Dopamine-neuronen creëren Pavlovian geconditioneerde stimuli met circuit-gedefinieerde motivationele eigenschappen.

Nat Neurosci. 2018 aug; 21 (8): 1072-1083. doi: 10.1038 / s41593-018-0191-4. Epub 2018 Jul 23.

Saunders BT1,2,3, Richard JM4,5,6, Margolis EB7, Janak PH8,9,10.

Abstract

Milieukuncties worden, via Pavloviaans leren, geconditioneerde stimuli die dieren leiden naar het verwerven van beloningen (bijvoorbeeld voedsel) die nodig zijn om te overleven. We testten de fundamentele rol van dopamine-neuronen in de hersenen bij het verlenen van voorspellende en motiverende eigenschappen aan signalen, onafhankelijk van externe beloningen. We ontdekten dat korte fasische optogenetische excitatie van dopamine-neuronen, wanneer gepresenteerd in temporele associatie met discrete sensorische signalen, voldoende was om die signalen als geconditioneerde stimuli te instantiëren die vervolgens zowel zelf dopamine-neuronactiviteit opwekten als cue-locked geconditioneerd gedrag opwekten. We identificeerden met name sterk parcellated functies voor dopamine neuron subpopulaties die naar verschillende striatum streken projecteren, waardoor dissocieerbare dopamine systemen worden onthuld voor het genereren van stimulerende waarde en geconditioneerde bewegingsversterking. Onze resultaten duiden erop dat dopamine-neuronen Pavloviaanse conditionering orkestreren via functioneel heterogene, circuit-specifieke motivatiesignalen om cue-gestuurde gedragingen te creëren, af te schermen en vorm te geven.

PMID: 30038277

PMCID: PMC6082399

DOI:10.1038/s41593-018-0191-4


Onderzoekers bestuderen hoe signalen ons gedrag sturen

  • Datum: augustus 2, 2018

Hebben dopamine-neuronen een rol bij het verkrijgen van waarde in onze omgeving? En, zo ja, dienen verschillende groepen dopamine-neuronen verschillende functies binnen dit proces?

Dat zijn de vragen die onderzoekers van de University of Minnesota Medical School willen beantwoorden.

Recent onderzoek gepubliceerd in Nature Neuroscience door neurowetenschapper Benjamin Saunders, PhD van de University of Minnesota Medical School, gebruikt een Pavloviaans conditioneringsmodel om te zien of het aanzetten van een licht - een eenvoudige aanwijzing - net voordat dopamine-neuronen werden geactiveerd, actie zou kunnen motiveren. Het klassieke Pavlov-model combineerde het luiden van een bel met een smakelijke biefstuk voor een hond die na verloop van tijd een hond conditioneerde om te kwijlen wanneer de bel ging, met of zonder biefstuk. In dit onderzoek was er echter geen "echte" beloning zoals voedsel of water, om onderzoekers in staat te stellen de functie van dopamine-neuronactiviteit te isoleren.

"We wilden weten of dopamine-neuronen eigenlijk direct verantwoordelijk zijn voor het toekennen van een waarde aan deze voorbijgaande omgevingsfactoren, zoals tekens", zegt Saunders, die een deel van zijn onderzoek uitvoerde als postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Patricia Janak, PhD, bij Johns. Hopkins University.

Dopamine-neuronen, die cellen in de hersenen die worden ingeschakeld wanneer ze een beloning ervaren. Het zijn ook de neuronen die degenereren bij de ziekte van Parkinson.

"We hebben geleerd dat dopamine-neuronen een manier zijn waarop onze hersenen de signalen om ons heen betekenis geven", zei Saunders. "De activiteit van alleen dopamine-neuronen - zelfs bij afwezigheid van voedsel, medicijnen of andere aangeboren belonende stoffen - kan signalen van waarde doordringen, waardoor ze in staat worden gesteld acties te motiveren."

Om de tweede kernvraag te beantwoorden, richtten de onderzoekers zich op specifieke segmenten van dopamine-neuronen - die in de substantiële nigra (SNc) en die in het ventrale tegmentale gebied (VTA). Deze twee typen neuronen zijn historisch bestudeerd in verschillende onderzoeksgebieden van ziekten - SNc-neuronen bij de ziekte van Parkinson en VTA-neuronen bij verslavingsonderzoeken.

Wetenschappers ontdekten dat signalen die de activering van de twee typen neuronen voorspelden heel verschillende reacties veroorzaakten - die welke de SNc-neuronen voorspelden leidden tot een soort van "opstaan ​​en gaan" -reactie van versterkte snelle bewegingen. Het signaal dat de activering van VTA-neuronen voorspelde, werd echter op zichzelf al verleidelijk, de benadering van de locatie van de keu, een soort van "waar moet ik heen?" reactie.

“Onze resultaten onthullen parallelle motiverende rollen voor dopamine-neuronen als reactie op signalen. In een reële situatie zijn beide vormen van motivatie cruciaal, ”zei Saunders. "Je moet gemotiveerd zijn om je te verplaatsen en je te gedragen, en je moet gemotiveerd zijn om naar de specifieke locatie te gaan van dingen die je wilt en nodig hebt."

Deze resultaten bieden een belangrijk begrip van de functie van dopamine-neuronen in verband met motivaties veroorzaakt door omgevingsfactoren. En dit werk draagt ​​bij tot het begrip van terugval voor degenen die worstelen met verslavingen.

"Als een keu - een bord, een steeg, een favoriete bar - deze krachtige motiverende waarde krijgt, zal het moeilijk zijn om triggers voor terugval te weerstaan," zei Saunders. "We weten dat dopamine erbij betrokken is, maar een essentieel doel voor toekomstige studies is om te begrijpen hoe normale, gezonde cue-triggered motivatie verschilt van disfunctionele motivatie die optreedt bij mensen met verslaving en aanverwante ziekten."

Verhaalbron

Materialen door University of Minnesota Medical School. Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.


Journal Reference:

  1. Benjamin T. Saunders, Jocelyn M. Richard, Elyssa B. Margolis, Patricia H. Janak. Dopamine-neuronen creëren Pavlovian geconditioneerde stimuli met circuit-gedefinieerde motivationele eigenschappen. Nature Neuroscience, 2018; 21 (8): 1072 DOI: 10.1038/s41593-018-0191-4