Control милдеттүү Сахароза издегиле декоддоо нейрон чынжырларын (2015) (КӨП механизми)

In Vivo VTAга моносинаптикалык кирүүнү камсыз кылган LH нейрондорун аныктоо жана эркин кыймылдаган жүрүм-турум учурунда алардын активдүүлүгүн байкоо үчүн, биз VTAга моносинаптикалык кирүүнү камсыз кылган LH нейрондорундагы каналродопсин-2 (ChR2) тандап экспрессиялоо үчүн кош вирус стратегиясын колдондук (Figures 1А жана S1). Биз adeno байланышкан ээледи багыттарын сайып (AAV₅) жергиликтүү соматаларды жуктуруу үчүн LH ичине Кре-рекомбиназага көз каранды эки-тескери ачылган окуунун алкагындагы (DIO) ChR2-eYFP ташыган жана VTAга Cre-рекомбиназ ташыган ретроглегиялык саякатчу герпес жөнөкөй вирусун (HSV) сайган. Кийинки рекомбинация VTAга моносинаптикалык кирүүнү камсыз кылган LH нейрондорунда опсинди жана фторофорду экспрессиялоого жол берди. Биздин ыкманы тастыктоо үчүн, LH камтыган горизонталдык мээ кесиндисинде экс-vivo бүт клеткалуу патч-кыскыч жазууларды аткардык жана ChR2-eYFPди билдирген нейрондордон, ошондой эле ChR2-eYFP терс болгон коңшулаш LH нейрондорунан (Figure 1B). Жарык импульстарынын башталышынан баштап, аракет потенциалынын чокусуна чейин өлчөнгөн жаркыраган чукул кечигүүлөр 3-8 мс (Figure 1C). Ошондой эле, эч кандай экспрессивдүү (ChR2-терс) клеткалардын бири дагы фотостимуляцияга дүүлүктүрүүчү реакцияны көрсөтпөгөндүгүн аныктадык (n = 14; Figure 1C), ChR2-билдирүү клеткалардын өз жакындыгына карабастан.

In vivo оптогенетикалык ортомчулуктагы фототодификациялоону жүргүзүү үчүн, сахарозаны издөө учурунда нейрондордун активдүүлүгүн каттоо үчүн LHге оптрод орнотулган. Ошол эле жазуу сессиясында биз ChR2-экспрессивдүү LH-VTA нейрондорун аныктоо үчүн фотостимуляциянын бир нече үлгүлөрүн бердик (Figures 1D жана S1). Биз жарык жооп курсу аткан бир убакыт кулпуланган өзгөрүүнү чагылдырган бардык LH нейрон боюнча excitatory photoresponse лык латенттүүлүк бөлүштүрүү карап жана бимодалдуу таратылганын байкаган (Figure 1E). In vivo жазуу учурунда нейрондордун популяциясын 3-8 мс аралыкта кечигүү менен байкадык. Бул биз экс-Vivo жазып жатканда ChR2-экспрессивдүү LH-VTA нейрондорунда табылган күтүү диапазону менен бирдей эле. Биз бул бирдиктерди "Тип 1" бирдиктери деп атадык (Figures 1C, 1E жана 1F). Мындан тышкары, ∼100 мс фотореспондук кечигүү менен клеткалардын өзгөчө популяциясы болгон (Figures 1E жана 1G), жана биз бул "түрү 2" бирдик деп аталат. Биз LH-VTA нейрон photostimulation жооп да тоскоолдуктарды болгон нейрондор байкалган (S2 сүрөт), Жана биз бул "түрү 3" бирдик деп аталат. Биз иш-аракеттер мүмкүн узактыгы (куя бийиктикке чейин ченегенде) жана түрү 1 жана түрү 2 бөлүмдөрүнүн алынышы арымын билдирет, ошондой эле бир photoresponse көрсөтүшкөн эмес салыштырылган (Figure 1H). Түрү 1 боюнча иш-аракеттер мүмкүн болгон мөөнөттөрү бөлүштүрүү (Figure 1I) жана түрү 2 (Figure 1J) бирдиктер, 1-типтеги бирдиктердин көпчүлүгүнүн аракет потенциалынын узактыгы 500 мкмден аз экендигин көрсөтөт (84%; n = 16/19, биномдук бөлүштүрүү, p = 0.002).

1 типтүү бирдиктер ChR2 экспрессивдүү деп классификацияланган стандарттык критерийлерге туура келсе дагы (Коэн жана башкалар, 2012, Чжан жана башкалар., 2013), 2 типтеги бирдиктердин кечиктирилген фотореспосу ChR2 экспрессиясына жооп берген нейрондордун белгиси болгон-болбогону белгисиз. фотостимуляцияга жайыраак же бул эффект тармактын активдүүлүгүнө байланыштуу болдубу. ChR2-экспрессивдүү (1-тип) LH нейрондору түздөн-түз VTAга багытталгандыгын эске алганда, 2-типтеги нейрондор VTAдан пикир алышкан (Figure 1K). Дагы бир мүмкүнчүлүк бул түрү 2 нейрондор түрү 1 нейрондордон аксон күрөөлүк менен ишке алынган (Figure 1L). Бул эки мүмкүн райондук моделдерге айырмалай үчүн, LH-жылы photoidentification менен бирдикте VTA бөгөт коёт.

райондук моделдеринин негизинде, LH нейрондордун ChR2-билдирүү photoresponses эч кандай натыйжа бергидей болушу үчүн, Эзелки жайлатып болмок. Бирок, эгер photoresponsive, ал эми азык-билдирүү, LH VTA кайтарым таянган нейрондорду жарык турган убак-кулпуланган таасир этиши үчүн, (Figure 1K), биз VTA тыюу салуу бул нейрондордо photoresponses бир өчүүсүн болмок. Биз ошондой эле жогоруда LH-VTA камераларда ChR2 билдирип, бирок бул жолу да күчөтүлгөн halorhodopsin 3.0 (NpHR) VTA жана LH-жылы optrode тышкары VTA бир оптикалык жайгаштырылган айтылган (Figure 2A). Биз баарыбыз үч яруска үчүн LH эле көк-жарык жарык үлгүлөрүн сактап, ошондой эле экинчи этапта сары жарык менен VTA photoinhibited (Figure 2A).

Түрү 1 LH-VTA нейрондордо ChR2 сөз дал келет VTA жана LH-жылы түрү 1 бирдиктердин көк-жарык жарык photoresponses photoinhibition каранды болгон (Figure 2B). Ал эми, 2-типтеги бирдиктердин көпчүлүгү (87%; n = 13/15, биномдук бөлүштүрүү, p = 0.004), VTA нейрондорунун фотохиминациясынын натыйжасында LHде берилген көк-жарык импульстарына чейин фотореспондордун бир топ басаңдаганын көрсөттү. VTA сүрөт көргөзмөсү учурунда 1 жана 2 типтеги бирдиктердин жооптору бир кыйла айырмаланган (чи-квадрат = 7.64, p = 0.0057; Figures 2B жана 2C). Бул айырмачылыктар да жеке доордун учурунда макс Z баллдардын көрүүгө болот (Figure 2D) жана сары-OFF дооруна нормалуу сары-ON доорунун менен (Figure 2E). Бул маалыматтар түрү 2 LH нейрондор VTA салымын (түздөн-түз же кыйыр) кабыл алуу (деп ойлоймFigure 1K), жергиликтүү аксон күрөөлүк аркылуу караганда (Figure 1L).

LH-VTA илмегинде LH нейрон бул эки башка түрлөрүн табуу менен, биз сахароза өз алдынча башкаруу тапшырманы учурунда табигый нейрон ишин пайда карап келген (Figure 3A). Чычкандар чектеш портто сахарозанын жеткирилишин алдын-ала билип туруу үчүн нозепока жоопторун аткарууга үйрөтүлгөн (Тые жана башкалар., 2008 сыяктуу). Нозепокко жана сигналга нервдик реакцияларды айырмалоого мүмкүндүк берүү үчүн, рельеф жана сахароза жарым-жартылай күчөтүү графиги боюнча жеткирилген, мында 50% нозепокелер кук жана сахарозаны жеткирүү менен жупташкан.

өкүлчүлүктүү түрү 1 бирдиги көрүнүп эле 1 даана, сахароза порт киргенге .Суигон жоопторду көрсөткөн Тип (Figure 3B), ошондой эле бардык түрү 1 бөлүктөрүн калктын саны (Figure 3C). Түрү 2 бөлүмдөрүнүн .Суигон жооп, бирок, негизинен, сыйлык-жарыш тезирээк жооп чагылдырган (Figures 3D жана 3E). Бардык жазылган нейрондордун нормалдаштырылган аткылоо схемалары (n = 198, 1, 2, 3 түрүнө жана жооп бербеген бирдиктерге бөлүнгөн) ар бир тапшырма компоненти үчүн көрсөтүлөт: реплика менен жупташкан нозепоктор, рельеф жок болгон учурда нозепокалар жана сахарозанын портуна кирүү (Figure 3F). Бардык 1 типтүү иш-аракеттердеги фазалык өзгөрүүлөрдү көрсөткөн бирдиктер (74%; n = 14/19) сахарозанын портуна кирүү жолу менен фазалык жактан толкунданган же тоскоол болгон, анча-мынча бөлүгү сыйлык-божомолдоочу сигналга фазалык ингибирлөөнү көрсөткөн (Figures 3B, 3C жана 3G). Ал эми, түрү 2 даана түзүшсө, милдет-жооп нейрон сүйлөй тандап (35%) коддоо менен бирге болгон, сахароза порт-материалдар тандап (26%), же шарты жана порт материалдар (12% да; Figures 3D, 3E жана 3H). милдет-окуялар түрү 1 жана түрү 2 бөлүмдөрүнүн жоопторунун күч мисал үчүн, Z эсеби боюнча, үч өлчөмдүү бир участогунда ар бир клетканы ойлоп (Figure 3I). сапаттык боюнча бир нече жолу тапшырма-байланышкан иш-чараларды өткөрүү үчүн жумуштан бошотуу боюнча .Суигон өзгөрүүлөрдүн бөлүштүрүүнү көрсөтүү үчүн, бир категорияга кирген ар бир photoresponse түрдөгү клеткалардын санын ойлоп (Figure 3J).

Сыйлык алдын-ала ката VTA жакшы аныкталган ролду эске алуу менен (мисалы, сыйлык күтүлбөгөн жерден өткөрүп жиберүүгө жооп катары DA нейрондун атып кыскартуу жана күтүлбөгөн сыйлык жеткирүүгө жооп фазалык дүүлүктүрүү) (Schultz et al., 1997), биз LH нейрондорунун сахароза сыйлыгынын күтүүсүз калтырып кетишин коддойбу же жокпу иликтедик. Бул үчүн, биз жакшы үйрөтүлгөн жаныбарларда ошол эле кал-сыйлык тапшырмасы учурунда фотореспонсивдүү нейрондордун нервдик активдүүлүгүн жаздык, бирок байкоодон кийин сахарозанын жеткирилишинин 30% кокустукка таштады (Figure 4A).

Type 1 бирдиктеринин көпчүлүгү (88%; n = 15/17, биномдук бөлүштүрүү, p = 0.001) сыйлык калтырганга сезимсиз болгон (Figures 4B жана 4D), ал эми 2 типтүү бирдиктердин чоң бөлүгү (67%; n = 12/18) сыйлык берилген жана сыйлык берилбеген сыноолорго бир топ башкача жооп көрсөттү (Figures 4C жана 4D). Биз бул порт-материалдар жооп да сыйлык өткөрүү боюнча туруктуу эле LH-VTA (Type 1) нейрондор, порт кирүүгө аракет коддолгон деген жыйынтыкка келген (Figure 4D), 2 типтеги бирдиктерден айырмаланып (чи-квадрат = 10.9804, p = 0.0009).

порт киргенге жооптор 1 жокпу түрү аныктоо үчүн жалпы сыйлык умтулган же издөө жүрүм-туруму менен айырмаланып, чынында эле, шартталган жооп (CR) коддоо, жок, биз ишти ээ эмес, жөнөкөй чычкандар жазылган. милдет-ишенчээк чычкандар, биз бир жарыш ордуларында жок портуна сахарозага куткарган (күтүлбөгөн сыйлык тапшыруу) жана түрү 1 даана порт киргенге .Суигон жооп болгон эмес (деп табылганFigures 4E, 4F жана 4I) түрү 1 нейрондор CR коддорду моделге ырааттуу, (Figure 4J).

Андан түрү 2 бирдиги иш-сыйлык-божомол ката болуп жооп кароо менен шайкеш экендигин аныктоо үчүн, биз да бул нейрондорду жакшы үйрөтүлгөн жаныбарлар күтүлбөгөн сыйлык берүү учурунда (жазылганFigure 4G). 2-типтеги бирдиктердин сахарозанын күтүүсүз жеткирилишине жооп бергенин аныктадык (50%; Figures 4G-4I). Чогуу алганда, түрү 2 бөлүмдөрүнүн биридиги күтүлбөгөн сыйлык өткөрүү сезгич келет (Figures 4C жана 4D) жана күтүлбөгөн сыйлык жеткирүү (Figures 4G-4I) сыйлык-божомол ката болуп жооп кароо дал келет.

Жогоруда көрүнүп тургандай, түрү 1 даана ККМ бир нейрон кишиге билдирет. Маанилүүсү, ченди аткан өсүшү ККМ, ККМ чейин ыргак менен аяктады чейин башталат (Figures 3B, 3C, жана 4B). LH-VTA жолуна жандандыруу CR көмөк алмак-бербесин аныкташ үчүн, биз терс натыйжасында алдында CR айдап-жылы LH-VTA кошулуу мүмкүнчүлүгүн сыноо үчүн келген. жапайы түрү чычкандар, биз LH клетка органдарында гана ChR2-eYFP же eYFP билдирди жана VTA үстүнөн оптикалык жайгаштырылган (Figures 5А жана S4). Тескерисинче, CRде же тамактанууга байланыштуу жүрүм-турумдарда ортомчулук кылуудагы LH-VTA жолунун ролун текшерүү үчүн биз LP клеткаларына NpHR-eYFP же eYFPди эки тараптуу билдирип, VTAдан жогору оптикалык буланы отургуздук (Figures 5А жана S4).

Биз тамак-аш ажыратылган чычкандар турган Pavlovian аналоги ишти арналган сахароза сыйлык алуу үчүн шок сетка өтүш керек (Figure 5B). Биринчи "баштапкы" доордо (шок тор менен), биз ар бир чычкан Павлов шартталган мамиле милдетин алгандыгын текшердик. Экинчи ("Шок") доорунда, шок тор ар секунда сайын буттун жеңил соккуларын алып келген. Акырында, үчүнчү доордо (“Шок + Жарык”) биз бутубузга сокку урууну уланта бердик, бирок VTAдагы LH терминалдарды көгүлтүр от менен (10 Гц) чычкандарда ChR2 туташтырган жана eYFP башкаруу элементтери менен сары жарык (туруктуу) NpHR жана алардын eYFP башкаруу элементтерин билдирген чычкандар (Figure 5B).

Биз бир кыйла порт жазууларды күнүнө Шок + Light доорунун жана бир кыйла айырма упай учурунда бүркөлө санын (Шок + жарык доору - Шок кыздар гана доору) байкалган eYFP чычкандардын салыштырмалуу ChR2 чычкандардын (Figure 5C жана Movie S1). Ал эми, LH-VTA жолуна боюнча photoinhibition eYFP чычкандар салыштырмалуу NpHR чычкандар менен кал жана айырмасы баллдардын күнүнө порт жазуулардын бир кыйла азайышына алып келди (Figure 5D жана Movie S2). Алкагында-сессиянын учурунда жоголуп эксперименттер кал учурундагы сахароза жеткирүү менен эмес, күчүнө окшош багыттарын көрсөткөн (S4 сүрөт).

Маанилүүсү, биз какканына сахароза көздөгөн өзгөрүүлөр ооруну тоюттандыруу байланышкан жүрүм-туруму же астейдил өзгөрүшүнөн улам болгон аныктоо үчүн келген. Биз LH-VTA долбоорлоо photoactivation олуттуу экенин байкаган убакыт көбөйгөн ChR2 тобунда жакшы семиз чычкандар жайып (Figure 5E). Бирок, LH-VTA жолуна боюнча photoinhibition олуттуу азыктанып кыскартуу эмес (Figure 5F), бул жаныбарлар тамак-аш ажыратылган болсо да, баштапкы дооруна төмөндөтүү тууганы аныктоо үчүн биздин кудуреттүүлүгүн күчөтүү үчүн (-жылы апрелде жаныбарларга салыштырып Figure 5E). Жылы да ChR2 (Figure 5G) да NpHR тобу (Figure 5H) биз LH-VTA проекциясын манипуляциялоо анальгетиканы өзгөртпөй тургандыгын көрсөтүп, ысык суудан куйрук алуу үчүн кечигүү айырмачылыгын байкадыкпы (Ben-Bassat et al., 1959, Grotto and Sulman, 1967).

Бул эффекттерди пайда кылган VHге LH кириштеринин тез берилүүчү компоненттеринин курамын изилдөө үчүн, биз курч кесилген препаратта VTA нейрондорунан бүт клеткалуу патч-кыскыч жазууларды аткардык, ал эми ChR2-eYFPди билдирген LH кириштерин оптикалык активдештирдик (Figures 6А жана S5). VTA ичинде бир калыптанган гетерогендүүлүк бар экендигин эске алганда, анын ичинде ∼65% DA нейрондору, ∼30% GABA нейрондору жана -5% глутамат нейрондору (Марголис жана башкалар, 2006, Наир-Робертс жана башкалар, 2008, Ямагучи ж.б. , ал., 2007), тирозин гидроксилазасы үчүн TH-дан кийинки иммуногистохимияны колдонуп, клетканын түрүн аныктоого мүмкүндүк берүү үчүн жазуу учурунда клеткаларды биоцитин менен толтурдук. Figure 6B), hyperpolarization жандануусун тастыктайт агымын эсепке тышкары (I_h) Жана карталаштыруу клетка жайгашкан (Figures 6B жана S5).

Биринчиден, биз LH салым айтып-ChR2 боюнча photostimulation учурунда учурдагы-орнотмо жазылган жана 23 нейрон 27 LH коюуларды photostimulation турган убак-кулпуланган жооп көрсөткөн экенин байкаган (Figure 6C). VTA-жылы сурамжылоого DA нейрон көпчүлүгү LH (56%) бир таза excitatory салымын кабыл алды, ал эми дагы бир көмөкчү таза жайлатып (30% көрсөттү; Figure 6C). Бул DA нейрон мейкиндик бөлүштүрүү VTA камтыган горизонталдык тилкелери үчүн Атлас көздөй картага жатат (Figure 6D).

LH кириштеринин VTA DA нейрондоруна моносинаптикалык салымын түзүү үчүн, биз тетродотоксин (TTX) жана 2-аминопиридиндин катышуусунда чыңалуу-кысуу жазуулары жүргүзүлгөн ChR4 жардамы менен схеманы картографиясын колдондук (4AP; Petreanu et al., 2007) . Учурдагы кысуучу жазуулардагы байкоолорубузга ылайык, биз жазылган VTA DA нейрондорунун көпчүлүгү LHден козголуучу моносинаптикалык кирүүнү гана алгандыгын байкадык (67%), VTA DA нейрондоруна салыштырмалуу, жалаң гана ингибирлөөчү моносинаптикалык киргизүү (11%), же экөө тең (22%; Figures 6E жана S6).

Биз VTA GABA нейрондорун кре-көз каранды флюорофор (AAV) сайып, аныктадык₅-DIO-mCherry) VGAT :: Cre чычкандарынын VTAсына жана VTA GABA нейрондорунун жазылышын багыттоо үчүн mCherry экспрессиясын колдонгон (n = 24; Figure 6F). LH ресурстарды ChR54-билдирүү photostimulation үчүн VTA Гебанын нейрон кырк алты пайыз, 2% таза тыюу салуу менен мындай деп жооп берди, ал эми таза козголушуна менен мындай деп жооп берди (Figure 6G). Бул клеткалардын мейкиндик бөлүштүрүү көрсөтүлгөн Figure 6H. LH тартып monosynaptic киргизүү текшерүүнүн жыйынтыктары боюнча (жогоруда айтылгандай кылып), биз сурамжылоого Гебанын нейрон 18% экенин гана excitatory киргизүү алган жана 9% гана Тоскоол болуучу салымын кабыл алды (Figure 6I). Бирок, VTA DA нейрондоруна салыштырмалуу, биз дагы VTA GABA нейрондорунун козголуучу AMPAR-арачылыгы жана ингибитордук GABA алгандыгын аныктадык_ALHден R-медиациялуу моносинаптикалык кириш (73%; чи-квадрат = 5.0505, p = 0.0246; Figures 6Мен жана S6).

Мурунку vivo жазууларыбызда VTAга GABAergic жана glutamatergic LH божомолдорунан алынган күчтүү далилдерди көрсөткөндүгүн эске алып, ар бир компоненттин ролун өз алдынча иликтедик. Бул үчүн биз везикулярдык глутамат ташуучу 2 (VGLUT2) же весикулярдык GABA ташуучу (VGAT) билдирген нейрондордогу кре-рекомбиназаны экспрессия кылган трансгендик чычкан сызыктарын колдондук. AAV сайдык₅-DIO-ChR2-eYFP же AAV₅-DIO-eYFP VGLUT2 жана LH салып :: CRE жана VGAT :: CRE чычкандар жана VTA үстүнөн оптикалык (жайгаштырылганS7 сүрөт). Бул жаныбарлар анда көрсөтүлгөн ар бир жүрүш-туруш сынамыгын Нускасы алынган Figure 5.

Биз LH-жылы ChR2 же eYFP билдирген чычкандардын ортосундагы бүркөлө тъзгён порт жазуулардын саны кандайдыр бир аныкталган айырмачылыктарды байкаган эмес^{жык толгон}-VTA проектор (Figure 7A) же LH-жылы^Gaba-VTA проектор (Figure 7B). Бирок Анализ үстүнө, биз LH менен бузук мүлжүп жүрүм-турумун көрүп,^Gaba-VTA: көк-жарык жарык үстүнө ChR2 тобу (кара Кино S3 жана S4). жылы LH^{жык толгон}eYFP тобуна салыштырмалуу ChR2 тобунун photostimulation үстүнө тамактандырууда бир азайтуу багытында бир жагдай бар да -VTA чычкандар, бул статистикалык мааниге ээ болгон жок (Figure 7C). Ал эми, биз LH-жылы жарык үстүнө аталган кызмат чычкандар тамактанууга сарпталган убакыттын ичинде туруктуу өсүшү байкалган^Gaba-VTA: текшертип ChR2 тобу салыштырмалуу (Figure 7D жана Movie S3). жаныбарлардын да топто куйрук-алуу тамганы жарык өбөлгөлөө таасир бар эле (Figures 7E жана 7F).

тамактандыруу тапшырманы убагында, сахароза-издеп тапшырманы убагында окшоп, биз дагы бир жолу тамак-аш багытталган эмес, бузук тамактандыруу байланышкан мотор тизилишин байкадым. Биз LH өкүл чычкан тарткам^Gaba-VTA: ChR2 тобу бош тунук камерада жана 20 Гц фотостимуляцияда полго же бош орунга жалап, кемирип алуу сыяктуу адаттан тыш мотор тизмектерин байкадык (Movie S4). Биз жапайы түрү LH-VTA тоюттандыруу тапшырманы учурунда "алдырбайт", жүрүм-сан көрсөткүчтөрү (Figure 7G), LH^{жык толгон}-VTA (Figure 7H) жана LH^Gaba-VTA (Figure 7I) топтор жана көрсөткөн LH^Gaba-VTA: ChR2 чычкандар жапайы түрү же LH караганда кубарган^{жык толгон}-VTA: алардын eYFP катмарына салыштырганда, photostimulated ChR2 чычкан (Figure 7J). Биз бузук тамактандыруу байланышкан жүрүм-төмөн толкун тиешелүү багытталган тамактануу бөлүнгөн болушу мүмкүн деген каралат. Бирок, биз LH карайбыз^Gaba-VTA: 2 Гц жана 5 Гц көгүлтүр от поезддери бар ChR10 тобу, стимуляция жыштыгынын жана азыктандыруунун жана кемирүүнүн ортосундагы пропорционалдык байланышты байкадык (Figure 7K).

VTA үчүн LH чагылтуу электр дем кагылышуусу изилдөөлөр менен чалгындалган (Bielajew жана Shizgal, 1986) жана узак сыйлык кайра иштетүү (Hoebel жана Teitelbaum, 1962, Margules жана Олдс, 1962) бир ролду ойноого ойлоп жатат, бирок бул тастыктап ролу кыйынга болду. Бул жерде биз бир сыйлык менен байланышкан милдеттерди LH-VTA укурук жараяны кандай аспектилерин кандай жеке компоненттердин толук шарт түзүп жатат.

optogenetic-арачылыгы phototagging пайдалануу аркылуу (Figure 1), Биз LH нейрондордун эки калкка аныкташкан: VTA (түрү 1 үчүн божомолдоруна жиберип клеткаларын) жана VTA (Type 2 пикирлерин кабыл клеткалар; Figure 2), Бул калктын LH нейрондор жиберип жана материалдарды алууга жана VTA тартып аларын мүмкүн болсо, өз ара өзгөчө зарылдыгы жок чакыр. Кызыктуусу, биз бул эки калк баса бимодалдуу бөлүштүрүү тышкары салыштырмалуу аз photoresponsive нейрондор түштү деп табылган (Figures S2B жана 1E). Муну эске алганда, 2-типтеги фотоспондордогу узак күтүү кечигүүсү менен айкалыштырганда (∼100 мс), биз 2-типтеги нейрондордун иштешине өбөлгө түзгөн бир басымдуу жол болушу мүмкүн деп божомолдойбуз. Андан тышкары, DA G протеин менен байланышкан рецепторлорду бириктиргендиктен, кинетиктер көпчүлүк глутаматергиялык синапстарга караганда жайыраак (Girault and Greengard, 2004) жана бул 100 мс кечигүү фоторессонсивдик бирдиктеринин кластерин түшүндүрүшү мүмкүн. Ошондой эле, VTA башка дисталдык региондор аркылуу, амигдала сыяктуу дүүлүктүрүүчү ортоңку региондор аркылуу, же stria terminalis (BNST) ядросу accumbens (NAc) же төшөк ядросу аркылуу дезингибирлөө аркылуу кыйыр байланышты камсыздашы мүмкүн.

Кызыгы, 1 типтеги бирдиктерди фотостимуляциялоо 2 типтеги бирдиктердеги дүүлүктүрүүчү реакцияларды пайда кылса, 1 жана 2 типтүү бирдиктер өзүнчө жүрүм-турум коддоо касиеттерин көрсөтүшөт. Мисалы, сыйлыкты божомолдоочу белгини тандап коддогон 1 жана 2 типтеги бирдиктердин сандары бир-биринен айырмаланып турат (n = 0/19 Type 1 каршы n = 12/34 Type 2, chi-square = 8.67, p = 0.003) . Бул парадоксалдуу жооп схемасы жүрүм-турумдук тапшырма учурунда активдүү роль ойногон, бирок фототегирование учурунда активдүү болбогон VTA сыяктуу аралык схема элементиндеги эсептөө процесстерине байланыштуу болушу мүмкүн. Андан тышкары, жаныбардын жүрүм-турум абалы бул маалыматтардын кандайча иштелип чыгуусуна таасир этиши мүмкүн.

Биздин сыйлык аракетсиздигинин эксперименттер бизге Шартсыз сигнал (US) жана КРнын LH нейрон коддоо жана керектөө айырмалай жол берген. Мындай эксперименттердин жылы түрү 2 бирдиктеринин көмөкчү сыйлык-жарыш тезирээк жооп (КС), ошондой эле АКШ, ошондой эле күтүлгөн сыйлык коргозулгон кийин курсу аткан бир аз төмөндөшү байкалган. Мындан тышкары, түрү 2 бирдиктеринин топтому да күтүүсүз сыйлык тапшырууга .Суигон козголушуна көрсөткөн (Figures 4G жана 4H). Бул маалыматтар VTAдагы DA нейрондорунун сыйлык-алдын алуу катасын коддоо жолун эске салат (Коэн жана башкалар, 2012, Шульц жана башкалар., 1997). Биз VTA нейрондору ылайыктуу жүрүм-турум натыйжалуулугун аныктоо үчүн ушул сигналдарды бириктирүү үчүн жакшы жайгаштырылган LH нейрондорунун бир бөлүгүнө, сыйлык алдын-ала ката сигналдарын өткөрүп бериши мүмкүн деп божомолдойбуз. Тактап айтканда, LH башка көптөгөн мээ аймактары менен өз ара тыгыз байланышта (Бертоуд жана Мюнзберг, 2011) жана уйку / дүүлүктүрүү жана ачкачылык / токчулук сыяктуу гомеостатикалык мамлекеттер менен тыгыз байланышта болгон (Картер ж.б., 2009, Дженнингс ж.б. , 2013).

Милдеттүү сыйлык издөө жүрүм-туруму, биринчи кезекте, баңги затка көз карандылыктын контекстинде талкууланган, анда дары-дармектерди милдеттүү түрдө издөө үчүн классикалык парадигма баңги издөөнүн жүрүм-туруму терс кесепеттерге туш болгондо, мисалы, бут шоктугунда сакталып калуу деңгээлин текшерүү болгон. (Belin et al., 2008, Pelloux et al., 2007, Vanderschuren and Everitt, 2004). Бул тапшырманы сахарозага LH-VTA жолунун жандандырылышы сахарозанын компульсивдүү издөөсүн илгерилетүү үчүн жетиштүү болгон-болбогонун иликтөөгө мүмкүнчүлүк берди. Баңги зат менен табигый сыйлыктын айырмачылыгы дары-дармек менен камсыздандыруу сыйлыктары жашоо үчүн зарыл эмес экендиги эске алынганда, кандай жүрүм-турумдар сахарозаны же тамак-ашты издөөнүн жүрүм-туруму болуп калаары жөнүндө талаш-тартыштар бар. Биздин маалыматтардын альтернативдүү чечмелениши LH-VTA жолунун жандандырылышы жөн гана мотивациялык драйвды же табиттин күчөтүүчүлөрүн издөөгө болгон каалоону күчөтөт. Акыркы он жылдыктарда семирүү көрсөткүчтөрү жогорулап бараткандыктан (Миетус-Снайдер жана Люстиг, 2008), адамдын ден-соолугуна чоң коркунуч туудурган ашыкча тамактануу жана кантка болгон көзкарандылык кеңири жайылган шарттар болуп саналат (Авена, 2007). LH-VTA жолун жандандыргандан кийин тойгон (толук тойгузулган) чычкандарда тамактануу жүрүм-туруму, ашказандагы ашыкча тамактануу бузулгандыгы (DSM-V) диагнозу коюлган адамдарда байкалган.

Бул иш-аракеттер да көз каранды (Everitt жана Роббинс, 2005) мүнөздөгөн милдеттүү сыйлык көздөгөн алып адаттардын пайда алып кайра кайталаган деп сунуштады. аналоги ушул жолду тандап, бир коюлтулган жооп эмес, жөн гана жүйөлүү аракет коддоо тастыктап турат, кийин LH-VTA нейрондор гана порт кирүү коддорду экенине далил. Бул тилке ушул долбоору иштетип биздин байкоолору менен шайкеш келет терс натыйжасында алдында издеп милдеттүү сыйлык өбөлгө болот (Figure 5C), ошондой эле муктаж болбогон учурда (тоёт, чычкандардын, көрүнүп тургандай, Figure 5E). Бул түштүн мааниси мындан ары биздин LH-VTA жолуна деп photoinhibition табышым тандап милдеттүү сахароза мусулман азайтат негиздүү болот (Figure 5D) бирок тамак-аш менен чектелген чычкандарда тамактанууну азайтпайт (Figure 5F). милдеттүү Тамактануу же ичимдик-жеп ооруларды дарылоодо көйгөйлөрдүн бири жалпы тоюттандыруу жүрүш зыян тобокелдиги. бир, котормочулук көз караштан алганда, биз табигый тамактандыруу жүрүш бузбай туруп милдеттүү ашыра тоюу, же кант көз карандылыкты дарылоо иш-чаралардын өнүктүрүү үчүн мүмкүн максат катары белгилүү бир нейрон район аныкталган болушу мүмкүн.

Биз глутаматергич LH-VTA компонентинен тышкары (Kempadoo et al., 2013), ошондой эле проекцияда олуттуу GABAergic компоненти бар экендигин көрсөтөбүз (Leinninger et al., 2009), жана LH нейрондору түздөн-түз DAга жана VTAдагы GABA нейрондору (Figure 6). Бирок, VTA Э менен Гебанын нейрондордун көздөй excitatory / Тоскоол болуучу киргизүү балансынын айырма бар.

Биз VTA нейрон аныктыгын текшерүү үчүн иммуногистохимиялык иштетүүнү колдонгон болсо да, биз да ченеди I_h, гиперполяризация менен активдештирилген, спецификалык эмес катион тогун түзгөн (Lacey et al., 1989, Ungless and Grace, 2012). Бул токтун болушу DA нейрондорун аныктоо үчүн электрофизиологиялык изилдөөлөрдө кеңири колдонулуп келген, бирок ал DA нейрондорунун субпопуляцияларында гана болуп, проекциялык максат менен көрсөтүлгөн (Lammel et al., 2011). Буга чейин Филдз жана анын кесиптештери тарабынан берилген сын-пикирде "LH нейрондору VFC проекцияларына синкапсияланышат, бирок НАКка проекциялабагандар эмес" деп сунуш кылынган (Филдс жана башкалар, 2007), биздин маалыматтар бул карама-каршылыкты кайрадан ачууну сунуш кылат. кошумча тергөө үчүн. Биз LHден таза козголгон жана өтө кичинекей Iге ээ DA нейрондорунун бир бөлүгүн байкадык._h (MPFC- же НАК менен шайкеш досунун номиналдык-барктын DA нейрондорду), ошондой эле таза excitatory киргизүү алган DA нейрон тобун байкалган жана чоң I көрсөттү_h (DA нейрон НАК капталында кабыгына долбоорлоого мүнөздөмөлөрүнө ылайык келүүгө; S5 сүрөт; Lammel et al., 2011). Тескерисинче, таза ингибитордук киргизилген VTA DA нейрондору өтө кичине I көрсөткөн_h же LH mPFCге же НАКтын медиалдык кабыгына проекциялаган VTA DA нейрондоруна басымдуу ингибитордук киргизүүнү жөнөтөт деген түшүнүккө дал келген ушул агым жетишпейт. Ошондой эле, биз LH кириштеринин ар кандай проекциялык максаттар менен VTA нейрондоруна кириштер менен камсыз кылгандыгын болжолдоп, медалдык жана капталдык VTAда да байкала тургандыгын көрсөтөбүз, анткени VTA проекциялоо максаты медиаль-каптал огу боюнча мейкиндиктеги орунга бир аз дал келери белгилүү ( Lammel et al., 2008).

Сыйлыкты илгерилетүүдөгү LH-VTA жолунун ролу буга чейин VTAда глутаматергиялык берүүлөргө таандык болгон (Kempadoo et al., 2013), анткени CaMKIIα промотору көбүнчө дүүлүктүрүүчү проекциялоочу нейрондор үчүн тандалма деп эсептелет. Бирок, биздин маалыматтар ChR2ди CaMKIIα промоторунун башкаруусунда LHдеги GABAergic проекция нейрондорун көздөйт (Figure 6).

LH-жылдын photostimulation тарабынан такталып жүрүм-турум^Gaba-VTA жолду күчөп эле, туура эмес, ошондой эле начар иштеген (Movie S4). Бир чечмелөө LH деп жандандыруу болуп саналат^Gaba-VTA жолду бир appetitive reinforcer таануу себеп чычкан бир сигнал жөнөтөт. An альтернатива чечмелөө LH деп^Gaba-VTA жолду шартталган мамилени негизги белги менен ырааттуу унаасында мүнөздөрү же күчтүү "каалап," кууп мүмкүн, бирок, бул бузук тамактандыруу байланыштуу жүрүм-турумун (Berridge жана Робинсон, 2003) өндүргөн эмес психологиялык денгээлде. Буга ылайык, ал LH ишке мүмкүн^Gaba-VTA долбоорлоо иш жүзүндө каалоосу күчтүү сезимдерди пайда, же тамак чакырат. Бирок, биздин тажрыйба деп LH жанданганын көрсөтөт^Gaba-VTA милдеттүү сахароза көздөгөн көбөйтүүгө алып келбейт, бирок бул байланыштуу сыноо бөлмөсүнүн азык-түлүк эмес объекттерине багытталган ашыкча мүлжүп жана бузук appetitive жүрүм мүмкүн. Бул башкаруу учурунда чычкан тажрыйбасын аныктоо кыйын болсо да, ал туура тамактандыруу байланышкан жүрүм-багытталган LH-VTA жолуна боюнча GABAergic жана glutamatergic компоненттерин да макулдашылган кошууну талап экени түшүнүктүү.

Optogenetic жана pharmacogenetic боемочулуктарды себеп-натыйжа байланыштарын түзүү үчүн кубаттуу аспаптар, бирок алар нейрон райондук элементтердин эндогендик, психологиялык өзгөчөлүктөрүн ачып бербейт. Биздин изилдөө кичинекей байланышы тууралуу маалыматтарды бириктирип, табигый эндогендик иштешине жана LH-VTA жолуна, кандай болгон түшүнүктүн бир жаңы денгээлин камсыз маалымат себептик ролу болгон бул райондо киргизилип жатат. Бул жыйынтыктар генетикалык ишараттоочулардын тышкары, байланыш менен нейрондордун иш ролун изилдөө маанилүү экенин баса белгилеген. LH-VTA нейрондор тандап издеп сооп иш коддолгон, бирок пайдалуу сигналдар жана сыйлык-жарыш ачкычтарды LH нейрон VTA агым менен дискреттик калк тарабынан коддолгон алынган, ал эми экологиялык сигналдарды коддорду эмес. Андан тышкары, биз causally сахароза-издеп, тамак-турумун милдеттүү менен байланышкан белгилүү бир долбоору аныкталган. LH-VTA болжолдоо менен эместигин түрткү айдап жана тиешелүү appetitive жүрүш багытталган жөнгө ортосунда ылайыкташма салмактуулукту камсыз кылуу үчүн зарыл. Бул жыйынтыктар, мисалы, милдеттүү жегендин башаламандык, кант көз карандылык, жана семирүү патологиялык шарттарга тиешелүү түшүнүк берген