Dissociable Dopaminsdynamik fir Léieren a Motivatioun (2019)

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1235-y

Natur (2019) | Eroflueden Citation

mythologesch

D'Dopamine Projektioun vum ventralen Tegmentalgebitt (VTA) op den Nukleus accumbens (NAc) ass kritesch fir d'Motivatioun fir Belounungen a Belounungsgedriwwe Léieren ze schaffen. Wéi Dopamin béid Funktiounen ënnerstëtzt ass onkloer. Dopamine Zell Spiking kann Predictiounsfehler kodéieren, déi vital Léiersignaler a Rechentheorien vum adaptiven Verhalen sinn. Am Géigesaz dozou, Dopamin Fräiloossung rampt op wéi d'Déiere belount kommen, spigelen d'Belounungserwaardung. Dëse Mismatch reflektéiert Differenzen an Verhalensaufgaben, méi lues Ännerungen an der Dopaminzell Spiking oder der Spike-onofhängeger Modulatioun vun der Dopamin Verëffentlechung Hei vergläiche mir Spiking vun identifizéierten VTA Dopamin Zellen mat NAc Dopamin Verëffentlechung an der selwechter Entscheedungsprozess Task. Hiweiser déi op eng kommend Belounung uginn, hu béid Spiking a Release fräi. Wéi och ëmmer, NAc Kär Dopamin Verëffentlechung ass och mat dynamesch evoluéierende Belounungserwaardungen zesummegefaasst, ouni entspriechend Ännerungen an der VTA Dopamin Zell Spiking. Eis Resultater suggeréieren e fundamentalen Ënnerscheed wéi d'Dopamine Verëffentlechung geregelt gëtt fir verschidde Funktiounen z'erreechen: Broadcast Burst Signaler förderen d'Léiere, wärend lokal Kontroll d'Motivatioun dreift.

Main

Dopamin ass berühmt mat 'Belounung' - awer wéi genau? Eng Funktioun involvéiert d'Léiere vun onerwaartem Belounungen. Kuerz Erhéigung vun Dopaminzelloféierung kodéiert Belounungsprognosfehler (RPEs)1,2,3—Signalë fir d'Zukunft motivéiert Verhalen ze optimiséieren. Dopamin Manipulatiounen kënnen d'Léiere beaflossen wéi wa se RPEs veränneren4,5,6, awer si beaflossen och motivéiert Verhalen direkt, wéi wann d'Dopamin Signaler d'Erwaardung belount (Wäert)5An. Ausserdeem eskaléiert den NAc-Dopamin während enger motivéierter Approche, konsequent mam Dopamin-Kodéierungswert7,8,9,10,11.

Mat wéineg Ausnahmen2,12,13, Midbrain-Dopaminbrennung gouf wärend der klassescher Bedéngungen a Kappfeste Déieren iwwerpréift3,14anescht, am Géigesaz zum Virbild vun Dopamin Verëffentlechung. Mir hunn also d'Feier mam Fräiloossung ënner de selwechte Bedingunge verglach. Mir identifizéiert VTA Dopamin Neuronen mat Optogenetik Tagging3,13An. Fir NAC-Dopamin Verëffentlechung ze moossen, hu mir dräi onofhängeg Methode benotzt - Mikrodialyse, Voltammetrie an den opteschen Sensor dLight15— Mat konvergenten Resultater. Eis primär Konklusioun ass datt obwuel RPE-skaléierter VTA-Dopamin Spike-Burst abrupt Verännerunge vun der Dopamin Fräiloossung passend fir d'Léieren ubidden, separat NAc-Dopamin-Schwankungen, déi mat der Motivatioun verbonne sinn, onofhängeg vun der VTA-Dopaminzellofstiermung entstinn.

Dopamine gëtt Motivatioun an de Schlëssel loci

Mir hunn Ratten an enger operanter 'Bandit' Aufgab trainéiert5 (Fig.) 1a, b). Op all Test huet d'Beleidegung vun engem Nues-Poke-Hafen ('Light-on') d'Approche an d'Entrée gefrot ('Center-in'). No enger variabler Haltperiod (0.5-1.5 s), wäisse Kaméidi ('Go cue') huet d'Rat dozou bruecht sech zréckzéien ('Center-out') an en ugrenzenden Hafen ('Side-in') ze pochen. Op belount Versprieche gouf dëst Side-in Event vun engem Food-Hopper Klick begleet, deen d'Rat gefuerdert huet, e Liewensmëttelhafen unzegoen ('Food-port-in') fir eng Zockerpellet ze sammelen. Lénks a riets Auswiel goufen all mat onofhängege Wahrscheinlechkeeten belount, déi heiansdo ouni Warnung geännert hunn. Wann Ratten méi wahrscheinlech Beloununge kruten, ware se méi motivéiert d'Aufgab auszeféieren. Dëst war an hirer 'Latenz' ze gesinn - d'Zäit tëscht Light-on an Center-in-dat war empfindlech op d'Resultat vun de virdru puer Studien (Verlängert Daten Fig. 1) an doduerch inversal mat Belounungsrate scaléiert (Fig. 1b).

Fig. 1: Dopamin Fräiloossunge Koväre mat Belounungsrate speziell am NAc Kär a ventraler prelimbescher Cortex.
Figure1

a, Bandit-Aufgab Evenementer. b, Beispiller Sëtzung. Top Rei, Belounungsméiglechkeeten an all Block (lénks: riets); Rei zwee, Zecken weisen d'Resultat vun all Prozess un (grouss, belount; kuerz, net belount); Zeil dräi, leaky-integrator Schätzung vun der Belounungsquote (schwaarz) a lafend Duerchschnëtt vun der Latenz (Cyan; Invertéiert Log Skala); ënnescht Zeil, NAc Kär Dopamin an der selwechter Sessioun (1-min Proben). DA, Dopamin. c, Top, Mikrodialyseplazen an der medialer frontaler Cortex a Striatum (kuckt och. Verlängert Daten Fig. 1). n = 51 Sondeplaze vun 12 Ratten, all mat 2 Mikrodialysesonden, déi tëscht Sessiounen erofgesat goufen. Bar Faarf weist Korrelatioun tëscht Dopamin a Belounungsquote un. ACC, anterior cingulate cortex; dPL, dorsal prelimbic cortex; vPL, ventralen prelimbesche Cortex; IL, infralimbesch Cortex; DMS, dorsal-medial Striatum. Mëttler, duerchschnëttlech Cross-Correlograms tëscht Dopamin a Belounungsquote. Rout Baren weisen op 99% Vertrauensintervall aus verschéckten Zäitreien. Ënnen, Bezéiungen tëscht Neurochemikalien a Belounungsquote (Multiple Regressioun). NA, Noradrenalin; 5-HT, Serotonin; ACh, Acetylcholin; GABA, γ-aminobutyric Seier; Glu, Glutamat; NM, Normetadrenalin; DOPAC, 3,4-Dihydroxyphenylättiksäure; 3-MT, 3-Metoxytyramin; HVA, Homovanillinsäure; 5-HIAA, 5-Hydroxyindolättiksäure. d, Effekt vu Blockiwwergäng op Belounungsrate (lénks), latency (Mëtt) an NAc Kerndopamin (riets). Iwwergäng goufen klassifizéiert ob de erfuere Belounungsrate eropgeet (n = 25) oder erofgaang (n = 33). D'Donnéeë si vun all 14 Sessiounen an deenen NAc Kär Dopamin gemooss gouf (eng pro Rat, Kombinatioun vun Daten aus nei a virdru bericht5 Déieren), a geplot als Mëttel ± Sem e, Komposit Kaarten vu Korrelatiounen tëscht Dopamin a Belounungsquote (n = 19 Ratten, 33 Sessions, 58 Sondeplacementer). Gehiratlas Konturen an dëser Figur goufen mat Erlaabnis vu Paxinos a Watson, 2005 reproduzéiert51.

Bild vergréisseren

Mir hu virdru bericht5 eng Korrelatioun tëscht NAc-Dopamin-Verëffentlechung a Belounungsrate, konsequent mat der motivéierender Roll vum mesolimbesche Dopamin16An. Hei hu mir als éischt festzestellen ob dës Bezéiung uechter Ziler vun der Virbildung observéiert gëtt, konsequent mat 'global Broadcast' Dopamin Signalisatioun17, oder ass limitéiert op spezifesch Subregiounen. Mir hu weider hypothese datt dës Dopamin Dynamik tëscht Striatum an der Cortex ënnerscheede géif, well dës Strukturen ënnerscheede Dopaminopnahm-Degradatiounskinetik hunn18 a ka benotzt Dopamin fir ënnerschiddlech Funktiounen19,20.

Mat Hëllef vun Mikrodialyse mat héijer Leeschtung Flëssegkeetchromatographie - Mass Spektrometrie (HPLC – MS), hu mir medial frontal Cortex a Stratum iwwerpréift (Fig. 1c, Verlängert Daten Fig. 1). Mir analyséiere gläichzäiteg 21 Neurotransmitter an Metaboliten mat 1-Min Zäitopléisung, a benotze Regressioun fir chemesch Zäit Serien mat Verhalensvariabelen ze vergläichen (Verlängert Data Fig. 2).

Mir replizéiert d'Korrelatioun tëscht Belounungsgeschwindegkeet an NAc-Dopamin - am Géigesaz zu aneren Neurotransmitter (Fig.) 1c, d). Dës Bezéiung war awer zum NAc-Kär lokaliséiert, an huet net an der NAc Schuel oder dorsal-medial Strium gehal. Am Géigesaz zu eiser Hypothese hunn mir en ähnlecht Raummuster an der Frontal Cortex observéiert: Dopamin Fräiloossung korreléiert mat Belounungsrate an der ventrale prelimbescher Cortex, awer net a méi dorsal oder ventral Subregiounen (Fig. 1c, e). Obwuel onerwaart, hunn dës Zwilling 'Hotspots' vu Wäert-relatéierten Dopamin Verëffentlechung eng intressant Parallel am mënschlechen Neuroimaging: Bluttuerstoffniveau-ofhängeg Signal korreléiert mat subjektiven Wäert, speziell an NAc a ventral – medial prefrontale Cortex21.

D'VTA-schéissen ass net mat Motivatioun ze dinn

Mir hunn d'nächst Kéier adresséiert ob dës Motivatiounsbezunn Forebrain-Dopamin entstinn aus variabelen Auslousung vun der Midbrain-Dopaminzellen. Den NAc Kär kritt Dopamininput vu lateralen Portiounen vu VTA (VTA-l)6,22,23An. Bei Kapp-fixe Mais, hunn VTA-l Dopamine Neuronen gemellt eng eenheetlech, RPE-ähnlech Äntwerte vu bedingte Reizen3An. Fir VTA-l Dopaminzellen opzehuelen, infizéiert mir d'VTA mat adeno-assoziéierten Virus (AAV) fir Cre-ofhängeg Ausdrock vun Channelrhodopsin (AAV-DIO-ChR2) a Ratten déi Cre Rekombinase ausdrécken ënner engem Tyrosin-Hydroxylase (TH) Promoteur (kuck) Methoden). Optroden (Fig. 2a, b) opgeholl Eenheeten-Äntwerten op kuerz blo-Laser-Impulser (Fig. 2c, Verlängert Daten Fig. 3, 4, Ergänzlech Fig. 1). Mir hu 27 gutt isoléiert VTA-l Zellen mat zouverléissege Short-latency Spikes fonnt, an hunn se als Dopamin Neuronen identifizéiert.

Fig. 2: Aktivitéit vun identifizéierten VTA Dopamin Neuronen ännert sech net mat Belounungsrate.
Figure2

a, Lénks, Optrode Schematesch mat 16 Tetroden ëm 200-µm Optikfaser. Richteg, Beispill vun der Optrode Placement bannent der lateraler VTA. Skala Bar, 1 mm. Rout, Dopamin Zell Marker Tyrosin Hydroxylase; gréng, ChR2 – EYFP; giel, iwwerlappend. Fir all Placementer, kuckt Erweidert Daten Fig. 3. b, VTA Dopamin Zell Spikes. Roude Bars weisen entdeckt Burstelen an Zuel vu Spikes an all Burst (kuckt Methoden). Skala, 0.5 s, 0.5 mV. c, Beispill Neuronreaktioun op Laserpulse vun der Erhéijung vun der Dauer. d, Sessiounswäit Feierrate versus Spike Breet (op hallef maximal) fir all VTA Zell. Blo, markéiert Dopaminzellen; purpurroude, en ausgezeechent Stärekoup vun presuméierten net-Dopamin Neuronen. Insets, Beispiller vun duerchschnëttleche Welleformen (negativ Spannung no uewen). e, Firingrate (blo; 1-min Bins) vun engem VTA Dopamin Neuron wärend enger Bandit Aufgab. Latency (cyan) Kovarer mat Belounungsquote, awer Schéissquote net. f, Feierrate fir all VTA Neuronen (blo, dopamin; purpur, net-dopamin; grau, net klassifizéiert) a nidderegen versus héich Belounungsrate-Blocker. Keen huet bedeitend Differenzen gewisen (Wilcoxon ënnerschriwwene Rangtest mat 1-min Drot, all P > 0.05 no Korrigéiere fir méi Vergläicher). g, Duerchschnëttlech Korrelatioun tëscht Dopaminzelloféierung a Belounungsquote weist keng bedeitend Bezéiung. h, Analyse vum Dopamin-Brennungsquote bei Blockiwwergäng (déiselwecht Format wéi Fig.) 1d). n = 95 Belounung erhéicht, 76 geet erof. iAn. Verdeelunge vun Inter-Spike-Intervalle (ISIs, lénks) a Spike bursts (riets) sinn onverännert tëscht méi héich a méi niddereg Belounungsratenblocken (Kolmogorov – Smirnov Statistiken: ISIs, 0.138, P = 0.92; platzt, 0.165, P = 0.63).

Bild vergréisseren

All Dopamin Neuronen ware tonesch aktiv, mat relativ niddrege Feierraten (mëttlerweil 7.7 Hz, Bereich 3.7-12.9 Hz; am Verglach mat allen VTA-l Neuronen zesumme mat Dopaminszellen opgeholl P <0.001 eent-tailed Mann – Whitney Test). Si haten och méi laang Dauer Spike Wellenformen (P <5 × 10-6, een-tailed Mann – Whitney Test), obwuel et Ausnahmen waren (Fig. 2d), wat bestätegt datt Wellenformdauer en net genuch Marker vun Dopaminszellen in vivo ass3,24An. En ënnerschiddleche Stärekoup vu VTA-l Neuronen (n = 38, vun de selwechte Sessiounen) mat kuerze Wellenformen a méi héije Schéissraten (> 20 Hz; bedeit 41.3 Hz, Band 20.1-97.1 Hz) abegraff keng markéiert Dopaminszellen. Mir ginn dovun aus datt dës méi séier Feier Zellen GABAergesch an / oder glutamatergesch sinn3,25, a bezeechent se als 'net-Dopamin' hei drënner.

Mir hunn déiselwecht Dopaminzellen iwwer verschidde Verhalensaufgaben opgeholl. VTA-l Dopaminzellen reagéiert staark op zoufälleg timed Food-Hopper-Mausklicken, a progressiv manner staark wann dës Klicks méi prévisibel gemaach goufen duerch viru Kuerzen (Verlängert Daten Fig. 5). Dëst ass konsequent mat kanonesch RPE-ähnlech Kodéierung duerch Dopaminzellen a Pavlovian Aufgaben2,3,26.

Op Basis vu Beweiser vun anästheséierten Déieren, gouf virdru behaapt datt geännert Dopaminspiegel gemooss mat Mikrodialyse entstinn duerch Verännerungen an der Tonic Feierraten vun Dopaminszellen27 an / oder den Undeel vun aktiven versus inaktiven Dopamin Neuronen28An. Wéi och ëmmer, an der Bandit Aufgab, Tonic Dopamin Zelloftzuch an all Block vun Studien war indifferenziell fir d'Belounungsquote (Fig. 2e, g). Et war keng bedeitend Ännerung an de Feierraten vun eenzelne Dopaminzellen, oder déi vun all aner VTA-l Neuronen, tëscht méi héich- a méi niddereg Belounungsblocken (Fig. 2f, h; kuck och Ref. 29 fir concordant Resultater a Kapp-fixe Musen). Et war och keng allgemeng Ännerung vun der Rate mat deem Dopaminzellen Feierblieder vu Spikes (Fig.) 2i). Ausserdeem hu mir keng Dopaminzellen observéiert wiesselt tëscht aktive an inaktiven Zoustänn. De Proportioun vun der Zäit dopamin Zellen déi inaktiv verbruecht goufen (laang Interspike Intervaller) war ganz niddereg, an huet sech net tëscht méi héijer a méi niddereg Belounungsblocken geännert (Fig. 2i).

D'Anatomie vun der VTA – NAc-Dopamin-Projektioun gouf intensiv ënnersicht6,22,23, awer - well dëst anscheinend funktionnelle Mëssverständnis tëscht der Entféierung an der Verëffentlechung - hu mir bestätegt datt mir aus dem richtegen Deel vum VTA opgeholl hunn. Kleng Injektiounen vum retrograde Tracer Cholera Toxin B (CTb) an den NAc-Kär resultéieren zu enger dichte Etikettéierung vun TH+ Neuronen innerhalb vum selwechte VTA-l Beräich wéi eis Optrode Opname (Verlängert Data Fig. 3). An der ongeféierter Opnamzon, 21% vun TH+ Zellen waren och CTb+, an dëst ass méiglecherweis eng Ënnerschätzung vun der Fraktioun vun den NAc-Kär-projizéierende VTA-l-Dopaminzellen, well eis Tracer Injektiounen net de NAc-Kär komplett ausfëllen. Also, eis Probe vun n = 27 markéiert VTA Dopamin Zellen (plus vill méi onagéiert Zellen) enthale bal sécher NAc Kärprojektéierend Neuronen. Schlussendlech, an enger zousätzlecher Rat hunn mir zwee markéiert VTA-l Dopamin Zellen opgeholl nodeems se AAV selektiv an den NAc Kär infuséiert hunn (Extended Data Fig. 3). Béid retrograd infizéierter Zellen hate Schéissmuster, déi deenen anere markéierte Dopaminszellen an allen Hisiichte gläicht, inklusiv engem Manktem u Tonic-Verännerunge mat variéierender Belounungsquote (Ergänzend Fig. 1). Mir schléissen datt Verännerungen an der Tonic VTA-l Dopamin Zelloféierung net verantwortlech sinn fir motivatiounsméisseg Ännerungen an der Virebrain Dopamin Verëffentlechung.

Tracking Verëffentlechung op méi Zäitzäite

Verëffentlecht NAc Dopamin Streck Belounungsrate per se, wéi an e puer Theorië virgeschloen30, oder ass dës Korrelatioun duerch dynamesch Schwankungen an der Dopamin Verëffentlechung ugedriwwen, déi ze séier mat Mikrodialyse léisen? Mir hu fir déi Lescht Méiglechkeet op Basis vu Voltammetrie Daten argumentéiert5, awer gesicht Bestätegung mat Hëllef vun enger onofhängeger Mooss vun der Dopamin Verëffentlechung déi verschidden Zäitzäite span kann. D'DLight1 Suite vu genetesch kodéiert optesch Dopaminindikatoren gouf konstruéiert andeems zirkulär permutéiert GFP an Dopamin D1 Rezeptoren agebaut gouf15An. Bindung vun Dopamin bewierkt eng héich spezifesch Erhéijung vun der Fluoreszenz (Fig. 3a). Mir hunn AAV an NAc infuséiert fir entweder dLight1.1 (véier verifizéiert NAc-Placementer aus dräi Ratten) auszedrécken oder déi méi hell Variant dLight1.3b (sechs verifizéiert NAc-Placementer vu véier Ratten) a iwwerwaacht Fluoreszenz duerch Faser Photometrie. Mir observéiert kloer NAc-Dopamin-Äntwerte fir de Pavlovesche Belounungsprediktive Zeechen, ähnlech wéi d'VTA-Dopaminzelloféierung (Verlängert Daten Fig. 5).

Fig. 3: Iwwergangszäite vun der Dopaminmessung.
Figure3

a, Fluoreszenzreaktioun vun dLight1.3b. Inset, Titratioune vun Dopamin (n = 15 Regiounen vun Interesse (ROIs)) an Noradrenalin (n = 9). Haaptfigur, badapplicéiert Neurotransmitter (all n = 12 ROIen). Seng, Histamin. b, Sample Bandit Sessioun abegraff normaliséiert NAc dLight1.3b Signal (1-min Drot). can, dLight Signal Ännerunge mat Blockiwwergäng. n = 35 Belounungsrate erhéicht, 45 geet erof. d, Kräizkorrelatioun tëscht dLight a Belounungsquote. e, Méi eng Vue op dat ofgesécherten Deel vun b. Pfeile: schwaarz, Zentrum-Nues-an; hellrout, Side-in (belount); hellblo, Side-in (net belount); donkel rout, Food-port-in (belount); donkel blo, Food-port-in (net belount). Nächst Reihen: leaky-integrator Schätzung vum Belounungsrate; dLiicht bei gerénger Opléisung (1 min); dLiicht mat héijer Opléisung (50 Hz, gréng; fënnef-Punkt Median-Filteren, schwaarz); Modellzoustand Wäerter (Cyan); an RPEen (Magenta). No e puer onbezuelten Prozesser sinn d'Staatswäerter fréi am Prozess niddereg, da belount d'Liwwerung e positiven RPE a begleet schaarf Erhéijung vun Dopamin. Successive belount Versprieche reduzéieren RPEs, awer erhéijen d'Staatswäerter, begleet vu Ramping Dopamin. f, Kuerz Zäitzuele Crosscorrelations weisen eng Bezéiung tëscht dLight a Wäert, a méi kleng Relatioun zu RPE. g, Bannent-Prozess Korrelatiounen tëscht Modellvariabelen an dLight mat verschiddene Lags; Korrelatioun zu béide Wäert an RPE ass am stäerksten zu dLight ongeféier 0.3 s méi spéit. h, An all Sessioun, war maximal Korrelatioun méi grouss fir de Wäert wéi fir RPE oder Belounungsquote.

Bild vergréisseren

Fir d'Bandit Aufgab, hu mir d'éischt dLight Signal an 1-min Drecks iwwerpréift (Fig. 3b) zum Verglach mat der Mikrodialyse. Mir hunn erëm eng kloer Relatioun tëscht NAc Dopamin Verëffentlechung a Belounungsrate gesinn, a béid Kräizkorrelatioun an Analyse vu Blocktransitionen (Fig. 3c, d). Mir hunn duerno méi no ënnersicht wéi dës Bezéiung entsteet. Anstatt lues a lues op enger Zäitraum ze variéieren, huet dLight Signal héich dynamesch Schwankungen innerhalb an tëscht all Versuch gewisen (Fig. 3e). Mir hunn dës Schwankunge mat direktem Staatwäerter a RPE verglach aus engem Verstäerkung-Léiermodell (e semi-Markov Entscheedungsprozess)5). Wéi virdru mat Voltammetrie gemellt5, momentan NAc-Dopamin huet eng staark Korrelatioun mat Staatswäerter gewisen (Fig. 3f), siichtbar wéi an bannent Studien eropklammen wann Erléisung erwaart gouf (Fig. 3e). Mir hunn och transient Erhéigunge mat manner erwaart Belounungsliwwerunge gesinn, konsequent mat RPE (ënnendrënner iwwerpréift). An all dLight Sessioun huet Dopamin eng méi staark Korrelatioun mat Wäerter gewisen wéi entweder RPE oder Belounungsquote (Fig. 3h, Verlängert Daten Fig. 6). Korrelatioune mat béide Staatswäerter an RPE ware maximal am Bezuch zum dLight Signal ~ 0.3 s méi spéit, konsequent mat enger kuerzer Lag verursaacht duerch neurale Veraarbechtung vun Zeilen an Sensor-Reaktiounszäit (Fig. 3g; mat Voltammetrie hu mir eng Lag vun 0.4-0.5 s gemellt)5.

D'Dopaminbrennung erkläert net d'Verëffentlechung

Mir vergläichen d'nächst Joer Dopaminzellféiwerung a verëffentlecht ronderëm Bandit-Task-Eventer. Extern Stimulatioun beim Light-on, Go cue a belount Side-in (Food-Hopper-Klick) all huet eng séier Feierstäerkt opgeruff (Fig. 4a). Dës Äntwerte goufen an der grousser Majoritéit vun Dopaminzellen observéiert (Fig. 4c), och wann d'relativ Magnitude vun Äntwerte zu verschiddenen Cisen aus Zell zu Zell variéiert hunn (Ergänzlech Fig. 1). Den NAc dLight Signal huet och séier a zouverlässeg op jiddereng vun dëse bemierkenswäerte Cues geäntwert (Fig. 4b, c), konsequent mat Burstfeier vun Dopaminzellen, déi d'Dopamin Verëffentlechung féieren.

Fig. 4: Phasic VTA-Dopaminbrennung huet keng NAc-Dopamin-Dynamik.
Figure4

a, Event-ausgeriicht Aktivitéit vu VTA-l Dopaminzellen. Top, Spike Raster fir eng representativ Zell; ënnen, duerchschnëttlech Spikesniveau (n = 29). An all Panneaue weisen Fehlerbänn ± Sem un b, Event-ausgeriicht NAc dLight. Uewen, representativ Sessioun; ënnen, duerchschnëttlech (n = 10), normaliséiert op d'Spëtz belount Side-an Äntwert. Duerch dës Figur ginn dLight Signaler relativ zu enger 2-s 'Baseline' Epoch gewisen, déi 1 s virum Centre-in endet. Notiz erhéicht (Pfeile) kuerz virum Centre-in a Food-port-in. c, Kumulative Verdeelunge vun der Zäit geholl fir Dopaminzellen (fest; n = 29), dLiicht (gestrach; n = 10), fir déi folgend Cue Onsets ze erhéijen (Shuffle Test am Verglach mat Baseline, 10,000 Shuffles, P & Si besteet; 0.01, Multiple Vergläicher korrigéiert). Fir Light-on sinn nëmme Latenz <1 s abegraff; fir Side-in nëmme belount Prouwen. Median Latenz (vu sigmoid fit): Liicht-un, schéisst 152 ms, dLight 266 ms; Go cue, schéissen 67 ms, dLight 212 ms; Side-in, Schéisserei 85 ms, dLiicht 129 ms. Net-Dopamin Zellen waren typesch egal fir Cue Onsets (Extended Data Fig. 8). d, Distinct cue-evoked, Approche-relatéiert Dopamin Verëffentlechung. Top, duerchschnëttlech Dopaminzelloféierung (n = 29); mëttler, duerchschnëttlech dLiicht (n = 10); ënnen, Voltammetrie (n = 6), normaliséiert fir d'Spëtzekuerzlatenz Light-on Äntwert. Lénks Panelen, Latenzen <1 s, riets, Latencies> 2 s. Daten ginn op Light-on (solid) oder Center-in (punktéiert) ausgeriicht; rout gestrach Linn, Median Latenz. Fir méi laang Latenzen gëtt et kee Steigerung beim Schéissen no beim Centre-in, awer dLight a Voltammetrie weisen eng däitlech Erhéijung. e, Scatter Komplott vergläichen Peak Signaler ausgeglach op Light-on (y Achs) oder Zentrum (anx Achs). Fir all Zell, Sessioun verbonne Linnen uginn Daten fir ënnerschiddlech Latenzbereicher (<1 s,> 2 s). Dopamine Schéiss (uewen) weist konsequent Liicht-Äntwert fir kuerz-latency Prozesser (Zwee-Wee Varianzanalyse (ANOVA), Ausriichtung × Latenz Interaktioun, F = 7.47, P = 0.0008). dLight (mëttel), Voltammetrie (ënnen) Signaler si konsequent besser ausgeriicht mat Center-in (Zwee-Wee ANOVA fir dLight: Ausriichtung × Latenz Interaktioun, F = 9.28, P = 0.0043). f, Dopamin erhéicht während Approche, quantifizéiert als Rampwinkel (kuckt Methoden). Kreeser weisen eenzel Dopaminzellen (n = 29), dLiicht Sessiounen (n = 10).

Bild vergréisseren

Mir hunn och kloer Erhéigunge vun der NAc-Dopamin Verëffentlechung gesinn wéi Ratten de Starthafen (just virum Centre-in) an de Liewensmëttelhafen (just virum Food-port-in) entgéint gesinn. Dëst passt gutt mat der extensiver Voltammetrie Literatur déi weist datt motivéiert Approche Verhalen mat schnelle Erhéigunge vum NAc Kerndopamin begleet ginn.5,7,8,9,10,11An. Allerdings huet d'VTA-l Dopaminzellpopulatioun keng entspriechend Erhéijung vun der Brennung zu dësen Zäiten gewisen (Fig. 4a; gesinn Verlängert Daten Fig. 7 fir zousätzlech Vergläicher, ënner anerem zu net-Dopaminzellen).

Fir besser Cue-evokéiert, an Approche-verbonne, Dopamin Aktivitéit ze dissociéieren, hu mir Prozesser getrennt vu kuerzen (<1 s) a laangen (> 2 s) Latenzen (Fig. 4d, e). Erhéigunge vun der Dopaminzelloféierung goufen konsequent fir de Cue ugefaang bei Light-on gespäichert, léiwer fir kuerz latency Studien. All 25 Dopaminzellen mat bedeitende Feierrate eropgaang nom Liichtjoer waren besser op d'Liichtjoer agestallt wéi Centre-in (Fig. 4e). Am Géigesaz, Erhéigunge vun der NAc-Dopamin Verëffentlechung virum Centre-in waren ënnerscheet vun der opgehuewe Dopamin Verëffentlechung (Fig. 4d, e). dLight Signaler konsequent erhéicht virum Centre-in op laang latency Studien (zéng vun zéng Sessiounen) a virum Food-Port-In (néng vun zéng Sessiounen), ouni entspriechend Erhéigung vun der Dopaminbrennung (Fig. 4f).

Endlech hu mir iwwerluecht wéi event-relatéiert Dopamin Signaler vun der aktueller Belounungsgeschicht hänken. Während dem fréien Deel vun all Versuch, war d'Dopaminzelloféierung net ofhängeg vun der Belounungsquote (Fig.) 5a), trotz dem Afloss vun der Belounungsquote op der Motivatioun (Fig. 5b). Duerno war déi phasesch Äntwert op d'Belounungssäit bei Side-in zouverlässeg méi staark wann d'Belounungsquote méi niddereg war (Fig. 5a), konsequent mat positiven RPE-Kodéierung. Wann dës Belounungssue ewech gelooss gouf, hunn d'Dopaminzellen en Haltung gestoppt, awer d'Kodéierung vun negativen RPE war vill méi schwaach oder fehlend, egal ob op der Bevëlkerungsniveau (Fig.) 5a, b) oder als eenzel Zellen (Verlängert Daten Fig. 8). Et gouf virdru proposéiert datt negativ RPEen an der Dauer vun Dopamin Pausen kodéiert sinn31, awer dëst gouf a just 2 vun 29 eenzelne Neuronen observéiert. Ähnlech Resultater goufe kritt wann d'Belounungserwaardung op aner Weeër geschat gouf, abegraff op Prozessbaséiert Verstäerkung Léiermodeller (Schauspiller-Kritiker a Q-Léieren) oder einfach andeems se rezent Belounungen zielen (Verlängerter Daten Fig. 8).

Fig. 5: D'Belounungsgeschicht beaflosst d'VTA Dopaminzelloféierung an d'Verëffentlechung vum NAc-Dopamin anescht.
Figure5

a, Top, duerchschnëttlech Feierraten vun Dopaminzellen (n = 29) ausgeriicht op Side-in, opgedeelt op Belounungsquote (Tercilen, getrennt fir all Zell berechent). Virum Side-in hänkt d'Aktivitéit net vun der Belounungserwaardung of. No Side-in belount (rout) an net belount (blo) Prozesser ginn getrennt gewisen. Food-Click Äntwert ass méi staark wann d'Belounungsquote niddereg ass, konsequent mat der Kodéierung vu positiven RPEen. Ënnen, Fraktioun vun individuellen Dopaminszellen mat enger Schossquote déi wesentlech variéiert mat Belounungsquote zu all Moment (Shuffle Test, P & Si besteet; 0.01, Multiple Vergläicher korrigéiert). Zeckenzeechen uewen weisen Zäiten un wou dës Brochdeel däitlech méi héich war wéi Chance (Binomial, P <0.01). No Side-in ginn nëmmen negativ Korrelatioune getest - dat heescht potenziell RPE Kodéierung. b, Regressiounspläng fir Sessiounen mat opgeholl Dopaminzellen, wat den Effekt vun der kierzlecher Belounungsgeschicht op (Log-) latency (uewen) an Dopamin Spike weist. Asterisker weisen bedeitend Regressiounsgewiichter (t-test, P & Si besteet; Wärend den 0.05 s virum Go Cue (wärend de Rat e stännegen Nuespoke muss halen fir de Prozess virzegoen) ass Dopaminspiking net beaflosst vu Belounungsgeschicht (Mëtt). Dëst ännert sech eemol d'Resultat verroden ass (ënnen; Bewäertung vu Peak oder Trog vun Aktivitéit an den 0.5 s nom Side-in), awer nëmme fir belount Verspriechen. c, d, Selwecht wéi hei uewen, ausser fir dLight (normaliséiert bis Peak Side-an Äntwert). Dopamin Verëffentlechung zouverlässeg Skalen mat Belounungsrate souguer virum Side-in.

Bild vergréisseren

D'Dopamin Verëffentlechung am Side-In huet och e kloeren, transiente Kodéierung vu positiven RPEs gewisen, awer net vun negativen RPEs (Fig. 5c, d). Dës dLight Äntwert war liicht verspéit a verlängert am Verglach zum Auszuch, konsequent mat der Zäit fir d'Verëffentlechung an d'Wiederhuelung32an, awer e subsecond Phänomen bliwwen. Am Géigesaz zum Auszebréngen sinn awer dLight Signaler fréi an all Versuch méi grouss wann rezent Studien belount goufen (Fig. 5c), konsequent mat Wäertkodéierung. Mir hunn dës Ofhängegkeet vun der Belounungsgeschicht observéiert, och wann d'Rat net aktiv bewegt, awer eng Nuesepock am Zentrumshafen hält, waart op d'Go Cue (Fig. 5d). Insgesamt schléissen mir datt NAc Dopamin Verëffentlechung béid Cue-evokéiert Äntwerte a Belounungserwaardung reflektéiert, an datt nëmmen déi fréier gutt kann duerch VTA-l Dopamin Zelloféierung verantwortlech gemaach ginn.

Diskussioun

VTA-l liwwert déi predominant Quell vun Dopamin dem NAc Kär6,23,24An. VTA-l Dopaminzellen, inklusiv déi déi zum NAc-Kär projizéieren, weisen konsequent RPE-kodéierend Burgen3,12An. VTA Burs ginn ugeholl datt et besonnesch wichteg ass fir NAc Dopamin ze féieren32an och tatsächlech hu mir fonnt datt Cue-evokéiert VTA Burs mat der NAc Verëffentlechung passen. Wéi och ëmmer, hu mir zousätzlech Wäert-verbonne Mustere vun der NAc-Dopamin-Verëffentlechung fonnt, déi net duerch Ausléisung vu VTA-l Dopaminzellen generéiert goufen, entweder op laang (Tonic) oder kuerz (phasesch) Zäitraim. Aner Dopamine Subpopulatiounen kënnen ënnerschiddlech Signaler droen13,33,34, a mir kënnen d'Méiglechkeet net ausschléissen datt Feier vun Dopamin Zell Ënnerbevëlkerungen, déi net vun hei opgeholl ginn, wertbedéngter Dopamin am NAc Kär produzéiert. Wéi och ëmmer, wärterelatéiert Schéiss gouf ni fir all Dopaminszellen gemellt, an enger breeder Palette vu Studien. Eis Resultater suggeréieren datt NAc Dopamin Dynamik op verschidde Weeër kontrolléiert gëtt, zu verschiddenen Zäiten a fir verschidde Funktiounen, an datt d'Dopamine Zellen opzehuelen ass wichteg awer net genuch fir d'Dopaminsignaler ze verstoen.35.

Fräiloossung vun Dopamin Terminal ass potenziell beaflosst duerch lokal, net-spiking Mechanismen36,37,38,39,40An. Zum Beispill gëtt NAc-Dopamin Verëffentlechung moduléiert vun der basolateraler Amygdala och wann VTA Spiking pharmakologesch verdriwwen ass41,42An. Et gouf zënter Joerzéngte festgestallt datt d'lokal Kontroll vun der Dopamin Verëffentlechung Funktiounen ënnerscheet vun deenen vun der Dopamin Zell Spiking36,43, awer dëst ass net an theoretesch Meenungen vun Dopamin agebaut ginn. Distinct striatal Subregiounen droen zu verschiddenen Entscheedungen an kënnen hir eege Dopamin Fräiloossung beaflossen no Bedierfnesser44. Et bleift ze bestëmmen just wéi lokaliséiert dës Kontroll vun der Dopamin Verëffentlechung ka sinn. Eng Begrenzung gedeelt vun den 3 Weeër datt mir d'Dopamin Fräiloossung gemooss hunn ass datt se all op enger raimlecher Skala vun op d'mannst 100 µm probéieren, wärend a vivo Mikroskopie suggeréiert datt Dopamin Fräiloossung op däitlech méi klenge Skalen heterogen kann15.

Eis Resultater ënnerstëtzen net d'Existenz vun engem separaten tonic Dopamin Signal dat motivational Effekter vun Dopamin kéint meditéieren. Amplaz, sech dopamine Verschiebungen déi lues optrieden wa se lues gemooss ginn (mat Mikrodialyse) a séier Schwankungen, wann se séier gemooss ginn (mat Voltammetrie oder dLight). Ausserdeem, Opzeechnungen vun identifizéierten VTA-Dopaminzellen vun eis selwer an anerer30 bitt staark Beweiser géint d'Iddi29 datt Ännerungen am Tonic Dopamin Zelloféierung féieren Tonic Ännerungen an der Dopamin Verëffentlechung. Och wann Tonic Brennung kann duerch Läsionen oder Drogenmanipulatioune geännert ginn28, mir sinn eis net bewosst vun nohaltege Verännerunge vum Schéissrate bei all Verhalensaufgab. Firing kann no enger Zäitskala vun ongeféier 1 s no Rampen wärend der Virfreed op motivational relevant Eventer45,46An. Wéi och ëmmer, dësen Ënnergang ass de Géigendeel vun deem wat noutwenneg wier fir d'Dopamin Fräiloossung mat Belounungserwaardung ze stäerken, an amplaz méi Ähnlechkeet mat enger Sequenz vu transiente negativen Prognosenfeeler47An. Och wann nohalteg Signaler déi de lafenden Belounungsrate codéieren, kéinten computationally nëtzlech sinn30an, dopamine stellt amplaz séier fluktuéierend Feeler a Wäert Signaler. Et bleift méiglech datt nohalteg Signaler an engem spéideren Schrëtt berechent ginn, duerch intrazellular Signaliséierungsstrecken no ënnen vun Dopamin Rezeptoren.

Vill Gruppen hunn ramping Dopamin Verëffentlechung beobachtet wéi Ratten no Belounungen virgesinn5,7,8,9,10,11, konsequent mat kodéieren eskaléierend Belounungserwaardungen. E puer hunn argumentéiert datt dës Dopamin Rampen einfach RPEs reflektéieren, andeems se ugeholl datt Ratten entweder séier Wäerter vergiessen48 oder datt se eng verdréngte Set vu Staatsvertrieder hunn49An. Dës lescht Iddi gëtt net vun eiser Observatioun ënnerstëtzt datt d'Ramping séier vu Prozess zu Prozess moduléiert gëtt op Basis vun aktualiséierten Belounungserwaardungen, gëtt méi staark bannent enger kuerzer Sequenz vun successive Belounungen, während RPE-ähnlech Äntwerte op Zeechen méi schwaach ginn (Fig. 3e). Méi allgemeng, kann all Theorie an där Dopamin RPE eleng (Léier Signaler) vermëttelt net déi ganz gutt etabléiert Verbindung tëscht lafend mesolimbescher Dopamin a Motivatioun ausmaachen.16An. Den NAc Kär ass net erfuerderlech fir héich trainéiert Äntwerte vu bedingte Reizen, awer ass besonnesch wichteg wann Dir decidéiert eng Zäitwiereg Aarbecht ze maachen fir Belounungen ze kréien.50An. NAc Kerndopamin schéngt e wesentlecht dynamescht Signal ze ginn vun wéi et derwäert ass Zäit an Effort ze schaffen ze verdeelen5,44, och wann dëst Signal net an der VTA-Dopaminzelloféierung präsent ass.

Methoden

Déieren

All Déierprozeduren goufen vun der University of Michigan oder der University of California San Francisco Institutionelle Comitée iwwer Benotzung a Fleeg vun Déieren genehmegt. Männlech Ratten (300-500 g, entweder wëll Typ Long-Evans oder TH-Cre+ mat engem Long-Evans Hannergrond52) goufen op enger ëmgedréinter 12 oprecht gehalen: 12 Liicht: donkel Zyklus a getest während der donkeler Phas. Ratten goufen mëll Liewensmëttel entzunn, empfänken 15 g Standard Labo Rat Rat chow zousätzlech zu Nahrungsmëttel, déi wärend der Aufgab Leeschtung krut. Nee Echantillonen Virausberechnung gouf duerchgefouert. D'Enquêteure goufen net blann fir d'Allokatioun während Experimenter a Bilde Bewäertung.

Verhalen

Virbereedung an Tester goufen a computerkontrolléierte Med Associates Operantkummeren (25 cm × 30 cm am breetste Punkt) all mat enger fënnef Lach Nues-Pock-Mauer gemaach, wéi virdru beschriwwen5An. Bandit-Aufgab Sessiounen hunn déi folgend Parameter benotzt: Blocklängt ware 35-45 Studien, zoufälleg fir all Block gewielt; halen d'Period virum Go Cue war 500 – 1,500 ms (uniform Verdeelung); lénks-riets Belounungsschwieregkeeten ware 10, 50 an 90% (fir Elektrophysiologie, Photometrie, Voltammetrie a virdru bericht Mikrodialyse Ratten5) oder 20, 50 an 80% (nei gemellt Mikrodialyse Ratten).

Aktuelle Belounungsquote gouf mat engem Zäitbaséierten leaky-Integrator geschätzt53An. D'Belounungsquote gouf all Kéier eropgesat wéi eng Belounung krut, an exponentially ofgerappt mat engem Tempo, dee vum Parameter festgeluecht gouf τ (den Zäitpunkt fir den Belounungszënser fällt mat ~ 63% erof, also 1 − 1 / e). Fir all Analysen, τ gouf op Basis vum Verhalen vum Rott erausgesicht, déi (negativ) Korrelatioun tëscht Belounungsrate a Log (latency) an all Sessioun maximéiert. D'Korrelatiounen tëscht Virebrain-Dopamin a Belounungsquote ware fir dës Wiel net héich empfindlech τ (Verlängert Daten Fig. 1).

Fir Blockiwwergäng als 'eropzéien' oder 'erofgaang' am Belounungsrate ze klassifizéieren, hu mir den duerchschnëttleche leaky-Integrator Belounungsrate an de leschte 5 min vun engem Block mat der Moyenne Belounungsrate an der éischter 8 min vum spéider Block verglach.

Ratten, déi fir Elektrophysiologie a Photometrie benotzt goufen, hunn och eng Pavlovesch Approche Aufgab gemaach, an der selwechter Operéierkammer mat der Hausliicht an der ganzer Sessioun. Dräi auditiv Zeilen (2 kHz, 5 kHz an 9 kHz) ware mat ënnerschiddleche Wahrscheinlechkeete vun der Nahrungsliwwerung (am Géigegewiicht iwwer Ratten) assoziéiert. Cues goufen als Zuch vun Ton Pips gespillt (100 ms u, 50 ms aus) fir eng total Dauer vun 2.6 s gefollegt vun enger Verzögerungsperiod vun 500 ms. Cues an onberechenbar Belounungsliwwerunge goufen a pseudorandom Uerdnung mat engem variabelen Interprozessintervall geliwwert (15-30 s, eenheetlech Verdeelung).

Microdialysis

befënnt

Ratten goufen bilateral mat Guidekanulae (CMA, 830 9024) am Cortex a Striatum implantéiert. Eng Grupp (n = 8) krut eng Guidekanyl gezielt op prelimbesch an infralimbesch Cortex (anteroposterior (AP) +3.2 mm, mediolateral (ML) 0.6 mm par rapport zu Bregma; an dorsoventral (DV) 1.4 mm ënner Gehir Uewerfläch) op der entgéintgesater Hemisphär (AP +1.3, ML 1.9 an DV 3.4). Béid Implantate ware 5 Grad vunenee laanscht de rostral – caudale Fliger gekippt. Eng zweet Grupp (n = 4) krut eng Guide Kanüle viséiert anterior cingulate cortex (AP +1.6, ML 0.8 an DV 0.8) an eng aner gezielt accumbens (core / shell an der entgéint Hemisphär bei AP +1.6, ML 1.4 an DV 5.5 (n = 2) oder AP +1.6, ML 1.9 an DV 5.7 (n = 2). Implantatsäiten goufen iwwer Ratten ausgeglach. Déieren hu sech erlaabt fir eng Woch ze recuperéieren ier se nei trainéiert ginn.

Chemikalien

Waasser, Methanol an Acetonitril fir mobil Phasen ware Burdick & Jackson HPLC Schouljoer, kaaft vu VWR (Radnor). All aner Chemikalie goufe vum Sigma Aldrich kaaft, wann net anescht uginn. Kënschtlech zerebrospinal Flëssegkeet (aCSF) besteet aus 145 mM NaCl, 2.68 mM KCl, 1.40 mM CaCl2, 1.01 mM MgSO4, 1.55 mM Na2HPO4 an 0.45 mM NaH2PO4, ugepasst pH op 7.4 mat NaOH. Ascorbinsäure (250 nM Finale Konzentratioun) gouf bäigebaut fir Oxidatioun vun Analyten ze reduzéieren.

Probeersammlung an HPLC-MS

Op Testdag goufe Déieren an der Operkammer mat der Hausliicht opgestallt. Custom-made concentric polyacrylonitrile membrane microdialysis probes (1-mm dialysing AN69 Membran; Hospal) goufe bilateral an Guidekanula gesat a perfuséiert kontinuéierlech (Chemyx, Fusion 400) mat aCSF bei 2 µl / min fir 90 min fir Equilibratioun ze erlaben. Nom 5-min Baseline-Sammlung gouf d'Hauslicht ausgeschloen, wat d'Déier op Bandit-Aufgabe verfügbar war. Probeersammlung ass weider mat 1-min Intervalle weider gaang a Proben goufen direkt ofgeleet54 mat 1.5 µl Natriumkarbonat, 100 mM; 1.5 µl Benzoylchlorid (2% (v / v) Benzoylchlorid an Acetonitril); an 1.5 µl isotop markéiert intern Standardmëschung verdënntem a 50% (v / v) Acetonitril mat 1% (v / v) Schwefelsäure, a mat deuteréiertem ACh a Cholin (C / D / N Isotopen) bis zu enger definitiver Konzentratioun vun 20 nM. Probe Seriensammlung alternéiert tëscht den zwou Sonden an 30-s Intervalle an all 26 Sessions, ausser eng Sessioun an där eng futtis Membran nëmmen zu enger Serie resultéiert (51 Probe Serien insgesamt). Proben goufen analyséiert mat Thermo Scientific UHPLC Systemer (Accela, oder Vanquish Horizon interfacéiert mat engem Quantum Ultra Triple Quadropole Massespektrometer mat enger HESI II ESI Sonde), déi a multiple Reaktiouns Iwwerwaachung funktionnéieren. Fënnef-Mikroliter Proben goufen op eng Phenomenex Core-Shell Biphenyl Kinetex HPLC Kolonn (2.1 mm × 100 mm) injizéiert. Mobil Phas A war 10 mm Ammonium Formiat mat 0.15% Mieresäure, a mobil Phas B war Acetonitril. Déi mobil Phase gouf en Eluerungsgradient bei 450 µl / min geliwwert wéi follegt: initial, 0% B; 0.01 min, 19% B; 1 min, 26% B; 1.5 min, 75% B; 2.5 min, 100% B; 3 min, 100% B; 3.1 min, 5% B; an 3.5 min, 5% B. Thermo Xcalibur QuanBrowser (Thermo Fisher Scientific) gouf benotzt fir Spëtzten automatesch ze verschaffen an z'integréieren. Jidd vun den> 100,000 Spëtzele goufen visuell kontrolléiert fir eng korrekt Integratioun ze garantéieren.

Analyse

All neurochemesch Konzentratiounsdaten goufe mat engem dräi-Punkte bewegende Duerchschnëtt glat (y′ = [0.25 × (y-1) + 0.5y + 0.25 × (y+ 1)]) a z-Score normaliséiert an all Sessioun fir Verglach tëscht Sessioun ze vereinfachen. Fir all Zilregioun gouf e Cross-Correlogram fir all Sessioun generéiert an d'Moyenne vun de Sessiounen gouf geplot. Ee-prozent Vertrauensgrenze goufe fir all Ënnersplot generéiert andeems een eng Zäitreihe 100,000 Mol geschockt huet an eng Verdeelung vu Korrelatiounskoeffizienter fir all Sessioun generéiert. Verschidde Regressiounsmodeller goufe generéiert mat der Regressiounsfunktioun zu MATLAB, mat der neurochemescher als Resultatvariabel a Verhalensmoossname wéi Prädiktoren. Regressiounskoeffizienten goufen op dräi Alpha Niveauen (0.05, 0.0005 an 0.000005), no Bonferroni-Korrektur fir verschidde Vergläicher bedeitend (Alpha / (21 Chemikalien × 7 Regiounen × 9 Verhalensregressoren)) bestëmmt. Fir Analyse vu Blocktransitioune goufen Daten an 3-Min Epochen gebannen, an d'Prouf verworf déi d'Iwwergangszäit abegraff.

Elektrophysiologie

Rat (n = 25) goufe mat personaliséierten entwéckelten ugedriwwe Optroden implantéiert, all aus 16 Tetroden (gebaut aus 12.5 µm Nichrom Drot, Sandvik) op d'Säit vun enger 200 µm Optikfaser ugepecht a sech bis zu 500 µm ënner dem Faser Tipp verlängert. Wärend der selwechter Operatioun hu mir 1 µl AAV2 / 5-EF1a-DIO-ChR2 (H134R) -EYFP an déi lateral VTA (AP 5.6, ML 0.8, DV 7.5) oder NAc Kär (AP 1.6, ML 1.6, DV 6.4) injizéiert. . Breetband (1-9,000 Hz) Gehirnsignaler goufe gepréift (30,000 Proben pro s) mat Intan digital Headstages. Optroden goufen op d'mannst 80 µm um Enn vun all Opnamssessioun erofgesat. Eenzel Eenheete goufen offline isoléiert mat enger MATLAB Ëmsetzung vu MountainSort55 gefollegt vun enger virsiichteger manueller Inspektioun.

Klassifikatioun

Fir z'identifizéieren ob eng isoléiert VTA-l Eenheet dopaminerg war (TH+), hu mir de Reiz-verbonne latency Test benotzt56An. Kuerz, um Enn vun all experimenteller Sitzung hu mir den Optrode mat enger Laserdiode ugeschloss an hunn Liichtimpulszich vu verschiddene Breet a Frequenz geliwwert. Fir datt eng Eenheet als Liicht-Äntwert identifizéiert ka war, huet se de Bedeitungsniveau misse erreechen P <0.001 fir 5-ms an 10-ms Pulszich. Mir vergläichen och d'Liicht evokéiert Wellenformen (bannent 10 ms vu Laserpuls unzefänken) mat de Sessiouns-Duerchschnëtt; all Liichtgeruff Eenheeten haten e Pearson Korrelatiounskoeffizient vun> 0.9. Dopamin Neuronen goufen erfollegräich vu véier Ratten opgeholl mat VTA-l AAV Infusiounen (IM657, 1 Eenheet; IM1002, 3 Eenheeten; IM1003, 15 Eenheeten; IM1037, 9 Eenheeten) an eng Rat mat NAc Kär AAV (IM-1078, 2 Eenheeten) . Peak Breed gouf definéiert als Vollbreed-um-Hallef-Maximum vun der prominentesten negativer Komponent vun der ausgeriichtter, duerchschnëttlecher Spëtzewellform. Net-markéiert VTA Neuronen mat Sessiounsbreet Schéissrate> 20 Hz a Peak Breet <200 µs goufen als net-Dopamin Zellen klasséiert. Fir sécherzestellen datt mir Dopamin an net-Dopamin Zellen an de selwechte Subregiounen vergläichen, hu mir nëmmen net-Dopamin Zellen analyséiert, déi wärend Sessiounen opgeholl goufen mat op d'mannst eng optesch markéiert Dopamin Zell.

Analyse

Spike bursts goufen duerch déi konventionell '80 / 160 Template' Approche festgestallt57: all Kéier wann en Inter-Spike-Intervall vun 80 ms oder manner geschitt, ginn dës a spéider Spikes als Deel vun engem Burst ugesinn bis et en Intervall vun 160 ms oder méi ass. Fir de Verglach vu 'Tonic' Schéiss ze belounen, goufen Dopaminspikes an 1-min Bins gezielt. Fir méi séier Verännerungen z'ënnersichen, goufen d'Spike Dichtfunktioune gebaut mat Spike Zich mat engem Gaussesche Kärel mat Varianz 20 ms. Fir festzestellen wéi séier en Neuron op eng gegebene Cue reagéiert huet, hu mir 40-ms Bins benotzt (a Schrëtt vun 20 ms rutscht) a benotzt e Shuffle Test (10,000 Shuffles) fir all Kéipoule vergläichend de Schossquote nom Cue-Ufank zum Schossquot an déi 250 ms direkt virum Cue. Déi éischt Dreckskëscht mat där de Post-Cue-Taux däitlech war (P <0.01, korrigéiere fir verschidde Vergläicher) méi grouss wéi d'Basislinefeier gouf als d'Zäit ugesinn fir Äntwert ze ginn.

Peak Feierrate gouf als de maximalen (Gaussian-smoothed) Feierrate vun all Versuch an enger 250-ms Fenster no Säit-in fir belount Tester berechent, an den Dall gouf als de minimale Feierraten an enger 2-s Fënster berechent. eng Sekonn nom Säitewiessel fir onbezuelten Studien.

Fir e Rampwinkel während Approcheverhalen z'erreechen, hu mir mëttlere Feierraten mat engem 50-ms Gaussesche Kärel glat, de Maximum / Minimum vum resultéierende Signal an enger 0.5-s Fënster virun all Event festgestallt (center-in oder food-port-in ) a gemooss den ënnerschriwwene Wénkel déi zwee Extrema verbënnt. Fir Feierraten a 'héijen' an 'nidderegen' Belounungsblocken ze vergläichen, hu mir fir all Sessioun eng median Spaltung vun engem duerchschnëttleche leaky-Integrator Belounungsrate an all Block gemaach.

Voltammetrie a computational Modell

Fast-Scann cyclic Voltammetrie Resultater hei ugewisen Reanalyse Donnéeën déi virdrun am Detail presentéiert goufen5An. Bannent-Schätzunge vum Staatwäert a Belounungsprognose Fehler goufe mat engem semi-Markov Entscheedungsprozess Verstäerkung Léiermodell berechent, genau wéi virdru beschriwwen5.

Photometrie

Mir hunn eng viral Approche benotzt fir den genetesch kodéierten opteschen Dopamin-Sensor dLight auszedrécken15. Ënner Isoflurananästhesie, 1 μl AAV9-CAG-dLight (1 × 1012 virale Genom pro ml; UC Davis Vektorkär) gouf lues (100 nl / min) injizéiert (Nanoject III, Drummond) duerch eng 30 µm Glasmikropipette am ventralen Striatum bilateral (AP: 1.7 mm, ML: 1.7 mm, DV: -7.0 mm). Wärend derselwechter Operatioun goufen optesch Faseren (400 µm Kär, 430 µm Gesamtduerchmiesser) un enger Metallferrule (Doric) befestegt (Zildéift 200 µm méi héich wéi AAV) agebaut an op der Plaz cementéiert. Date goufen> dräi Woche méi spéit gesammelt, fir den dLight Ausdrock z'erméiglechen.

Fir dLight Erregung blo (470 nm) a violett (405 nm; Kontroll) goufen LEDs sinusoid moduléiert op ënnerschiddlech Frequenzen (211 Hz resp. 531 Hz58). Béid Excitatiouns- an Emissiounssignaler, déi duerch Minicube Filteren (Doric) weidergeleet goufen a Bulk Fluoreszenz gouf mat engem Femtowatt Detektor (Newport, Model 2151) Prouf op 10 kHz gemooss. Demodulatioun huet separat 470 nm (Dopamin) an 405 nm (Kontroll) Signaler produzéiert, déi dann iwwer e mannst quadrateschen Upassung géigesäiteg ëmgerechent goufen58An. Fraktiouns-Fluoreszenz-Signal (dF/F) gouf dunn definéiert als (470-405_fit) / 405_fit. Fir all Analysen gouf dëst Signal op 50 Hz erofgesampelt a mat engem Fënnef-Punkt-Medianfilter geglätt. Fir Presentatioun vu 470 nm an 405 nm Signaler getrennt, kuckt Extended Data Fig. 7.

D'Date vun enger Optikfaserplazéierung goufen an Analysen abegraff wann de Faser Tipp am NAc war, an d'Floreszenzreaktioun op op d'mannst eng Aufgab Cue hat eng z- Punktzuel vun> 1. Dës Critèren hunn eng Rat ausgeschloss, an dräi Ratten / véier Plazen (IM1065-lénks, IM1066-bilateral, IM1089-riets) fir dLight1.1, a véier Ratten / sechs Plazen (IM1088-bilateral, IM1105-riets, IM1106-bilateral, IM1107-riets) fir dLight1.3b. Ähnlech Resultater goufen fir dLight1.1 an dLight1.3 (Verlängert Daten Fig. 7), also goufen Daten kombinéiert.

Fir e Rampwinkel während Approcheverhalen z'erreechen, hu mir de Maximum / Minimum vum resultéierende Signal an enger 0.5-s Fënster virun all Event (center-in oder food-port-in) festgestallt an de geschriwwene Wénkel gemooss deen déi zwee Ekstreme verbënnt.

Affinitéit a molekular Spezifizitéit vun dLight1.3b

In vitro Miessunge goufe wéi virdrun beschriwwen15An. Kuerz gesot, HEK293T (ATCC CRL # 1573) Zellen goufen mat Plasmiden kodéiert an transfektéiert déi dlight1.3b kodéieren vun engem CMV Promoter, a wäschen mat HBSS (Life Technologies) ergänzt mat Ca2+ (4mM) a Mg2+ (2 mm) virum Imaging. Imaging gouf mat engem 40 × Uelegbasis Objektiv op engem Inverted Zeiss Observer LSN710 Confokalmikroskop mat 488 nm / 513 nm (Erregung / Emissioun) Wellelängte gemaach. Fir de Fluoreszenz Äntwerte vum Sensor ze testen, goufen Neurotransmitter direkt op d'Bad wärend der Zäitlaf-Imaging, an op d'mannst zwee onofhängeg Experimenter applizéiert. Titratiounen vun Dopamin an Noradrenalin goufe kritt andeems se zéngfacht Serienverdënnunge gemaach hunn fir aacht verschidde Konzentratioune z'erreechen. All aner Neurotransmitter goufen an dräi sequenziell Konzentratioune getest (100 nM, 1 µM an 10 µM). All Neurotransmitter Konzentratioune goufen duerch Verdënnung vun enger 1 mm Aktie Konzentratioun an HBSS kritt, frësch preparéiert. Raw Fluoreszenz Intensitéiten aus Zäitoflafbiller goufen op Fidschi quantifizéiert; all ROI gouf manuell op der Membran vun eenzelne Zellen gezunn. Fluoreszent Fold Verännerung (ΔF/F) war berechent wéi F Peak (duerchschnëttlech Fluoreszenzintensitéit vu véier Frames) - F basal (duerchschnëttlech Fluoreszenzintensitéit vu véier Rummen virum Zousatz vun Liganden) /F basal. Grafiken a statistesch Analyse goufen mat GraphPad Prism 6 gemaach. Donnéeën Punkte goufen analyséiert mat enger eenzeger Site spezifescher Bindungskurve fit fir ze kréien Kd Wäerter. A Box-and-Whisker Komplott deckt d'Këscht d'25% bis 75% Gamme a Whiskers verlängeren sech vu minimum bis maximal Wäerter.

Rapport Bericht

Weider Informatioun iwwer Fuerschungsdesign ass verfügbar an der Natur Fuerschung Bericht Resumé mat dësem Pabeier verlinkt.

Datenverfügbarkeet

Den AAV.Synapsin.dLight1.3b Virus deen an dëser Etude benotzt gouf gouf mat Addgene deposéiert (Nr. 125560; http://www.addgene.org). All Daten ginn iwwer d'Collaborative Research in Computational Neuroscience Daten Sharing Websäit verfügbar (https://doi.org/110.6080/K0VQ30V9).

Code Disponibilitéit

Benotzerdefinéiert MATLAB Code ass op Ufro vum JDB verfügbar

zousätzlech Informatiounen

Notiz vum Verlag: D'Springer Natur bleift neutral mat Hinsicht u juristeschen Flichte vun de publizéierten Kaarten an institutionelle Zoustännegkeeten.

Referenze

  1. 1.

    Schultz, W., Dayan, P. & Montague, PR E neurescht Substrat vu Prediction a Belounung. Science 275, 1593-1599 (1997).

  2. 2.

    Pan, WX, Schmidt, R., Wickens, JR & Hyland, BI Dopamine Zellen äntweren op virausgesote Veranstaltungen wärend der klassescher Konditioun: Beweiser fir Usprochsspuren am Belounungs-Léiernetzwierk. J. Neurosci. 25, 6235-6242 (2005).

  3. 3.

    Cohen, JY, Haesler, S., Vong, L., Lowell, BB & Uchida, N. Neuron-typ spezifesch Signaler fir Belounung a Bestrofung am ventrale tegmentale Beräich. Natur 482, 85-88 (2012).

  4. 4.

    Steinberg, EE et al. Eng kausal Verbindung tëscht Prognosenfehler, Dopamin Neuronen a Léieren. Nat. Neurosci. 16, 966-973 (2013).

  5. 5.

    Hamid, AA et al. Mesolimbesch Dopamin signaliséiert de Wäert vun der Aarbecht. Nat. Neurosci. 19, 117-126 (2016).

  6. 6.

    Saunders, BT, Richard, JM, Margolis, EB & Janak, PH Dopamine Neuronen kreéieren Pavlovesch bedingte Reizen mat Circuit definéiert motivationalen Eegeschaften. Nat. Neurosci. 21, 1072-1083 (2018).

  7. 7.

    Phillips, PE, Stuber, GD, Heien, ML, Wightman, RM & Carelli, RM Subsecond Dopamin Verëffentlechung fördert Kokain Sich. Natur 422, 614-618 (2003).

  8. 8.

    Roitman, MF, Stuber, GD, Phillips, PE, Wightman, RM & Carelli, RM Dopamine funktionnéiert als Subsekond Modulator vu Liewensmëttelen. J. Neurosci. 24, 1265-1271 (2004).

  9. 9.

    Wassum, KM, Ostlund, SB & Maidment, NT Phasic mesolimbesch Dopaminsignaliséierung geet vir a virausgesot d'Leeschtung vun enger selwer initiéierter Handlungssequenzaufgab. Biol. Psychiatrie 71, 846-854 (2012).

  10. 10.

    Howe, MW, Tierney, PL, Sandberg, SG, Phillips, PE & Graybiel, AM Verlängerter Dopaminsignaliséierung a Striatum signaliséiert Proximitéit a Wäert vu wäitem Belounung. Natur 500, 575-579 (2013).

  11. 11.

    Syed, EC et al. Handlungsaitiatioun formt mesolimbesch Dopaminkodéierung vun zukünftege Belounungen. Nat. Neurosci. 19, 34-36 (2016).

  12. 12.

    Morris, G., Nevet, A., Arkadir, D., Vaadia, E. & Bergman, H. Midbrain Dopamin Neuronen kodéieren Entscheedungen fir zukünfteg Handlung. Nat. Neurosci. 9, 1057-1063 (2006).

  13. 13.

    da Silva, JA, Tecuapetla, F., Paixão, V. & Costa, RM Dopamine Neuron Aktivitéit virum Handlungsinitiatiouns Paarten a belebt zukünfteg Bewegungen. Natur 554, 244-248 (2018).

  14. 14.

    Fiorillo, CD, Tobler, PN & Schultz, W. Diskret Kodéierung vu Belounwahrscheinlechkeet an Onsécherheet duerch Dopamin Neuronen. Science 299, 1898-1902 (2003).

  15. 15.

    Patriarchi, T., Cho, JR, Merten, K., Howe, MW, et al. Ultra schnell neuronal Imaging vun Dopamin Dynamik mat konzipéierten genetesch verschlësselte Sensoren. Science 360, eaat4422 (2018).

  16. 16.

    Salamone, JD & Correa, M. Déi mysteriéis motivéierend Funktioune vu mesolimbescher Dopamin. Neuron 76, 470-485 (2012).

  17. 17.

    Schultz, W. Prognostescht Belounungssignal vun Dopamin Neuronen. J. Neurophysiol. 80, 1-27 (1998).

  18. 18.

    Garris, PA & Wightman, RM Verschidde Kinetik regéieren dopaminergesch Iwwerdroung an der Amygdal, prefrontaler Cortex a Striatum: eng in vivo voltammetresch Studie. J. Neurosci. 14, 442-450 (1994).

  19. 19.

    Frank, MJ, Doll, BB, Oas-Terpstra, J. & Moreno, F. Prefrontal a striatal dopaminerg Genen viraussoen individuell Differenzen an der Exploratioun an Ausbeutung. Nat. Neurosci. 12, 1062-1068 (2009).

  20. 20.

    St Onge, JR, Ahn, S., Phillips, AG & Floresco, SB Dynamesch Schwankungen am Dopamin Ausfluss am prefrontale Cortex an Nukleus accumbens wärend riskéierend Entscheedungsprozess. J. Neurosci. 32, 16880-16891 (2012).

  21. 21.

    Bartra, O., McGuire, JT & Kable, JW De Bewäertungssystem: eng koordinatbaséiert Metaanalyse vu BOLD fMRI Experimenter déi neuresch Korrelate vum subjektive Wäert ënnersichen. Neuroimage 76, 412-427 (2013).

  22. 22.

    Ikemoto, S. Dopamine Belounungskreeslaf: Zwee Projektiounssystemer aus dem ventraler Mëttbrain bis zum Käre accumbens-olfaktorescht Tuberkelkomplex. Brain Res. Brain Res. Rev. 56, 27-78 (2007).

  23. 23.

    Breton, JM et al. Relative Contributiounen a Kartéierung vu ventrale tegmental Gebitt Dopamin a GABA Neuronen duerch Projektiounsziel an der Rat. J. Comp. Neurol. (2018).

  24. 24.

    Ungless, MA, Magill, PJ & Bolam, JP Uniform Hemmung vun Dopamin Neuronen am ventralen Tegmentalgebitt duerch aversive Reizen. Science 303, 2040-2042 (2004).

  25. 25.

    Morales, M. & Margolis, EB Ventral tegmental Regioun: Zellular Heterogenitéit, Konnektivitéit a Verhalen. Nat. Rev. Neurosci. 18, 73-85 (2017).

  26. 26.

    Morris, G., Arkadir, D., Nevet, A., Vaadia, E. & Bergman, H. Zoufälleg awer ënnerschiddlech Noriichte vu Midbrain Dopamin a striatal tonesch aktive Neuronen. Neuron 43, 133-143 (2004).

  27. 27.

    Floresco, SB, West, AR, Ash, B., Moore, H. & Grace, AA Afferent Modulatioun vun Dopamin Neuron Schéiss reguléiert differenzéiert Tonic a Phasesch Dopamin Transmissioun. Nat. Neurosci. 6, 968-973 (2003).

  28. 28.

    Grace, AA Dysreguléierung vum Dopamin System an der Pathophysiologie vu Schizophrenie an Depressioun. Nat. Rev. Neurosci. 17, 524-532 (2016).

  29. 29.

    Cohen, JY, Amoroso, MW & Uchida, N. Serotonergesch Neuronen signaliséieren Belounung a Bestrofung op verschidde Mol. eLife 4, e06346 (2015).

  30. 30.

    Niv, Y., Daw, N. & Dayan, P. Wéi séier ze schaffen: Reaktiounskraaft, Motivatioun an Tonic Dopamin. Adv. Neural Inf. Prozess. Syst. 18, 1019 (2006).

  31. 31.

    Bayer, HM, Lau, B. & Glimcher, PW Statistike vu mëttlere Brain Dopamin Neuron Spike Zich am waakregem Primat. J. Neurophysiol. 98, 1428-1439 (2007).

  32. 32.

    Chergui, K., Suaud-Chagny, MF & Gonon, F. Netlinear Bezéiung tëscht Impulsstroum, Dopamin Fräiloossung an Dopamin Eliminatioun am Ratten Gehir in vivo. Neurologie 62, 641-645 (1994).

  33. 33.

    Parker, NF et al. Belounung a Wielekodéierung an Terminaler vun Midbrain-Dopamin Neuronen hänkt vum striatal Zil of. Nat. Neurosci. 19, 845-854 (2016).

  34. 34.

    Menegas, W., Babayan, BM, Uchida, N. & Watabe-Uchida, M. Oppositiv Initialiséierung fir nei Zeilen an Dopaminsignaliséierung am ventralen a posterioren Striatum bei Mais. eLife 6, e21886 (2017).

  35. 35.

    Trulson, ME Simultan Opnam vun substantia nigra Neuronen a Voltammetresch Verëffentlechung vun Dopamin am caudate vun behuelen Kazen. Brain Res. Bull. 15, 221-223 (1985).

  36. 36.

    Glowinski, J., Chéramy, A., Romo, R. & Barbeito, L. Presynaptesch Regulatioun vun dopaminergescher Iwwerdroung am Striatum. Zell. Mol. Neurobiol. 8, 7-17 (1988).

  37. 37.

    Zhou, FM, Liang, Y. & Dani, JA Endogen nikotinesch cholinergesch Aktivitéit reguléiert Dopamin Verëffentlechung am Striatum. Nat. Neurosci. 4, 1224-1229 (2001).

  38. 38.

    Threlfell, S. et al. Striatal Dopamin Verëffentlechung gëtt duerch synchroniséiert Aktivitéit an cholinergesche interneuronen ausgeléist. Neuron 75, 58-64 (2012).

  39. 39.

    Cachope, R. et al. Selektiv Aktivéierung vu cholinergeschen interneuronen verbessert d'akkumbal phasesch Dopamin Verëffentlechung: Setzt den Toun fir d'Belounungsveraarbechtung. Cell Reports 2, 33-41 (2012).

  40. 40.

    Sulzer, D., Cragg, SJ & Rice, ME Striatal Dopamin Neurotransmissioun: Reguléierung vun der Verëffentlechung an der Opnahm. Basal Ganglia 6, 123-148 (2016).

  41. 41.

    Floresco, SB, Yang, CR, Phillips, AG & Blaha, CD Basolateral Amygdala Stimulatioun provozéiert Glutamat Rezeptor-ofhängeg Dopamin Ausfluss am Kär accumbens vun der anästheséierter Rat. EUR. J. Neurosci. 10, 1241-1251 (1998).

  42. 42.

    Jones, JL et al. Basolateral Amygdala moduléiert terminal Dopamin Verëffentlechung am Kär accumbens a bedingt reagéiert. Biol. Psychiatrie 67, 737-744 (2010).

  43. 43.

    Schultz, W. Äntwerte vu Mëttbrain-Dopamin-Neuronen op Verhalensausléiser Stimuléierungen an der Monkey. J. Neurophysiol. 56, 1439-1461 (1986).

  44. 44.

    Berke, JD Wat bedeit Dopamin? Nat. Neurosci. 21, 787-793 (2018).

  45. 45.

    Bromberg-Martin, ES, Matsumoto, M. & Hikosaka, O. Distinct tonic and phasic anticipatory activity in lateral habenula and dopamine neurons. Neuron 67, 144-155 (2010).

  46. 46.

    Pasquereau, B. & Turner, RS Dopamine Neuronen kodéiere Feeler beim Viraussoe vu Bewegungsausléiser. J. Neurophysiol. 113, 1110-1123 (2015).

  47. 47.

    Fiorillo, CD, Newsome, WT & Schultz, W. Déi zäitlech Präzisioun vu Belounungsprognosioun an Dopamin Neuronen. Nat. Neurosci. 11, 966-973 (2008).

  48. 48.

    Morita, K. & Kato, A. Striatal Dopamin Ramping ka flexibel Verstäerkung léieren mat Vergiessen an de cortico-basale Ganglien Circuiten. Front. Neuralkreesser 8, 36 (2014).

  49. 49.

    Gershman, SJ Dopamine Rampen sinn eng Konsequenz vu Belounungsprognosenfehler. Neural Comput. 26, 467-471 (2014).

  50. 50.

    Nicola, SM Déi flexibel Approche Hypothese: Eenheetung vun Ustrengung a Cue-responderende Hypothesen fir d'Roll vun nucleus accumbens Dopamin an der Aktivatioun vun der Belounungssichungsverhalen. J. Neurosci. 30, 16585-16600 (2010).

  51. 51.

    Paxinos, G. & Watson, C. De Rat Brain an de Stereotaxesche Koordinaten 5th edn (Elsevier Academic, 2005).

  52. 52.

    Witten, IB et al. Rekombinase-Chauffer Rat Linnen: Tools, Techniken, an optogenetesch Uwendung op dopamin-mediéiert Verstäerkung. Neuron 72, 721-733 (2011).

  53. 53.

    Sugrue, LP, Corrado, GS & Newsome, WT Matching Behaviour an d'Representatioun vu Wäert am parietalen Cortex. Science 304, 1782-1787 (2004).

  54. 54.

    Wong, JM et al. Benzoylchlorid Derivatiséierung mat flësseger Chromatographie-Mass Spektrometrie fir geziilte Metabolomie vun Neurochemikalien a biologesche Proben. J. Chromatogr. A 1446, 78-90 (2016).

  55. 55.

    Chung, JE et al. Eng voll automatiséiert Approche fir Spike Sortéierung. Neuron 95, 1381-1394 (2017).

  56. 56.

    Kvitsiani, D. et al. Distinct Verhalens- a Netzwierkkorrelatioune vun zwou interneuron Typen am prefrontale Cortex. Natur 498, 363-366 (2013).

  57. 57.

    Grace, AA & Bunney, BS D'Kontroll vu Schéissmuster an Nigral Dopamin Neuronen: Burst Schéiss. J. Neurosci. 4, 2877-2890 (1984).

  58. 58.

    Lerner, TN et al. Intakt-Gehirneanalysë weisen ënnerschiddlech Informatioune gefouert vun SNc-Dopamin-Ënnerkreesser. Zell 162, 635-647 (2015).

Download Referenzen

Dankbarkeet

Mir soen de P. Dayan, H. Fields, L. Frank, C. Donaghue an T. Faust fir hir Kommentaren op eng fréi Versioun vum Manuskript, an V. Hetrick, R. Hashim an T. Davidson fir technesch Assistenz a Berodung. Dës Aarbecht gouf ënnerstëtzt vum National Institute on Drug Abuse, dem National Institute of Mental Health, vum National Institute on Neurological Disorders and Stroke, der University of Michigan, Ann Arbor, an der University of California, San Francisco.

Bewäertungsinformatioun

Natur merci dem Margaret Rice an deenen aneren anonyme Kritiker (en) fir hire Bäitrag zu der Peer review vun dëser Aarbecht.

Auteur Informatiounen

  1. Dës Autoren hunn d'selwecht bäigedroen: Ali Mohebi, Jeffrey R. Pettibone

Affiliations

  1. Departement Neurologie, Universitéit vu Kalifornien, San Francisco, San Francisco, CA, USA

    • Vum Ali Mohebi
    • , Jeffrey R. Pettibone
    •  & Joshua D. Berke

  2. Departement Neuroscience, Brown University, Providence, RI, USA

    • Arif A. Hamid

  3. Departement fir Chimie, Universitéit vu Michigan, Ann Arbor, MI, USA

    • Jenny-Marie T. Wong
    •  & Robert T. Kennedy

  4. Neuroscience Graduate Program, Universitéit vu Kalifornien, San Francisco, San Francisco, CA, USA

    • Leah T. Vinson
    •  & Joshua D. Berke

  5. Departement Biochemie a Molekular Medezin, School of Medezin, Universitéit vu Kalifornien, Davis, Davis, CA, USA

    • Tommaso Patriarchi
    •  & Lin Tian

  6. Weill Institut fir Neurosciences an Kavli Institut fir Fundamental Neuroscience, Universitéit vu Kalifornien, San Francisco, San Francisco, USA

    • De Joshua D. Berke

Beiträg

AM huet d'Elektrophysiologie a Photometrie gemaach an analyséiert an de computational Modell ugewannt. JRP huet d'Mikrodialyse mat Assistenz vum J.-MTW ausgefouert an analyséiert an d'RTKAAH huet d'Verhalensaufgab an den initialen Photometrie-Setup entwéckelt, an d'Voltammetrie gemaach. LTV huet retrograde Tracing an Analyse gemaach. TP an LT hunn den dLight Sensor entwéckelt an Expertise gedeelt. JDB huet d'Studie entworf a betreit, an d'Manuskript geschriwwen.

Interessant Gespréicher

D'Auteuren deklaréieren net konkret Interessien.

Entspriechend Auteur

Korrespondenz op De Joshua D. Berke.