DeltaFosB dalam Nukleus Accumbens Mengatur Tingkah Laku dan Motivasi Instrumental yang Diperkuatkan Makanan (2006)

Jurnal Neuroscience, 6 September 2006, 26 (36): 9196-9204; doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1124-06.2006

Peter Olausson ¹, J. David Jentsch ², Natalie Tronson ¹, Rachel L. Neve ³, Eric J. Nestler ⁴, dan Jane R. Taylor ¹

1.Surat-menyurat perlu ditujukan kepada Jane R. Taylor, Jabatan Psikiatri, Bahagian Psikiatri Molekul, Sekolah Perubatan Yale University, Kemudahan Penyelidikan Ribicoff, Pusat Kesihatan Mental Connecticut, 34 Park Street, New Haven, CT 06508.[e-mel dilindungi]

Abstrak

Perubahan dalam motivasi telah dikaitkan dengan patofisiologi beberapa gangguan psikiatri, termasuk penyalahgunaan bahan dan kemurungan. Pendedahan yang berulang kepada ubat-ubatan penyalahgunaan atau tekanan diketahui untuk terus mendorong faktor transkripsi ΔFosB dalam nukleus accumbens (NAc) dan striatum dorsal, kesan yang dihipotesiskan untuk menyumbang kepada neuroadaptations dalam isyarat dopamine-terkawal. Bagaimanapun, sedikit diketahui, mengenai penglibatan khusus ΔFosB dalam disregulasi tingkah laku yang bermotivasi. Kami menunjukkan di sini bahawa overexpression yang diandaikan dari ΔFosB dalam tikus NAc dan striatum tikus bitransgenic, atau khusus dalam teras tikus NAc dengan menggunakan pemindahan gen yang dimediasi virus, peningkatan prestasi instrumental diperkuatkan makanan dan nisbah progresif yang bertindak balas. Kesan tingkah laku yang sangat serupa ditemui selepas pendedahan berulang sebelumnya terhadap kokain, amphetamine, MDMA [(+) - 3,4-methylenedioxymethamphetamine], atau nikotin dalam tikus. Hasil ini mendedahkan peraturan berkuasa yang kuat dari proses motivasi oleh ΔFosB, dan memberikan keterangan bahawa pengubahan yang disebabkan oleh dadah dalam ekspresi gen melalui induksi ΔFosB dalam teras NAc boleh memainkan peranan penting dalam kesan pengaruh motivasi terhadap tingkah laku instrumental.

Pengenalan

Pendedahan dadah berulang menyebabkan perubahan dinamik secara sementara dalam transkripsi gen yang menghasilkan neuroadaptations yang berkekalan dalam nukleus accumbens (NAc) (Nestler, 2004). Rangkaian otak ini memainkan peranan penting dalam kedua-dua proses penguatkuasaan dadah dan semula jadi (Kelley dan Berridge, 2002), walaupun sedikit diketahui mengenai faktor transkripsi yang memberi kesan kepada tingkah laku yang dimotivasi oleh nondrug, penguat selera makan seperti makanan. ΔFosB adalah faktor transkripsi yang diaktifkan dalam stigat NAc dan dorsal oleh pendedahan dadah kronik (Konradi et al., 1994; Nye et al., 1995; Chen et al., 1997; Pich et al., 1997; Shaw-Lutchman et al., 2003) dan pengendalian roda yang kompulsifWerme et al., 2002). Ia juga diinduksi di rantau ini dengan beberapa bentuk tekanan kronik (Perrotti et al., 2004). Peningkatan proses tetulang ubat yang dikaitkan dengan induksi ΔFosB striatal adalah mantap (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Akibat dari peningkatan paras ΔFosB di kawasan-kawasan ini pada tingkah laku instrumental yang dimotivasi oleh penguat semula jadi, bagaimanapun, tidak diketahui.

Prestasi respon instrumental adalah komponen yang perlu untuk tingkah laku pengambilan dadah yang boleh menjadi diselaraskan atau tidak fleksibel apabila peralihan kepada kecanduan berkembang (Jentsch dan Taylor, 1999; Berke dan Hyman, 2000; Berridge dan Robinson, 2003; Everitt dan Robbins, 2005). NAc terlibat dalam pelbagai aspek tingkah laku instrumental dengan relevan untuk ketagihan (Balleine dan Killcross, 1994; Corbit et al., 2001; de Borchgrave et al., 2002; Di Ciano dan Everitt, 2004b; Everitt dan Robbins, 2005). Oleh itu, kemungkinan penyebaran yang disebabkan oleh dadah dalam NAC boleh menjejaskan prestasi tindakan instrumental. Sesungguhnya, pendedahan kokain kronik meningkatkan prestasi instrumen diperkuat sukrosa (Miles et al., 2004) dan manipulasi yang dianggap menghalang neuroplasticity dalam inti NAc, termasuk perencatan PKA (protein kinase A) atau sintesis protein, mengganggu tindak balas instrumental yang diberi ganjaran makananBaldwin et al., 2002a; Hernandez et al., 2002). Inti NAc juga mengantara pengaruh motivasi pengaruh terkondisi terhadap tingkah laku instrumental (Parkinson et al., 1999; Corbit et al., 2001; Hall et al., 2001; Di Ciano dan Everitt, 2004a; Ito et al., 2004), menyediakan substrat neurobiologi di mana induksi FóSB dapat mempengaruhi prestasi dan motivasi instrumental untuk penambah lentur selera seperti makanan, air, atau dadah penyalahgunaan.

Di sini, kita mengkaji kesan ΔFosB pada tingkah laku instrumental bermotivasi menggunakan dua pendekatan genetik pelengkap: (1) overexpression yang terduga daripada ΔFosB dalam stigat NAc dan dorsal tikus bitransgenic (NSE-tTA × TetOp-ΔFosB) dan (2) overexpression daripada ΔFosB dalam teras NAc khusus dengan menggunakan pemindahan gen yang dimediasi virus dalam tikus. Kami juga menilai sama ada pendedahan terdahulu terhadap cocaine, amphetamine, (+) - 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA), atau nikotin, di bawah keadaan yang dilaporkan meningkat ΔFosB, akan meningkatkan respons berasaskan makanan dan / atau motivasi dengan menggunakan jadual nisbah progresif, seperti yang telah ditunjukkan untuk pentadbiran diri yang diperkuatkan dadah (Horger et al., 1990, 1992; Piazza et al., 1990; Vezina et al., 2002; Miles et al., 2004). Hasil kami menunjukkan kesan berterusan dari ΔFosB terhadap tingkah laku instrumental dan mencadangkan bahawa faktor transkripsi ini boleh bertindak dalam inti NAc sebagai pengawal selia fungsi motivasi.

Bahan dan Kaedah

Haiwan dan penjagaan haiwan

Tikus Sprague Dawley yang eksperimen telah diperolehi dari Charles River Laboratories (Wilmington, MA). Tikus 11A bitransgenic lelaki berasal dari silang antara tikus transgenik homozigot yang menyatakan protein transactivator tetrakiklinus (garis A) dan tikus yang menyatakan TetOp (promotor responsif tetracycline) -ΔFosB (garis 11); garisan ibu bapa dikekalkan pada latar belakang campuran yang berdaun (50% ICR dan 50% C57BL6 × SJL) (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999). Ini tikus Xtruic bitransgenic menyatakan ΔFosB hanya apabila: (11) kedua-dua transgen hadir di dalam sel yang sama, dan (1) pengaktifan transkripsi oleh tTA tidak dihalang oleh kehadiran antibiotik tetracycline seperti doxycycline. Pentadbiran doxycycline ke tikus-tikus ini dengan demikian dapat mengendalikan kawalan sementara atas ekspresi ΔFosB dan digunakan untuk mencegah ekspresi selama pembangunan; Sesungguhnya, pentadbiran doxiklinik dikaitkan dengan ungkapan kebocoran ΔFosB (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999). Selain itu, tikus bitransgenik 11A dipilih untuk eksperimen ini kerana mereka memaparkan corak ekspresi yang terutamanya terhad kepada neuron-striat yang mengandungi dynorphin (kedua-dua NAc dan striatum dorsal), sangat serupa dengan corak ΔFuB induksi oleh ubat kronik pendedahan (Kelz et al., 1999). Selain itu, kuantisasi ekspresi striat ΔFosB ini telah diukur sebelumnya (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999). Tikus telah dihasilkan di University of Texas Southwestern dan dikekalkan dan diuji di kemudahan Yale. Sepanjang kehamilan dan perkembangan, semua tikus dikekalkan pada doxycycline hingga minggu-minggu 8-9 pada kepekatan 100 μg / ml dalam air minuman, keadaan yang diketahui mengekalkan transgenes yang didorong TetOp dalam keadaan "mati" dan digunakan bermula 6 minggu off doxycycline apabila ekspresi ΔFosB menjadi maksimal (Kelz et al., 1999). Semua eksperimen melibatkan perbandingan tikus bitransgenic littermate berbanding lawan doxycycline, yang dengan sendirinya tidak memberi kesan kepada tingkah laku yang bermotivasi (Kelz et al., 1999; McClung dan Nestler, 2003; Zachariou et al., 2006).

Semua mata pelajaran eksperimen ditempatkan di dalam pasangan (tikus) atau kumpulan (tikus: empat hingga lima setiap sangkar) di bawah keadaan suhu dan kelembapan yang terkawal di bawah kitaran 12 h cahaya / gelap (cahaya pada 7: 00 AM dan di 7: 00 PM). Mereka dibenarkan sekurang-kurangnya 7 d untuk menyesuaikan diri dengan kemudahan perumahan sebelum sebarang kajian. Haiwan mempunyai akses libitum iklan ke air sepanjang masa dan akses terhad kepada makanan seperti yang terperinci di bawah. Semua penggunaan haiwan telah dijalankan mengikut Institut Panduan Kesihatan Nasional untuk Penjagaan dan Penggunaan Haiwan Makmal dan telah diluluskan oleh Jawatankuasa Penjagaan dan Penggunaan Haiwan di Universiti Texas Southwestern dan Universiti Yale.

Dadah

Cocaine hydrochloride [NIDA], d-amphetamine sulfate (Sigma, St Louis, MO), MDMA hydrochloride (yang disediakan oleh NIDA), dan (-) - nikotin hydrogen tartrate (Sigma ) dibubarkan dalam garam fisiologi steril (0.9%) dan disuntik secara intraperitonally pada jumlah 5 ml / kg (tikus) atau 2 ml / kg (tikus). PH penyelesaian nikotin diselaraskan dengan natrium bikarbonat sebelum suntikan.

Vektor viral

Pemindahan gen-mediasi virus dilakukan seperti yang dinyatakan sebelumnya (Carlezon et al., 1998; Perrotti et al., 2004). Ringkasnya, pengekodkan cDNA protein spesifik dimasukkan ke dalam herpes simplex virus (HSV) amplicon HSV-PrPUC dan dibungkus ke dalam virus menggunakan pembantu 5dl1.2. Vektor memancarkan ungkapan sama ada HSV-LacZ, pengekodan untuk protein kawalan β-galactosidase, atau HSV-ΔFosB, pengekodan untuk ΔFosB, kemudiannya dimasukkan ke teras NAc mengikut protokol percubaan.

Prosedur eksperimen

Garis Besar.

Eksperimen 1 mengkaji kesan pendedahan dadah berulang terdahulu terhadap prestasi instrumental yang diperkuatkan oleh makanan dan nisbah progresif yang bertindak balas. Tikus secara rawak dibahagikan kepada lima kumpulan eksperimen (n = 9-10 / kumpulan). Kumpulan ini menerima suntikan dua kali sehari (intraperitoneally pada 9: 00 AM dan 5: 00 PM) dengan asid atau salah satu ubat berikut: nikotin, 0.35 mg / kg; MDMA, 2.5 mg / kg; kokain, 15 mg / kg; atau amphetamine, 2.5 mg / kg untuk 15 hari berturut-turut. Dos dipilih berdasarkan data yang diterbitkan sebelum ini (Taylor dan Jentsch, 2001; Olausson et al., 2003), dan rangsangan locomotor yang disebabkan oleh ubat dipantau pada hari rawatan 1 dan 15. Selepas pengunduran 5, haiwan dilatih secara instrumental untuk menjawab 10 hari berturut-turut dan kemudiannya diuji pada nisbah progresif yang menanggapi pada hari berikutnya. Dua ekor haiwan dikecualikan daripada analisis statistik kerana mereka tidak memperoleh sambutan instrumental, membuat tidak lebih daripada satu tindak balas aktif pada setiap tiga sesi latihan akhir.

Eksperimen 2 dan 3 mengkaji kesan overexpression steriatal ΔFosB dalam bitransgenic tikus pada prestasi instrumental dan bertindak balas pada nisbah progresif tetulang. Overexpression yang diinduksi dari ΔFosB pada tikus ini sebelum ini telah ditunjukkan untuk meniru kesan pendedahan ubat berulang dalam kegiatan lokomotor dan paradigma keutamaan tempat yang dikondisikanKelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006). Tikus-tikus ini boleh memberikan maklumat penting tentang sumbangan ΔFosB striatal kepada proses tingkah laku tertentu. Tikus jantan genotip dikekalkan pada doxycycline atau dihidupkan untuk memanaskan air pada minggu-minggu 8. Eksperimen telah dimulakan selepas penarikan doxycycline minggu 6, di mana ekspresi transgene adalah maksimum (Kelz et al., 1999). Dalam eksperimen 2, haiwan (n = 16) adalah makanan yang terhad dan dilatih mengikut prosedur instrumental seperti yang diterangkan di bawah (lihat di bawah, Responden instrumen dan ujian nisbah progresif) untuk 10 hari berturut-turut. Setelah selesai ujian instrumen, rangsangan locomotor yang disebabkan cocaine dinilai dalam tikus ini. Dalam eksperimen 3, kumpulan tikus yang berasingan (n = 18) telah dilatih pada respons instrumental untuk 10 hari berturut-turut di bawah keadaan yang mana maksimum 50 reinforcers dihantar. Pada hari 11, semua tikus telah diuji pada nisbah progresif yang bertindak balas. Pada hari 12, kami menentukan kesan penurunan nilai reinforcer dengan prefeeding pada nisbah progresif yang bertindak balas.

Eksperimen 4 dan 5 mengkaji kesan overexpression yang dimediasi virus ΔFosB khususnya dalam NAc. Eksperimen 4 menguji kesan overexpression ΔFosB pada prestasi instrumental. Di sini, tikus telah digabungkan dengan HSV-ΔFosB (n = 8) atau HSV-LacZ (n = 8) di inti NAc dan dilatih dengan prosedur instrumen yang bermula 40 h kemudian. Selepas sesi latihan harian 10, tahap aktiviti asas dinilai untuk semua haiwan dalam peralatan pemantauan aktiviti locomotor seperti yang diterangkan di bawah (lihat di bawah, aktiviti Locomotor). Eksperimen 5 menilai kesan-kesan penekanan overcek NAc ØFosB khususnya pada nisbah progresif yang bertindak balas. Di sini, tikus pada mulanya dilatih untuk 15 hari berturut-turut, ditugaskan kepada kumpulan eksperimen, dan seterusnya diselitkan dengan HSV-ΔFosB (n = 8) atau HSV-LacZ (n = 7) dalam teras NAc. Haiwan dibiarkan tanpa teruji dan tidak dirawat untuk 4 d untuk membolehkan ungkapan ΔFosB menjadi puncak. Pada hari 5 selepas infusi, semua haiwan telah diuji untuk menekan tekanan pada jadual nisbah progresif. Selepas hari terakhir ujian, semua tikus telah terbunuh dan penempatan infus kannulas dalam inti NAc disahkan histokimia. Berdasarkan penempatan cannulas infusi, dua tikus dikecualikan dari percobaan 4 dan satu tikus dari percobaan 5.

Pencirian ungkapan gen dibuat dalam kumpulan haiwan yang berasingan. Di sini, HSV-LacZ telah dimasukkan ke teras NAc dan haiwan telah dibunuh 3 d kemudian. Ekspresi β-galactosidase kemudiannya dinilai secara imunohistokimia.

Aktiviti Locomotor.

Aktiviti Locomotor diukur menggunakan meter aktiviti (monitor haiwan aktiviti Digiscan; Omnitech Electronics, Columbus, OH). Meter aktiviti itu dilengkapi dengan dua baris penembak inframerah, setiap baris yang terdiri daripada sensor 16 diletakkan 2.5 cm selainnya. Meter aktiviti dikawal oleh dan data dari meter aktiviti yang dikumpulkan oleh komputer PC menggunakan perisian Micropro (Omnitech Electronics).

Haiwan eksperimen diletakkan di dalam kotak plastik telus (25 × 45 × 20 cm) yang dimasukkan ke dalam meter aktiviti. Haiwan pada mulanya dibenarkan untuk membiasakan diri dengan peralatan rakaman aktiviti locomotor untuk min 30. Dalam beberapa eksperimen, haiwan kemudian dibawa keluar, disuntik dengan kokain, amphetamine, nikotin, atau kenderaan mengikut reka bentuk eksperimen, dan dimasukkan semula ke dalam kotak. Aktiviti locomotor kemudian direkodkan untuk min 60, bermula min 5 selepas suntikan dadah untuk mengelakkan hipermotilasi yang disebabkan oleh suntikan tidak spesifik. Kesemua eksperimen dilakukan semasa fasa cahaya haiwan (antara 9: 00 AM dan 6: PM 00).

Ujian instrumental dan ujian nisbah progresif.

Responden instrumen dinilai menggunakan ruang pengendali standard untuk tikus (30 × 20 × 25 cm) atau tikus (16 × 14 × 13 cm) yang dikawal oleh perisian MedPC (Med Associates, St Albans, VT). Setiap ruangan ditempatkan di ruang luar yang dilengkapi bunyi dengan penjana bunyi putih dan kipas untuk mengurangkan kesan bunyi luaran. Lampu rumah dipasang di dinding belakang menyinarkan ruang. Dispenser pelet dihantar pelet makanan (20 atau 45 mg; Bio-Serv, Frenchtown, NJ) sebagai penegun ke dalam majalah. Penyertaan kepala dikesan oleh fotokel yang dipasang di atas bekas penguat. Dalam majalah ini terdapat cahaya rangsangan. Untuk tikus, satu tuil diletakkan pada setiap sisi majalah. Untuk tikus, dua aperture nosepoke diletakkan di dinding belakang bilik (iaitu, bertentangan dengan majalah penguat).

Semasa 5 segera sebelum permulaan latihan, haiwan terhad kepada akses 90 min kepada makanan setiap hari dan terdedah kepada pelet makanan berasaskan bijirin (tikus, 20 mg; tikus, 45 mg) di kandang rumah mereka. Semasa tempoh ujian, pelet makanan telah tersedia secara berselang-seli di dalam bilik pengendali mengikut protokol tingkah laku (lihat di bawah) serta dalam jumlah yang tidak terhad dalam sangkar rumah untuk min 90, bermula min 30 selepas sesi ujian harian. Jadual akses makanan ini membolehkan setiap haiwan individu mencapai titik kenyang masing-masing dan mengurangkan variabiliti yang disebabkan oleh persaingan antara haiwan yang dominan dan rendah. Di tangan kami, jadual ini membolehkan berat badan yang perlahan selepas penurunan berat badan awal ~85-90% berat memberi makan percuma. Berat binatang dipantau sepanjang eksperimen.

Semua mata pelajaran pada mulanya terbiasa dengan peralatan ujian untuk 2 d; semasa sesi ini, pelet makanan dihantar ke majalah penguat pada jadual waktu tetap 15 s (FT-15). Bermula pada hari berikutnya, subjek menerima sesi latihan harian untuk 10 hari berturut-turut. Menanggapi makanan diuji berdasarkan prosedur penyaman udara yang telah diterbitkan sebelum ini (Baldwin et al., 2002b). Menanggapi tuil / nosepoke yang betul (iaitu, aktif) telah diperkukuh, manakala tuas / inimet yang lain (tidak aktif) tidak mempunyai kesan yang diprogramkan. Kedudukan nosepok aktif atau tuil (kiri / kanan) adalah seimbang untuk semua kumpulan eksperimen. Selesaikan keperluan tindak balas (lihat di bawah) mengakibatkan permulaan cahaya rangsangan majalah, diikuti dengan 1 kemudian dengan penghantaran satu pelet makanan. Dua saat kemudian, lampu rangsangan dimatikan. Para pengukuhan 10 yang pertama diperolehi selepas berjaya menyelesaikan tindak balas mengikut jadual tetap (FR1), selepas mana pelet didapati selepas menanggapi jadual nisbah berubah (VR2). Sesi berlangsung untuk min 15.

Eksperimen 3 (tikus) dan 5 (tikus) menggunakan jadual latihan alternatif untuk mengelakkan kesan berpotensi perbezaan dalam prestasi instrumental semasa latihan pada nisbah progresif berikutnya yang bertindak balas (terperinci di bawah). Dalam eksperimen 3, tikus telah dilatih mengikut jadual FR1 untuk 2 d dan kemudian pada jadual FR2 untuk 8 d. Ujian 3 pertama digunakan sesi min 60. Pada hari latihan 7 terakhir, sesi itu ditamatkan apabila 50 reinforcers telah diperoleh. Dalam eksperimen 5, tikus telah dilatih pada jadual FR1 / VR2 dalam sesi minit 15 seperti yang diterangkan di atas untuk semua eksperimen lain dengan dua pengecualian. Pertama, bilangan pelet / sesi 150 yang paling banyak telah dihantar. Kedua, haiwan ini menerima latihan tambahan hari 5 (iaitu, sejumlah 15 d) untuk membolehkan penubuhan prestasi yang stabil sebelum sebarang manipulasi eksperimen.

Haiwan juga diuji untuk bertindak balas terhadap makanan pada jadual nisbah progresif tetulang. Dalam ujian ini, keperluan tindak balas untuk mendapatkan makanan dimulakan sebagai jadual FR1 tetapi secara bertahap meningkat oleh 2 untuk mendapatkan reaktor berikutnya (iaitu, 1, 3, 5, 7 ..., X + 2). Dalam percubaan rawatan dadah yang menggunakan tikus, jadualnya semakin meningkat oleh 5, menghasilkan jadual akhir 1, 6, 11, 16 ..., X + 5. Semua parameter lain disimpan sama dengan prosedur latihan yang terperinci di atas. Ujian telah ditamatkan apabila tiada tindak balas aktif dibuat untuk min 5.

Penurunan nilai semula.

Kesan penurunan nilai reinforcer telah diperiksa menggunakan prefeeding spesifik penguat. Di sini, tikus dibenarkan untuk makan pelet makanan berasaskan bijirin yang tidak terhad di kandang rumah mereka semasa 3 h sebelum menguji jadual nisbah progresif tetulang seperti yang diterangkan di atas.

Teknik pembedahan.

Haiwan dibiakkan menggunakan Equithesin [campuran yang mengandungi pentobarbital (35 mg / kg) dan hidrat klorida (183.6 mg / kg) dalam etanol (10% v / v) dan propylene glycol (39% v / v); diberikan pada 4.32 ml / kg, ip]. Cannulas (Plastics One, Roanoke, VA) ditanam secara surgikal yang ditujukan ke atas teras NAc, menggunakan peralatan stereotactik Kopf. Koordinat stereotactik yang digunakan relatif terhadap bregma adalah seperti berikut: anterior / posterior, + 1.5 mm; lateral / medial, ± 1.5 mm; ventral / dorsal, -6.0 mm (Paxinos dan Watson, 1986). The cannulas telah berlabuh ke tengkorak menggunakan skru dan simen gigi. Obturators diletakkan ke dalam panduan kannulas untuk mencegah penyekatan. Selepas pembedahan, haiwan telah menjalani penjagaan postoperative standard dan dibenarkan untuk pulih untuk 5 sebelum permulaan sebarang percubaan.

Infusions.

Intracerebral infusions vektor virus dilakukan bilateral 40 h sebelum bermulanya latihan (lihat di bawah). Suntikan suntikan (31 gauge), memperluas 1 mm di bawah hujung panduan cannulas, perlahan-lahan diturunkan secara serentak ke kiri dan kanan NAc, dan 1.0 μl / sampingan diserap sepanjang tempoh min 4 pada kadar infusi 0.25 μl / min menggunakan pam mikroinfusi (PHD-5000; Radas Harvard, Holliston, MA). Jarum infus diletakkan di tempat untuk 1 min selepas infusi selesai, dan cannulas dummy diganti. Penempatan Cannula disahkan secara histologi selepas tamat percubaan tingkah laku (lihat Rajah 6B), dan hanya haiwan yang diletakkan dengan betul kannulas dimasukkan dalam analisis statistik data eksperimen.

Analisis histologi dan immunostaining.

Selepas selesai eksperimen, haiwan yang telah menerima pembedahan sebagai sebahagian daripada eksperimen telah dibiakkan dengan Equithesin dan transoksial dengan 0.1 m PBS (5 min) dan 10% formalin (10 min) mengikut prosedur piawai. Otak telah diawali dalam formalin dan kemudian diletakkan dalam larutan sukrosa buffered fosfat (30%). Semua otak kemudian dipotong di bahagian 40 μm pada microtome dan digunakan untuk analisis histologi penempatan kannula dan ungkapan protein.

Penempatan Cannula dibuat dalam bahagian yang dihormati dengan merah neutral dan dipasang pada slaid mikroskop dalam plasticizer distilena dan xilena (DPX) selepas dehidrasi etanol. Imunohistokimia telah dilakukan seperti yang dinyatakan sebelum ini (Hommel et al., 2003). Ekspresi β-galactosidase selepas penyerapan HSV-LacZ ditentukan oleh pewarnaan imunofluoresen menggunakan antibodi utama anti-β-galaktosidase kambing (1: 5000; Biogenesis, Kingston, NH). Selepas pengeraman semalaman, bahagian dibilas dan kemudian diinkubasi dengan antibodi menengah anti keledai pendarfluor yang konjugat kepada Cy2 (1: 200, Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA). Bahagian dibasuh semula diikuti oleh dehidrasi etanol dan pemasangan di DPX. Bahagian kawalan bersebelahan telah dirawat secara identik tanpa kemasukan antibodi utama. Immunofluorescence dinilai pada 520 nm menggunakan a Zeiss (Oberkochen, Jerman) mikroskop dengan penapis FITC dan imej yang ditangkap pada masa pendedahan yang sama dengan Zeiss Sistem pengimejan digital Axiovision.

Statistik

Data dari semua eksperimen dinilai menggunakan ANOVA satu, dua, atau tiga arah diikuti dengan ujian post hoc Scheffe atau Dunnett, membetulkan untuk beberapa perbandingan di mana sesuai menggunakan ujian penolakan berurutan Holm. Nilai p ≤ 0.05 dianggap signifikan secara statistik.

Hasil

Eksperimen 1: kesan pendedahan dadah berulang kepada prestasi instrumental dan nisbah progresif yang bertindak balas

Untuk mengesahkan bahawa paradigma pendedahan ubat berulang kami menghasilkan neuroadaptations penting secara fungsional, kami mula-mula menilai pemekaran lokomotor sebagai tindakan tingkah laku prototip tindakan dadah kronik. Tikus diberi suntikan nikotin dua kali sehari (0.35 mg / kg), MDMA (5 mg / kg), kokain (15 mg / kg), atau amphetamine (2.5 mg / kg), dan aktiviti locomotor diuji selepas suntikan pertama hari rawatan 1 dan 15 (tambahan 1A-E, boleh didapati di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Analisis statistik mendedahkan rawatan yang signifikan dengan interaksi hari (F_(4,42) = 9.335; p ≤ 0.0001). Dengan pengecualian MDMA (p = 0.62), semua ubat-ubatan yang didorong oleh aktiviti locomotor secara signifikan lebih besar (iaitu pemekaan) pada hari 15 berbanding hari 1 (nikotin, p ≤ 0.001; kokain, p ≤ 0.001; amphetamine, p ≤ 0.01). Suntikan saline berulang tidak mempunyai kesan. Tidak ada rawatan ubat yang mengubah aktiviti lokomotif baseline yang diukur semasa tempoh habituation pada hari 15 (tambahan 2A, boleh didapati di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan).

Lima hari selepas suntikan dadah yang terakhir, kami mengkaji kesan pendedahan nikotin, MDMA, kokain, atau amfetamin yang sebelumnya berulang kepada tingkah laku instrumental yang diperkuatkan oleh makanan. Data dibentangkan untuk setiap ubat secara berasingan Rajah 1A-H menggunakan kumpulan kawalan salin yang sama untuk perbandingan. Kami mendapati pendedahan terdahulu terhadap setiap ubat-ubatan ini dengan ketara dan secara selektif meningkatkan makanan yang diperkuatkan instrumental bertindak balas (rawatan oleh tuil oleh hari latihan, F_(36,378) = 1.683; p ≤ 0.01; analisis post hoc: nikotin, p ≤ 0.01; MDMA, p ≤ 0.05; kokain, p ≤ 0.01; amphetamine, p ≤ 0.001). Ketinggian berterusan dalam menjawab instrumental yang diamati pada prestasi asimtotik mencadangkan kemungkinan peningkatan dalam motivasi, selaras dengan kenaikan yang dilaporkan sebelum ini selepas pendedahan psikostimulus berulang (lihat Perbincangan). Oleh itu, kami menguji sama ada pendedahan dadah berulang terdahulu meningkatkan motivasi menggunakan jadual nisbah progresif. Terdapat kesan statistik pendedahan dadah terdahulu apabila bertindak balas terhadap tuil aktif (rawatan oleh interaksi tuil, F_(4,42) = 3.340; p ≤ 0.05) (Rajah 2A) serta titik pemecahan akhir (F_(4,42) = 5.560; p ≤ 0.001) (Rajah 2B). Analisis tambahan menunjukkan bahawa semua rawatan meningkatkan kedua-dua tindak balas aktif (nikotin, p ≤ 0.001, MDMA, p ≤ 0.05, kokain, p ≤ 0.001, amphetamine, p ≤ 0.001) dan titik pemecahan (nikotin, p ≤ 0.001, MDMA , p ≤ 0.01, kokain, p ≤ 0.0001, amphetamine, p ≤ 0.0001) selaras dengan kesan rawatan ini pada motivasi. Memandangkan kekurangan kesan ubat-ubatan pada aktiviti lokomotif asas, dan kekurangan kesan pada tekanan tuil tidak aktif, tidak mungkin peningkatan tindak balas untuk makanan di bawah syarat-syarat ini mencerminkan peningkatan tidak spesifik dalam aktiviti motor.

Rajah 1.

Kesan suntikan nikotin berulang kali (0.35 mg / kg), MDMA (2.5 mg / kg), kokain (15 mg / kg), atau amphetamine (2.5 mg / kg) dua kali sehari untuk 15 d pada tingkah laku instrumental berikutnya. Haiwan ini diuji bersama, tetapi untuk kejelasan kesan setiap ubat dibentangkan secara berasingan, menggunakan kumpulan kawalan saline yang sama. A (tindak balas aktif) dan B (tindak balas tidak aktif) menunjukkan kesan pendedahan nikotin terdahulu; C, D, MDMA; E, F, kokain; G, H, amphetamine. Data diwakili sebagai sarana ± SEM.

Rajah 2.

Kesan rawatan berulang sebelumnya (dua kali sehari, 15 d) dengan garam, nikotin (0.35 mg / kg), MDMA (2.5 mg / kg), kokain (15 mg / kg), atau amfetamin (2.5 mg / kg) terhadap tindak balas instrumental pada jadual peneguhan nisbah progresif. Data dinyatakan sebagai kaedah ± SEM. *** p <0.001; ** p <0.01; * p <0.05. Sal, Saline; Nic, nikotin; Coc, kokain; Amph, amfetamin; PR, nisbah progresif.

Pendedahan dadah sebelum ini juga tidak memberi kesan kepada berat badan yang direkodkan sebelum sekatan makanan, pada hari pertama atau terakhir latihan instrumental, atau segera sebelum ujian nisbah progresif (tambahan 2B, boleh didapati di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Akses makanan terhad untuk 3 d pada mulanya mengurangkan berat badan kepada purata 91-92% berat pemberian makan percuma. Pada akhir ujian tingkah laku, bobot telah kembali ke berat badan prerestriction 97-99%, dan tiada perbezaan diperhatikan antara haiwan yang terdedah dadah dan terawat dengan asin. Perubahan pada berat badan dan perbezaan kelaparan atau selera makan semestinya tidak memberi sumbangan besar kepada peningkatan prestasi atau motivasi instrumental.

Eksperimen 2: overexpression inducible ΔFosB dalam bitransgenic tikus; prestasi instrumental

Kami seterusnya mengkaji sama ada prestasi instrumental juga meningkat dalam tikus bitransgenic yang secara mendadak mengungkap ΔFosB dengan selektiviti yang ditandakan di NAc dan striatum dorsal (Kelz et al., 1999). Dalam eksperimen ini, tikus ΔFosB-overexpressing dibandingkan dengan kawalan sampah yang tidak mengekspresikan ΔFosB kerana ia dikekalkan pada doxycycline (lihat Bahan dan Kaedah). Kami mendapati bahawa overexpression daripada ΔFosB meningkat dengan ketara makanan-respons yang bertekanan (ungkapan gen oleh tuil dengan hari latihan, F_(9,126) = 3.156; p ≤ 0.01) (Rajah 3A). Bilangan tindak balas nosepoke yang dibuat di aperture tidak aktif tidak berbeza antara kedua-dua kumpulan (Rajah 3B). Bersama-sama, data ini menunjukkan bahawa overexpression ΔFosB di NAc dan striat punggung selektif meningkatkan prestasi instrumental

Rajah 3

Kesan overexpression striatal yang terinduksi daripada ΔFosB dalam bitransgenic tikus pada prestasi instrumental. A, Respons aktif. B, Respons tidak aktif. Data diwakili sebagai sarana ± SEM.

Untuk mengesahkan bahawa peningkatan prestasi instrumental dalam haiwan ΔFosB-overexpressing dapat dijelaskan dengan perubahan dalam selera makan atau kelaparan, berat badan direkodkan sebelum batasan makanan dan pada hari pertama dan terakhir latihan. ΔFosB tidak mempunyai kesan pada berat badan sebelum pembatasan makanan, dan tidak ada kesan pada berat badan semasa ujian tingkah laku. Di sini, akses makanan terhad untuk berat badan 3 d dikurangkan kepada purata 87-89% berat pemberian makan percuma. Pada akhir ujian tingkah laku, berat haiwan adalah 97-99% berat badan prerestriction, dengan perubahan setara dilihat pada ΔFosB dan tikus kawalan (tambahan 3A, tersedia di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Oleh itu, tidak mungkin kesan-kesan berpotensi dari overexpression ΔFosB terhadap kelaparan atau selera makan boleh menyebabkan peningkatan dalam instrumental yang bertindak balas diamati.

Apabila ujian terhadap prestasi instrumen telah selesai, overexpression ΔFB tidak mengubah aktiviti lokomotif baseline yang diukur semasa tempoh min 30 (tambahan 3B, boleh didapati di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Observasi ini menyokong pandangan bahawa perubahan tidak spesifik dalam aktiviti tidak menyumbang kepada peningkatan prestasi instrumental yang diperhatikan dalam haiwan ini. Bagaimanapun, tikus bitransgenic ΔFosB-dilaporkan telah menunjukkan tindak balas locomotor yang dipertingkatkan kepada kokain akut dan berulang (Kelz et al., 1999). Kerana kami menggunakan jadual pengeluaran yang sedikit berbeza dari doxycycline untuk mendorong ekspresi gen (minggu 6 dengan larangan makanan), kami menetapkan untuk mengesahkan phenotype ini. Sesungguhnya, tikus ΔFosB-overexpressing menunjukkan peningkatan yang ketara dalam aktiviti locomotor apabila disuntik dengan kokain berbanding dengan kawalan sampah mereka yang dikekalkan pada doxycycline (rawatan oleh ekspresi gen, F_(1,44) = 4.241; p ≤ 0.05) (tambahan 3C Rajah, boleh didapati di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan).

Eksperimen 3: overexpression inducible ΔFosB dalam bitransgenic tikus; nisbah progresif

Memandangkan pendedahan dadah terdahulu mendorong ΔFosB striatal (Nestler et al., 2001) dan dijumpai di sini untuk meningkatkan nisbah progresif, kami kemudiannya menguji sama ada overexpression transgenik striatal ΔFosB juga meningkatkan prestasi pada jadual nisbah progresif tetulang. Kumpulan tikus yang baru dilatih dengan instrumental yang bertindak balas di bawah syarat-syarat (lihat Bahan dan Kaedah) yang tidak menghasilkan perbezaan yang signifikan dalam prestasi instrumental sebelum menguji nisbah progresif yang bertindak balas (F_(1,16) <1). Walau bagaimanapun, dalam ujian nisbah progresif kami melihat ekspresi gen yang signifikan oleh interaksi tuas (F_(1,16) = 5.30; p ≤ 0.05) (Rajah 4A) dan mendapati bahawa tikus ΔFosB-overexpressing, berbanding tikus kawalan littermate yang dikekalkan pada doxycycline, membuat lebih banyak tindak balas aktif (p ≤ 0.05), manakala bilangan tindak balas tuil tidak aktif tidak berbeza. ΔFosB-overexpressing tikus juga mencapai titik putus yang lebih tinggi (F_(1,16) = 5.73; p ≤ 0.05) (Rajah 4B). Data-data ini mencadangkan bahawa, seperti pendedahan psychostimulant terdahulu, overexpression striatal daripada ΔFosB meningkatkan motivasi. Kerana bilangan respons yang tidak aktif tidak diubah dalam tikus ΔFosB-overexpressing, peningkatan tidak aktif dalam aktiviti tidak mungkin menyumbang kepada kesan ini. Pandangan ini disokong lagi dengan penilaian aktiviti lokomotif baseline di mana tidak ada perbezaan antara tikus yang terlalu menekankan ΔFosB dan tikus kawalan littermate yang dikekalkan pada doxycycline. Tiada perbezaan kasar dalam berat badan antara ΔFosB-overexpressing dan kawalan haiwan yang jelas seperti diukur pada hari ujian. Oleh itu, walaupun haiwan-haiwan yang overexpressing ΔFosB akan memancarkan lebih banyak respon instrumental yang bermotivasi makanan, mereka tidak kelihatan menggunakan lebih banyak makanan ketika tersedia secara bebas. Penjelasan yang paling mungkin untuk pemerhatian ini ialah, walaupun motivasi menentukan betapa beratnya haiwan akan bekerja untuk memperoleh penguat, banyak faktor tambahan (selera makan, kenyang, keadaan metabolik, dan lain-lain) mempengaruhi tingkah laku makan dan penggunaan sebenar makanan.

Rajah 4.

Kesan ekspresi berlebihan FosB pada tikus bitransgenik terhadap instrumental yang bertindak balas pada jadual nisbah progresif peneguhan, sebelum dan sesudah penurunan peneguhan yang disebabkan rasa kenyang. A, B, Garis dasar: tanggapan tuas (A), titik putus (B). C, D, Selepas penurunan nilai penguat: tindak balas tuas (C), titik putus (D). Data dinyatakan sebagai kaedah ± SEM. * p <0.05.

Tikus ΔFosB bitransgenic yang digunakan di sini menyatakan ΔFosB sepanjang striatum. Manakala striatum ventral (termasuk NAc) telah terlibat dalam proses motivasi, striatum dorsal diperdebatkan terlibat dalam pemerolehan tabiat instrumental (Yin et al., 2004; Faure et al., 2005). Walaupun kita tidak melihat perbezaan prestasi instrumental semasa fasa latihan menggunakan jadual nisbah yang rendah dengan had tetulang maksima, keadaan relatif tahan terhadap perkembangan tabiat instrumental (Dickinson, 1985), kemungkinan penubuhan tabiat boleh mempengaruhi tindak balas di bawah jadual nisbah progresif. Kemungkinan ini diuji secara langsung dengan menilai kesan penurunan nilai reinforcer dengan prefeeding terhadap nisbah progresif yang bertindak balas. Prefeeding sedemikian menghapuskan kesan ΔFosB pada nisbah progresif yang bertindak balas, dengan tiada perbezaan dalam tindak balas atau titik pecahan yang diperhatikan di antara ΔFosB-overexpressing dan kawalan tikus (F_(1,16) <1) (Rajah 4C, D). Bersama-sama, data ini menunjukkan bahawa overexpression striatal ΔFosB tidak mengubah kepekaan terhadap perubahan dalam nilai hasil yang dihargai menggunakan jadual ujian ini. Sebaliknya, tindak balas instrumental yang diperhatikan dalam ujian nisbah progresif nampaknya menjadi matlamat matlamat dan peningkatan titik pecah diperhatikan dalam tikus ΔFosB-overexpressing mungkin dikaitkan dengan motivasi bertambah dan tidak menimbulkan kebiasaan seperti menanggapi.

Eksperimen 4: overexpression pengantara virus ΔFosB dalam teras NAc: prestasi instrumental

Untuk menilai sama ada overexpression ΔFosB secara selektif dalam NAc boleh menyumbang kepada kelakuan yang diperhatikan dalam tikus bitransgenic, kami menggunakan HSV-ΔFosB, atau HSV-LacZ sebagai kawalan, secara terpilih ke dalam teras tikus NAc dan mengkaji kesan manipulasi ini terhadap makanan -menguatkan prestasi instrumental (Rajah 5A, B). Selepas latihan majalah, HSV-ΔFosB atau HSV-LacZ telah dimasukkan ke teras NAc 40 h sebelum memulakan ujian tingkah laku. Lokasi infusi dan sejauh mana ekspresi gen yang dimedientasikan virus ditunjukkan di dalam Rajah 6, A dan B. Infarksi NAc HSV-ΔFosB menghasilkan peningkatan berterusan dalam jumlah tindak balas aktif yang dibuat (ungkapan gen oleh tuil, F_(1,12) = 8.534; p ≤ 0.05) (Rajah 5A), yang berterusan sepanjang percubaan. Kesan-kesan ini bersifat selektif, kerana tidak terdapat kesan yang signifikan dari overexpression ΔFosB dalam teras NAc pada bilangan respons yang tidak aktif (Rajah 5B) atau pada aktiviti lokomotif asas mencatatkan hari selepas tamat percubaan (data tidak ditunjukkan). Overexpression daripada ΔFosB dalam NAc dengan itu meniru kesan tingkah laku pendedahan dadah sebelumnya atau overexpression striatal ΔFosB.

Rajah 5.

Kesan infus HSV-ΔFosB ke inti NAc sebelum latihan dengan instrumental bertindak balas. A, Respons aktif. B, Respons tidak aktif. Data diwakili sebagai sarana ± SEM.

Rajah 6.

A, Penempatan tapak infusi untuk eksperimen vektor virus. Atas, Bulatan hitam yang dipenuhi sesuai dengan tapak kemasukan yang dimaksudkan. Hanya penyusunan dibuat dalam ~0.5 mm kawasan ini (iaitu, dalam inti NAc), seperti yang ditunjukkan oleh bulatan, dianggap boleh diterima. Haiwan yang mempunyai infus yang dibuat di luar kawasan ini dikecualikan daripada analisis statistik. Bawah, tapak Infusi di dalam NAc dalam haiwan yang mewakili. B, Pengesahan imunohistokimia terhadap ungkapan protein selepas penyerapan HSV-LacZ. Panel atas menunjukkan ekspresi β-galactosidase dalam teras NAc (2.5 dan 10 × perbesaran). Panel bawah menunjukkan kekurangan immunofluorescence dalam seksyen kawalan bersebelahan menggunakan prosedur imunohistokimia yang sama tanpa kemasukan antibodi utama.

Eksperimen 5: overexpression pengantara virus ΔFosB dalam teras NAc: nisbah progresif

Percubaan akhir secara langsung menentukan sama ada overexpression overexpression daripada ΔFosB dalam teras NAc menggunakan pendekatan pemindahan gen yang diperantarai virus adalah mencukupi untuk meningkatkan motivasi dalam tikus. Di sini, HSV-ΔFosB dilancarkan hanya selepas latihan instrumental telah selesai, menghapuskan sebarang pengaruh berpotensi overexpression ΔFosB semasa latihan pada ujian nisbah progresif seterusnya. Kumpulan tikus baru dilatih, seperti dahulu, dan dibahagikan kepada kumpulan eksperimen yang seimbang berdasarkan prestasi mereka pada hari-hari akhir latihan. Haiwan-haiwan itu kemudiannya menerima sambutan dua hala HSV-ΔFosB atau HSV-LacZ ke teras NAc dan diuji pada nisbah progresif yang bertindak balas selepas 5 d overexpression. Analisis statistik mendedahkan ungkapan gen yang signifikan dengan interaksi tuil (F_(1,12) = 14.91; p ≤ 0.01) (Rajah 7A). Tikus yang diadaptasikan dengan HSV-ΔFosB menjadikan tindak balas yang lebih aktif (p ≤ 0.01) berbanding dengan yang diinfeksi dengan HSV-LacZ, manakala tindak balas pada tuil tidak aktif tidak terjejas. Selaras dengan kenaikan ini, tikus yang ditimbulkan dengan HSV-ΔFosB juga mempunyai titik pecah lebih tinggi (F_(1,12) = 18.849; p ≤ 0.001) (Rajah 7B) daripada haiwan yang dilahirkan dengan HSV-LacZ. Tiada kesan ΔFosB pada aktiviti lokomotif asas diuji 1 h sebelum ujian nisbah progresif (tambahan 4A, boleh didapati di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Tidak ada perbezaan berat badan pada hari ujian nisbah progresif (tambahan 4B, boleh didapati di www.jneurosci.org sebagai bahan tambahan). Penemuan ini menyokong pemerhatian kita dengan tikus ΔFosB-overexpressing transgenik, dan menunjukkan bahawa overexpression selektif ΔFosB dalam NAc cukup untuk meningkatkan motivasi yang berkaitan dengan makanan.

Rajah 7.

Kesan infus HSV-ΔFosB 5 d sebelum ujian pada instrumental bertindak balas pada jadual nisbah progresif peneguhan. A, tanggapan tuas. B, Titik putus. Data dinyatakan sebagai kaedah ± SEM. *** p <0.001; ** p <0.01.

Perbincangan

Kajian ini menunjukkan bahawa overexpression daripada ΔFosB dalam NAc meningkatkan perilaku instrumental diperkukuh makananr. Pendedahan terdahulu terhadap kokain, amfetamin, MDMA, atau peningkatan nikotin menghasilkan peningkatan berkekalan dalam prestasi instrumental seterusnya. Pendedahan dadah ini juga meningkatkan tingkah laku motivasi makanan di bawah jadual nisbah progresif tetulang. Kesan pendedahan dadah terdahulu telah ditiru oleh overexpression overexpression ΔFosB di striatum, dengan menggunakan tikus bitransgenic (NSE-tTA × TetOP-ΔFosB) yang tidak dapat dipindah atau menggunakan vektor virus novel untuk menyatakan ΔFosB secara selektif dalam NAc. Terutamanya, overexpression daripada ΔFosB dalam teras NAc, selepas reaksi instrumental telah diperoleh, motivasi yang dipertingkatkan untuk makanan di bawah jadual nisbah progresif. Bersama-sama, penemuan kami mengenal pasti ΔFosB dalam teras NAc sebagai pengantara berpotensi untuk penyesuaian ubat-ubatan yang boleh mendorong perilaku instrumental, memanjangkan peranan untuk faktor transkripsi ini untuk memasukkan proses yang berkaitan dengan pengaruh motivasi terhadap prestasi tingkah laku yang diperkuatkan oleh makanan. Mereka juga menimbulkan kemungkinan bahawa syarat-syarat yang mendorong ekspresi ΔFosB dalam NAc boleh mempengaruhi sifat motivasi kedua-dua alam semula jadi dan penguat dadah.

ΔFosB berkumpul di dororphin-mengekspresikan neuron berduri sederhana kedua-dua NAc dan striatum dorsal selepas kronik, tetapi tidak akut, pendedahan kepada dadah penyalahgunaan. Corak ungkapan serantau ini diterbitkan semula dalam tikus bitransgenic ΔFosB-overexpressing yang digunakan di sini. Dalam tikus ini, peningkatan tahap striatal ΔFosB meningkatkan kepekaan haiwan terhadap kokain dan morfin seperti yang diukur dengan pilihan tempat yang dikondisikan (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006). Ia juga menambah nisbah progresif yang menanggapi kokain yang mencadangkan bahawa motivasi untuk mengawal diri kokain dipertingkatkan oleh overexpression ΔFosB striatal (Colby et al., 2003). Di sini, kami mendapati bahawa jangkaan overexpression ΔFosB pada tikus ini juga meningkatkan nisbah progresif yang bertindak balas untuk pengukuhan makanan dan bahawa kesan-kesan ini diterbitkan semula melalui overexpression yang diperuntukkan oleh virus ΔFosB dalam teras NAc pada tikus. Data kami mencadangkan bahawa ΔFosB boleh bertindak sebagai modulator transkrip motivasi untuk penguat utama, sama ada makanan, dadah, atau latihan, konsisten dengan pemerhatian awal bahawa ekspresi fizikal ΔFosB meningkat selepas berjalan kronik atau minum sukrosa (McClung et al., 2004). Data-data ini mencadangkan bahawa overexpression NAc dari ΔFosB dapat meningkatkan kesan motivasi kedua-dua penguat semula jadi dan ubat-ubatan.

Subkumpulan NAC telah diperdebatkan dengan berbeza dengan memantapkan pengaruh proses insentif pavlovian atau instrumental pada prestasi instrumental (Corbit et al., 2001; de Borchgrave et al., 2002), manakala pengaruh motivasi yang lebih umum terhadap prestasi instrumental dapat dikodkan oleh kawasan lain seperti nukleus utama amigdala (Corbit dan Balleine, 2005). Walau bagaimanapun, teras NAc juga telah dicadangkan untuk menjadi tapak penting untuk memperoleh pembelajaran instrumen yang diarahkan oleh matlamat (Smith-Roe dan Kelley, 2000; Baldwin et al., 2002a,b; Kelley, 2004). Kami menunjukkan kesan setara pendedahan dadah terdahulu dan overexpression ΔFosB stenatal transgenik pada peningkatan tingkah laku instrumental. Infus HSV-ΔFosB terhad kepada teras NAc juga meningkatkan respons instrumental bertekanan makanan. Walaupun eksperimen ini tidak mengecualikan sumbangan striatum dorsal dalam tingkah laku ini, mereka sangat menyarankan bahawa pengubahsuaian Δ FosB dalam ekspresi gen dalam NAc cukup untuk meningkatkan respons motivasi makanan. Oleh kerana tindak balas nisbah progresif juga dipertingkatkan apabila ΔFosB dinyatakan selepas prestasi instrumental yang stabil sebelum ini telah dicapai, peranan untuk pengaruh motivasi terhadap tingkah laku instrumental mungkin kelihatan. Kemungkinan manipulasi kita juga mempengaruhi proses pembelajaran instrumental boleh, bagaimanapun, tidak dikecualikan sepenuhnya. Sebagai menyokong kesimpulan kami, peningkatan prestasi instrumen diperhatikan selepas pendedahan kokain oral terdahulu (Miles et al., 2004) telah berhujah untuk melibatkan perubahan motivasi yang konsisten dengan keupayaan rawatan nikotin kronik untuk meningkatkan nisbah progresif yang bertindak balas dalam tikus (Brunzell et al., 2006). Tambahan pula, tikus pengangkut dopamin mengetuk tikus, di mana tahap dopamin ekstraselular meningkat, memaparkan kedua-dua meningkatkan immunoreactivity ΔFosB dan motivasi bertenaga makanan, tetapi tidak diubah pembelajaran (Cagniard et al., 2006). Lebih-lebih lagi, kami mendapati bahawa overexpression ΔFosB striatal pada tikus tidak mempengaruhi prestasi apabila makanan "menurunkan nilai" dengan prefeeding. Data-data ini menunjukkan bahawa haiwan sensitif terhadap nilai motivasi penguat dan bahawa tindak balas adalah matlamat yang diarahkan.

Pendedahan ubat berulang sebelum ini juga dapat meningkatkan kawalan tingkah laku yang dilakukan oleh rangsangan terkondisi yang dikaitkan dengan penguat semula jadi, diukur dengan pendekatan pavlovian (Harmer dan Phillips, 1998; Taylor dan Jentsch, 2001; Olausson et al., 2003), tetulang berkondisi (Taylor dan Horger, 1999; Olausson et al., 2004), dan pavlovian-to-instrumental transfer (Wyvell dan Berridge, 2001). Sekarang terdapat bukti yang kuat bahawa teras NAc, yang bertentangan dengan cangkang, terlibat dalam kawalan tingkah laku yang bermotivasi dadah oleh rangsangan yang berpavloviaParkinson et al., 1999, 2002; Hall et al., 2001; Dalley et al., 2002; Ito et al., 2004). Keputusan kami mungkin menunjukkan bahawa induksi yang disebabkan oleh ubat ΔFosB dalam NAc mungkin merupakan satu mekanisme yang mana kawalan tingkah laku dipertingkatkan dalam prosedur ini. Ia juga mungkin bahawa rangsangan yang berpavilik pavlovian, bertindak sebagai penguat udara yang terkondensasi, menyumbang kepada kesan tingkah laku sekarang. Kawalan yang dipertingkatkan ke atas tingkah laku oleh rangsangan terkondisi yang diantarkan oleh peningkatan ΔFosB yang striat juga boleh menyumbang kepada kesan protein pada keutamaan tempat yang disebabkan oleh dadah (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006) dan nisbah progresif yang menanggapi kokain (Colby et al., 2003). Perubahan dalam proses motivasi telah dihipotesiskan untuk menyumbang kepada pembangunan dan penyelenggaraan tingkah laku ketagihan (Robinson dan Berridge, 1993; Jentsch dan Taylor, 1999; Robbins dan Everitt, 1999; Nestler, 2004). Data masa kini juga konsisten dengan teori-teori lain yang menekankan pelbagai proses instrumental dan pavlovia dalam tingkah laku ketagihan (Everitt dan Robbins, 2005). Kerja tambahan kini diperlukan untuk menentukan peranan ubat-ubatan dan ΔFosB yang disebabkan oleh neuroadaptations di NAc dan subkelakuan limbic-striatal yang berkaitan dengan faktor bersekutu atau motivasi tertentu yang boleh memudahkan prestasi instrumental dan menyumbang kepada tingkah laku kompulsif.

Walaupun mekanisme molekul yang tepat yang mana perubahan dalam tingkah laku pengaruh NAC yang dimotivasi oleh penguat utama atau terkondensasi tidak diketahui (Kelley dan Berridge, 2002), neuron berkilat sederhana GABAergik NAc dianggap sebagai substrat kritikal untuk kepekaan dadah dan pengalaman yang bergantung kepada kepekaan. Di sini, masukan dopaminergik dari kawasan tegegalal ventral dan input glutamatergik dari afferen kortikolimbi berkumpul ke dendrite biasa dan dendritik duri (Sesack dan Pickel, 1990; Smith dan Bolam, 1990). Pendedahan psychostimulant kronik meningkatkan ketumpatan duri seperti pada neuron dalam cangkang dan teras NAc (Robinson dan Kolb, 1999; Robinson et al., 2001; Li et al., 2003, 2004). Baru-baru ini, induksi kepekaan tingkah laku dikaitkan khusus dengan peningkatan dendritik duri dalam teras NAc (Li et al., 2004). Terutama, kenaikan kokain yang disebabkan oleh ketumpatan tulang belakang hanya berlaku di D₁neuron pernafasan yang coexpress ΔFosB (Robinson dan Kolb, 1999; Lee et al., 2006). ΔFosB dalam teras NAc dapat menyumbang kepada kepekaan sinaptik yang berkekalan yang boleh memberi kesan terhadap tingkah laku instrumental. Sesungguhnya, peranan penting untuk neurotransmiter dopamin-glutamat (Smith-Roe dan Kelley, 2000), protein kinase Aktiviti (Baldwin et al., 2002a), dan sintesis protein de novo (Hernandez et al., 2002) dalam teras NAC pada prestasi instrumental sebelum ini telah dilaporkan. Kami kini mengenal pasti ΔFosB sebagai faktor transkripsi yang dapat mempertingkatkan respons bertekanan makanan apabila terlalu tertekan dalam teras NAC. Gen tertentu atau protein yang terlibat dalam kesan-kesan ini tetap ditakrifkan dengan tepat. ΔFosB mengawal ungkapan protein berganda dalam NAc yang terlibat dalam neuroplasticity (McClung dan Nestler, 2003). Satu analisis microarray baru mencirikan corak ekspresi gen dalam NAc tikus bitransgenic yang menyatakan ΔFosB yang digunakan di sini, dan mengenal pasti subset gen yang dikawal oleh ekspresi jangka pendek ΔFosB (McClung dan Nestler, 2003). BDNF adalah salah satu daripada gen tersebut, dan BDNF dalam litar neural ini diketahui meningkatkan respons untuk isyarat dadah dan makanan yang berkaitan (Horger et al., 1999; Grimm et al., 2003; Lu et al., 2004). Satu gen tambahan yang menarik ialah kinase 5 yang bergantung kepada cyclin (Bibb et al., 2001), yang juga disebabkan oleh ΔFosB, dan boleh mengawal kepekaan struktur kokain yang disebabkan oleh kokain (Norrholm et al., 2003) dan motivasi yang diukur oleh nisbah progresif yang bertindak balas untuk penguat semula jadi atau dadah (JR Taylor, pemerhatian yang tidak diterbitkan). Calon tambahan pula adalah subunit GluR2 daripada reseptor glutamat AMPA (Kelz et al., 1999) dan faktor transkripsi NFκB (faktor nuklear κB) (Ang et al., 2001). Adalah penting untuk menilai protein-protein ini dan lain-lain protein di subkegen NAc sebagai calon untuk mengantarkan kesan tingkah laku ΔFosB terhadap prestasi dan motivasi instrumental.

. siri eksperimen sekarang menyediakan bukti bahawa overexpression daripada ΔFosB dalam NAc dapat meningkatkan tingkah laku motivasi makanan dan dengan itu mengawal prestasi instrumental, seperti yang telah ditunjukkan untuk ganjaran dadah. Data-data ini memberikan keterangan baru bahawa ΔFosB boleh bertindak sebagai suis molekul umum yang dikaitkan dengan peningkatan dalam aspek motivasi para pengukuhan pada tingkah laku yang diarahkan oleh matlamat. Penemuan kami menimbulkan kemungkinan bahawa induksi Nc ΔFosB oleh, sebagai contoh, ubat ketagihan, tekanan, atau makanan yang sangat bermanfaat, mungkin merupakan mekanisme kritikal yang menyebabkan keadaan motivasi yang tidak berfungsi mengakibatkan gangguan psikiatri yang berkaitan dengan tingkah laku kompulsif.

Nota kaki

o Menerima Mac 15, 2006.

o Semakan yang diterima Jun 23, 2006.

o Diterima Ogos 2, 2006.

Kerja ini disokong oleh geran dari Institut Kebangsaan Penyalahgunaan Dadah, Institut Kesihatan Mental Negara, dan Institut Penyalahgunaan Alkohol dan Alkohol. Kami dengan sukacitanya mengakui bantuan berharga Dilja Krueger, Drew Kiraly, Dr. Ralph DiLeone, Robert Sears, dan Dr. Jonathan Hommel di Jabatan Psikiatri, Yale University. Kami juga berterima kasih kepada Dr. Jennifer Quinn dan Dr. Paul Hitchcott kerana memberikan komen yang bermanfaat mengenai manuskrip ini.

Surat-menyurat perlu ditujukan kepada Jane R. Taylor, Jabatan Psikiatri, Bahagian Psikiatri Molekul, Sekolah Perubatan Yale University, Kemudahan Penyelidikan Ribicoff, Pusat Kesihatan Mental Connecticut, 34 Park Street, New Haven, CT 06508.[e-mel dilindungi]

Rujukan

1. ↵

1. Ang E,

2. Chen JS,

3. Zagouras P,

4. Magna H,

5. Holland J,

6. Schaeffer E,

7. Nestler EJ

(2001) Induksi NFκB dalam nukleus dituduh oleh pentadbiran kokain kronik. J Neurochem 79: 221-224.