү болот түшүнүү.

кайталануучу дары таасири менен бирге, аскерлердин кокаин акыркы таасиринен кийин кээ бир өзгөрүүлөр гана бир нече апта көрүнөт, анткени маанилүү ролду ойноого сунуш берилди. Бул ишти пластикалык өнүктүрүүдө маанилүү медиатор (Робинсон жана Berridge деп болжолдойт 2003; Boudreau жана Wolf, 2005; Boudreau ж.б.. 2007; Kourrich ж.б.. 2007). Булар алуу өзү D2R көз каранды сигналдаштыруунун контролдугу астында НАК өзгөртүү үчүн бир түрткүч болушу мүмкүн деп мүмкүнчүлүгүн жогорулатуу. дары каражаттарды алууда НАК жылы D2R-MSNs деп жандануусуна көрсөтүү Биздин натыйжасы кокаин-жасалма жүрүм-турумдук лугун бул идея үчүн орчундуу колдоо көрсөтөт таасир этет.

Ал буга чейин D2R боюнча дары каражаттарды кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- билдирүүгө, ошондой эле кокаин-издеп, көндүм жүрүш басып учурунда стресске дуушар кылып кайра кайталаган деп көрсөтүлгөн KO чычкандардын элек (Sim .Удаалаш. 2013). Бул дары каражаттарды алууда D2R-MSNs боюнча photostimulation да маа- эркбилдирүүсүнө ошондой але Ошондуктан кызык. glutamategic синапс стресс айынан кичинекей пластикалык D2R KO чычкандардын НАК өзгөртүлүшү жатат (Sim .Удаалаш. 2013). аны алуу учурунда D2R MSNs же өнөкөт стресс photostimulation кичинекей пластикалык ушундай өзгөртүүлөрдү талап кыларын же белгилүү болбосо да, биздин азыркы ачылыштар алуу айынан пластикалык чажыт-жылдын D2R-MSNs негизги ролду ойнойт гипотезага колдоо жана көмөк болот дары кыянаттык менен токтогондон кийин да көндүм. Андан ары тергөө D2R MSNs дары алуу жана талдоо, ошондой эле бул райондо кичинекей пластикалык боюнча D2R-MSNs photostimulation жана өнөкөт стресс кесепеттерин салыштыруу учурунда катыша турган иш нейрон чынжырларын билүү талап кылынат.

D2R-билдирүү MSNs дагы башка ролу НАК тартып D1R-MSNs өндүрүүнү тоскоол болуу үчүн болушу мүмкүн. Мурунку изилдөөлөр, MSNs алыскы буталарга узак аксондор долбоор көп жегиле, аксон камсыздоодогу жана чектеш бадал чагылтуу нейрон dendritic дарактардын (Grofová ортосунда пайда болот да экенин көрсөтүп турат 1975; Престон ж.б.. 1980; Уилсон жана Groves, 1980). Бул НАК ичинде MSN үчүн мүмкүн болгон жергиликтүү кичинекей байланышын айгинелейт. тикенектүү бадал басып чагылтуу нейрон жуп клеткадагы жаздыруулар, чычкан striatum менен MSNs (Czubayko жана Plenz ортосундагы Тоскоол болуучу байланыш аныкталган жок 2002; Танстол ж.б.. 2002; Koos .Удаалаш. 2004; Gustafson ж.б.. 2006). Ошондой эле болду striatum менен MSNs бир нече күрөө аксон менен түзүлгөн Синапстын кокустук, D2R-MSNs D2R-MSNs дээрлик бири менен кичинекей байланыштарды түзүшөт, ал эми башка D1R-MSNs менен D1R-MSNs менен эки кичинекей байланыш түзүүгө эмес экенин билдирди D1R-MSNs (Taverna .Удаалаш. 2008). accumbal MSNs ортосундагы жергиликтүү нече Аксондор күрөөлүк менен GABAergic өз ара, ошондой эле (Taverna .Удаалаш кабарланды да. 2004), Ал дагы эле D2R-MSNs туш келди жергиликтүү микросхемалардын пайда болобу, бирок так эмес, же алар striatum эмне эле артыкчылык байланыштуу менен NA-жылы микросхемалардын өбөлгө түзөт. Биздин маалыматтар D2R-MSNs NAC жылы ChR2 D1R билдирүү кошуна MSNs менен кичинекей байланыш түзүүгө билдирген, жана бул D2R-MSNs анда жаман жүрүм-D1R-арачылыгы көмөк байытып үчүн D1-MSNs үчүн Тоскоол болуучу байланышты этет деп ойлойм.

Жыйынтыктасак, биз НАК D2R-MSNs боюнча optogenetic жандантуу кокаин көз ичиндеги алуу кысымы пластикасын өзгөртөт деп көрсөттү. алуу мезгилинде D2R көз каранды сигналдаштыруунун аракеттер эске кокаин-жасалма жүрүм-турумдук маа- билдирүүсүнүн негизги жөнгө салуучу болуп, биз D2R-MSNs дары-издеп, ураган узак мөөнөттүү ылайыкташуу маанилүү арачы деп сунуштайбыз. чогуу нускалуу дары таасири астында иштеген НАК D2R-MSNs конкреттүү районго аныктоо менен D2R көз каранды сигналдаштыруунун молекулярдык уланган аныктоо, дары кайталануу менен дарылоо кийлигишүү романы максаттарды камсыз кылууга тийиш.

пайыздык арыздын чыр

Жазуучулар изилдөө кызыкчылыктардын мүмкүн болуучу чыр-чатак катары боло турган кандайдыр бир соода же каржылык мамилелер жок жүргүзүлдү деп.

Acknowledgments

Бул иш Кореянын Улуттук кору (NRF) тарабынан колдоого алынган гранттык илим министрлиги тарабынан каржыланган, МКТны жана келечекте пландаштыруу Brain изилдөө программасы (Ja-Hyun Темерло; Грант 2013M3C7A1056101) жана биохимиялык колдонуу жана технология боюнча өнүгүү программасы (Ja-Hyun Темерло; Грант 2013M3A9D5072550) жана World Class институтунун (WCI) Улуттук изилдөө Корея корунун (NRF) илим министрлиги тарабынан каржыланган, МКТны жана келечекте пландаштыруу программасын (George J. Огастиндин ; WCI 2009-003), ошондой эле Ja-Hyun Бату (бир Корея University гранттын) жана Сингапур Улуттук изилдөө корунун бир CRP грант (George J. Огастиндин).

шилтемелер

  1. Бату JH (2013). сыйлык байланышкан жүрүм-тинейджер белги. Front. Нейрон чынжырларын 7: 152 10.3389 / fncir.2013.00152 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  2. Бату JH, Picetti R., Saiardi A., Thiriet G., Dierich A., Depaulis А., ж.б.. (1995). тинейджер D2 кабылдагычтарга жок чычкандардын Parkinsonian сыяктуу буту түшүүсүнөн. Nature 377, 424-428 10.1038 / 377424a0 [PubMed] [Cross-ж]
  3. Berridge KC (2007). сыйлык тинейджер ролу үчүн талаш-тартыштар: унаасында мүнөздөрү боюнча иши. Psychopharmacology (Берл) 191, 391-431 10.1007 / s00213-006-0578-X [PubMed] [Cross-ж]
  4. Бок R., Шин JH, Каплан AR, Dobi A., Марки E., Крамер PF, .Удаалаш. (2013). accumbal кыйыр жол артышына милдеттүү кокаин пайдалануу туруктуулугун өбөлгө түзөт. Nat. Neurosci. 16, 632-638 10.1038 / nn.3369 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  5. Bocklisch C., Pascoli V., Wong JC, House DR, Yvon C., де-Ро M., .Удаалаш. (2013). Кокаин ventral tegmental аймакта Гебанын берүү бөгөт менен тинейджер нейрондорду disinhibits. Илим 341, 1521-1525 10.1126 / science.1237059 [PubMed] [Cross-ж]
  6. Boudreau AC, Реймерс JM, Milovanovic M., Wolf ME (2007). чычкан ядро ​​клеткалардын беттик AMPA кабылдагычтар кокаин алуу учурунда жогорулатууга accumbens бирок mitogen-жандырылды белок kinases такое кошулуу менен бирге кокаин шек кийин коомдук. J. Neurosci. 27, 10621-10635 10.1523 / jneurosci.2163-07.2007 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  7. Boudreau AC, Wolf ME (2005). кокаин үчүн Жүрүш маа- ядросу accumbens жогорулаган AMPA сезгич беттик ишеним көрсөтпөө менен байланыштуу. J. Neurosci. 25, 9144-9151 10.1523 / jneurosci.2252-05.2005 [PubMed] [Cross-ж]
  8. Чандра R., Lenz JD, Gancarz AM, Chaudhury D., Шредер GL, Хан М.Х., .Удаалаш. (2013). D1R камтыган ядронун Optogenetic к¼рс¼тм¼ же нейрондорду Tiam1 Кокаин-кыйыр жөнгө өзгөртөт accumbens. Front. Mol. Neurosci. 6: 13 10.3389 / fnmol.2013.00013 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  9. Чанг HT, Оолугуп ST (1985). Ядронун долбоорлоо нейрондор accumbens: бир клеткадагы этикеткалоо изилдөө. Brain Рез. 347, 112-116 10.1016 / 0006-8993 (85) 90894-7 [PubMed] [Cross-ж]
  10. Chausmer AL, Elmer GI, Рубинштейн M., төмөн MJ, Граунды DK, Katz JL (2002). тинейджер D2 кабылдагыч мутант чычкандардын Кокаин айынан таяныч ишин жана кокаин басмырлоого. Psychopharmacology (Берл) 163, 54-61 10.1007 / s00213-002-1142-и [PubMed] [Cross-ж]
  11. Chevalier G., Deniau JM (1990). striatal милдеттерин сөз бир негизги жараян катары Disinhibition. Айлары Neurosci. 13, 277-280 10.1016 / 0166-2236 (90) 90109-н [PubMed] [Cross-ж]
  12. Czubayko У., Plenz D. (2002). striatal бадал чагылтуу нейрондордун ортосунда Fast кичинекей берүү. Жаздын. Natl. Акад. Sci. USA 99, 15764-15769 10.1073 / pnas.242428599 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  13. Өлгөндөр SM, Эскенази D., г. Nasushiobara M., Wanat MJ, шилт ишкер, Dong Y., .Удаалаш. (2011). Transient нейрондордун к¼рс¼тм¼ же маа- кыйыр жана түздөн-түз жолдорунун каршы ролун ачып берет. Nat. Neurosci. 14, 22-24 10.1038 / nn.2703 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  14. Goto Y., Grace AA (2005). Ядронун лимбикалык жана камеранын пассионардык Dopaminergic Модулатион максатка багытталган жүрүм-accumbens. Nat. Neurosci. 8, 805-812 10.1038 / nn1471 [PubMed] [Cross-ж]
  15. Grofová I. (1975). substantia Nigra үчүн долбоордук striatal жана pallidal нейрон аныктоо. хрен peroxidase менен дарга Аксондор транспорт каражаттары менен бир эксперименттик изилдөө. Brain Рез. 91, 286-291 10.1016 / 0006-8993 (75) 90550-8 [PubMed] [Cross-ж]
  16. Grueter BA, Робисан AJ, Neve RL, Nestler Э.Дж., Кабуки RC (2013). ΔFosB differentially ядро ​​түздөн-түз жана кыйыр түрдө жолду милдетин accumbens modulates. Жаздын. Natl. Акад. Sci. USA 110, 1923-1928 10.1073 / pnas.1221742110 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  17. Gustafson N., Gireesh-Dharmaraj E., Czubayko У., Blackwell KT, Plenz D. (2006). экстракорпоралдык striatal microcircuit-жылы кайтарым байланышка жана feedforward кичинекей берүү менен салыштырмалуу чыңалуу жана учурдагы-бириктиргич талдоо. J. Neurophysiol. 95, 737-752 10.1152 / jn.00802.2005 [PubMed] [Cross-ж]
  18. Hikida T., Кимура K., ажылыгында: N., Funabiki K., Nakanishi S. (2010). сыйлык жана aversive жүрүм-туруму үчүн түздөн-түз жана кыйыр түрдө striatal жолунан кичинекей берүү айкын ролу. Нейрон 66, 896-907 10.1016 / j.neuron.2010.05.011 [PubMed] [Cross-ж]
  19. Kalivas PW, Сүрөткө P. (1990). ядросу accumbens менен клетка сыртындагы тинейджер боюнча курч жана күнүмдүк кокаин дарылоо таасири. Synapse 5, 48-58 10.1002 / syn.890050104 [PubMed] [Cross-ж]
  20. Kalivas PW, Пирс RC, Cornish J., Сорг BA (1998). кокаин көз менен каалоолору жана ошонун ичинде лугун үчүн ролу. J. Psychopharmacol. 12, 49-53 10.1177 / 026988119801200107 [PubMed] [Cross-ж]
  21. Koos T., Опбул JM, Уилсон CJ (2004). neostriatum ичинде тикенектүү бадал менен тез-Муаммар клеткалар тарабынан угулган IPSCs салыштыруу. J. Neurosci. 24, 7916-7922 10.1523 / jneurosci.2163-04.2004 [PubMed] [Cross-ж]
  22. Kourrich S., Ротуэлл ишкер, Klug JR, Thomas MJ (2007). Кокаин тажрыйбасы ядросу accumbens-жылы эки тараптуу кичинекей пластикасын көзөмөлдөйт. J. Neurosci. 27, 7921-7928 10.1523 / jneurosci.1859-07.2007 [PubMed] [Cross-ж]
  23. Kravitz AV, Freeze BS, Паркер PR, Kay K., Thwin MT, Deisseroth К., ж.б.. (2010). базалдык ganglia схемотехникасын optogenetic контролдоо боюнча parkinsonian кыймыл-турумдарын жөнгө салуу. Nature 466, 622-626 10.1038 / nature09159 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  24. Kravitz AV, Ти LD, Kreitzer AC (2012). күчөтүү боюнча түздөн-түз жана кыйыр түрдө жолду striatal нейрондордун айкын ролдор. Nat. Neurosci. 15, 816-818 10.1038 / nn.3100 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  25. Kreitzer AC, Кабуки RC (2008). Striatal пластикалык жана базалдык ganglia райондук милдети. Nature 60, 543-554 10.1016 / j.neuron.2008.11.005 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  26. Le Moine C., Bloch B. (1996). ядро accumbens боюнча peptidergic нейрондордо D3 тинейджер кабылдагычы билдирүү: D1 жана D2 тинейджер кабылдагычтар менен салыштыруу. Neuroscience 73, 131-143 10.1016 / 0306-4522 (96) 00029-2 [PubMed] [Cross-ж]
  27. Lobo MK, Клей АЛ, 3rd, Chaudhury D., кругом АК, Sun H., Damez-Werno D., .Удаалаш. (2010). кокаин сыйлыктан optogenetic башкара Уюлдук түрү конкреттүү BDNF жоготуу кабар опокшош. Илим 330, 385-390 10.1126 / science.1188472 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  28. Lobo MK, Nestler EJ (2011). наркомания ооруулары менен striatal салмак иш: түздөн-түз жана кыйыр түрдө жолду орто бадал нейрон өзгөчө ролу. Front. Neuroanat. 5: 41 10.3389 / fnana.2011.00041 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  29. Luscher C., Кабуки RC (2011). көз карандылыктан кичинекей пластикасын Drug-апрел: молекулярдык өзгөрүүлөрдү чейин райондук багуу үчүн. Нейрон 69, 650-663 10.1016 / j.neuron.2011.01.017 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  30. O'Donnell P., Grace AA (1993). экстракорпоралдык жазылган accumbens негизги жана номиналдык нейрон Physiological жана түркүмдөрүнүн касиеттери. Synapse 13, 135-160 10.1002 / syn.890130206 [PubMed] [Cross-ж]
  31. Pascoli V., Turiault M., Luscher C. (2011). кокаин-жылдын апрел айында кичинекей бөгөт калыбына дары-азгырган ийкемдүү жүрүм-чыгарды. Nature 481, 71-75 10.1038 / nature10709 [PubMed] [Cross-ж]
  32. Престон RJ, Бишоп-GA, Оолугуп ST (1980). чычкан neostriatum тартып Орточо бадал нейрон чагылтуу: бир клеткадагы хрен peroxidase изилдөө. Brain Рез. 183, 253-263 10.1016 / 0006-8993 (80) 90462-X [PubMed] [Cross-ж]
  33. Робинсон TE, Berridge KC (1993). дары самаган нейрон негизи: көз карандылыкты түрткү-маа- теориясы. Brain Рез. Brain Рез. Аян 18, 247-291 10.1016 / 0165-0173 (93) 90013-б [PubMed] [Cross-ж]
  34. Робинсон TE, Berridge KC (2003). Адат. Annu. Аян Psychol. 54, 25-53 10.1146 / annurev.psych.54.101601.145237 [PubMed] [Cross-ж]
  35. Schmidt HD, Пирс RC (2010). протоколу берилишиндеги Кокаин-жасалма neuroadaptations: каалоолору жана көз карандылыкты үчүн мүмкүн болгон дарылоо максаттары. Ann. NY Акад. Sci. 1187, 35-75 10.1111 / j.1749-6632.2009.05144.x [PubMed] [Cross-ж]
  36. Sesack SR, Grace AA (2010). Кортикостероид базалдык ganglia сыйлык тармак: microcircuitry. Neuropsychopharmacology 35, 27-47 10.1038 / npp.2009.93 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  37. Sim HR, Чой TY Ли HJ, Канг EY, Yoon S., Хан PL, .Удаалаш. (2013). стресс-башчыны да жаман жүрүм-пластикалык менен тинейджер D2 кабылдагыч ролу. Nat. Commun. 4: 1579 10.1038 / ncomms2598 [PubMed] [Cross-ж]
  38. Smith RJ, Lobo MK, Спенсер S., Kalivas PW (2013). D1 жана D2 Кокаин-жасалма көнүктүрүү долбоорлоо нейрондорду accumbens (бир дилемма түздөн-түз жана кыйыр жолдор менен сөзсүз синоними эмес). Прогр.бөт. Òpin. Neurobiol. 23, 546-552 10.1016 / j.conb.2013.01.026 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  39. Steketee JD, Kalivas PW (2011). Drug каалап: дары-издөө жүрүм-турумдук маа- көндүм. Pharmacol. Аян 63, 348-365 10.1124 / pr.109.001933 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  40. Taverna S., Ilijic E., Surmeier DJ (2008). striatal орто бадал нейрондордун бир нече күрөө байланыштар Паркинсон оорусу моделдер бузулуп жатат. J. Neurosci. 28, 5504-5512 10.1523 / JNEUROSCI.5493-07.2008 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  41. Taverna S., Van Dongen YC, Groenewegen HJ, Pennartz CM (2004). ордунда чычкан ядро ​​accumbens-жылы орто бадал нейрон арасындагы кичинекей иштетүү үчүн түздөн-түз психологиялык далили. J. Neurophysiol. 91, 1111-1121 10.1152 / jn.00892.2003 [PubMed] [Cross-ж]
  42. Thomas MJ, Kalivas PW, Чазын Y. (2008). mesolimbic тинейджер системасын жана кокаин көз менен алары аныкталган. Br. J. Pharmacol. 154, 327-342 10.1038 / bjp.2008.77 [КУП акысыз макала] [PubMed] [Cross-ж]
  43. Танстол MJ, Oorschot DE, Kean A., Wickens JR (2002). чычкан striatum ичинде тикенектүү бадал чагылтуу Нейрондор арасында Тоскоол болуучу ара. J. Neurophysiol. 88, 1263-1269 10.1152 / jn.00886.2001 [PubMed] [Cross-ж]
  44. Vanderschuren LJ, Kalivas PW (2000). кошулуу жана жүрүш-маа- билдириш dopaminergic жана glutamatergic берүү үчүн өзгөртүүлөр киргизилет: Клиникага чейинки изилдөөлөрдүн сын карап чыгуу. Psychopharmacology (Берл) 151, 99-120 10.1007 / s002130000493 [PubMed] [Cross-ж]
  45. Уилсон CJ, Groves PM (1980). Fine түзүмү жана чычкан neostriatum жалпы бадал нейрондун кичинекей байланыш: хрен peroxidase боюнча клеткадагы сайма колдонуп изилдөө. J. дешиптир. Neurol. 194, 599-615 10.1002 / cne.901940308 [PubMed] [Cross-ж]
  • Wise RA (2004). Тинейджер, окутуу жана аларга түрткү берүү. Nat. Аян Neurosci. 5, 483-494 10.1038 / nrn1406 [PubMed] [Cross-ж]