Bevis at separate neurale kretser i Nucleus Accumbens kode for kokain versus "naturlig" (vann og mat) belønning (2000)

1. Regina M. Carelli,
2. Stephanie G. Ijamesog
3. Alison J. Crumling

+ Forfatterforbindelser

1. ¹ Psykologisk institutt, University of North Carolina i Chapel Hill, Chapel Hill, North Carolina 27599-3270

Abstrakt

Elektrofysiologiske opptaksprosedyrer ble brukt til å undersøke nucleus accumbens (Acb) cellefyring hos rotter trent til å trykke en spak etter en tidsplan [fast forhold (FR) 1, FR1] for enten to “naturlige” forsterkere (mat og vann), eller en naturlig forsterkning og intravenøs selvadministrering av kokain.

Av 180 celler registrert under vann- og matforsterkning (n = 13 rotter), ble 77 nevroner klassifisert som faseaktive, og viste en av tre veldefinerte typer mønstrede utslipp i forhold til forsterket respons (Carelli og Deadwyler, 1994). Av de 77 fasecellene viste flertallet (68%) lignende typer mønstrede utslipp over de to naturlige forsterkningsforholdene.

I motsetning til dette, av 127 nevroner registrert under vann- og kokainforsterkning (n = 8 rotter), bare 5 av 60 faseaktive celler (8%) utviste lignende typer mønstrede utslipp i forhold til vann- og kokainforsterket respons.

Tde resterende 55 fasecellene (92%) viste mønstrede utslipp i forhold til den kokainforsterkede responsen (n = 26 celler), eller i forhold til den vannforsterkede responsen (n = 29 celler), men ikke begge. For noen rotter (n = 3), mat ble erstattet av vann i oppgaven. Igjen utviste flertallet av fasneuroner (13 av 14 celler, 93%) ikke-overlappende avfyringsmønstre over stoffet og naturlige forsterkningsforhold.

Disse funnene indikerer at kokain i det godt trente dyret aktiverer en nevral krets i Acb som i stor grad er atskilt fra kretsen som behandler informasjon om mat og vannbelønning.

Introduksjon

MATERIALER OG METODER

Mat og vannforsterkning. Hanrotter, Sprague Dawley-rotter (Harlan Sprague Dawley, Indianapolis, IN), 90 til 120 d-år gamle og veier 275-350 g ble brukt som forsøkspersoner (n = 13). Åtte av 13 dyr som ble brukt her, ble tidligere implantert med mikrodetrådelektrodearriser og testet under en flertidsplan for vann- og kokainforsterkning (se nedenfor). For disse fagene begynte opplæringen på vann / mat-tidsplanen ∼7–10 d etter det siste vann / kokaineksperimentet. Fordi det var mulig at tidligere kokaineksponering kunne endre responsen til Acb-nerveceller, ble de resterende fem dyrene bare trent etter den flere tidsplanen for vann- og matforsterkning og hadde ingen tidligere eksponering for kokain. Resultatene indikerte ingen merkbare forskjeller med hensyn til atferdsresponsmønstre og typer neuronale avfyringsmønstre, og derfor ble dataene samlet i alle fag. Dyr ble plassert individuelt og holdt på <85% av deres preoperative kroppsvekt ved regulering av mat og vanninntak. Spesielt fikk dyr 10 ml vann per dag (i tillegg til 1.0-1.5 ml vann som ble konsumert under økten) gjennom hele eksperimentets varighet. Matregulering besto av ~ 9 g Purina laboratoriepiller per dag under trening, og denne ble gradvis økt til 20 g / d (i tillegg til 1.2–1.5 g mat som ble konsumert under økten) ettersom atferdsrespons ble stabil.

Eksperimentelle økter ble gjennomført i et 43 × 43 × 53 cm plexiglas-kammer (Med Associates, St. Albans, VT) plassert i et kommersielt lyddempet avlukke (Fibrocrete, Crandall, GA). Den ene siden av kammeret inneholdt to uttrekkbare spaker (Coulbourn Instruments, Allentown, PA) plassert 17 cm fra hverandre med et vanntrog mellom spakene (7 cm fra hver spak og 2.5 cm fra bunnen av kammeret). Matautomaten var plassert på samme side som spakene og vannet, 1 cm til høyre for den andre spaken (2.5 cm fra bunnen av kammeret). Merk at fordi det bare er to spaker i hvert kammer, var den matassosierte spaken som ble brukt her opprinnelig assosiert med kokainforsterkning for de åtte dyrene med tidligere kokainopplevelse. Imidlertid var forskjellige lydsignaler assosiert med vann-, mat- og kokainforsterket respons (se nedenfor).

Rotter ble opprinnelig opplært til å trykke en spak på et fast forstørrelsesplan 1 (FR1) for forsterkning for 0.05 ml vann levert via en væskeinjeksjonsenhet (sprøytepumpe) i en drikketut. Vannforsyning ble signalisert ved tilbaketrekking av spaken (20 sek) og utbruddet av en klikketone-stimulus (10 klikk / sek: 80 dB, 800 Hz; 1 sek). Dyr ble deretter opplært til å trykke på en andre spak i kammeret (FR1) for matforsterkning (1 Noyes presisjonsmatpellet per respons), signalisert med en tonestimulans (72 dB, 800 Hz; 1 sek). Deretter ble det implementert en forsterkningsplan for dyr der dyr hadde tilgang til den vannforsterkede spaken (10–15 minutter), etterfulgt av en tidsavbruddsperiode på 20 sekunder (ingen spak forlenget) og utvidelse av den matforsterkede spaken ( 10–15 min). Belysning av et signallampe plassert 6.5 cm over hver spak signaliserte fasen (vann eller mat) i flertidsplanen. Observasjon av dyrene under eksperimentene avslørte at hver rotte vendte seg mot dispenserne etter fullført operantrespons uten å bevege seg rundt kammeret og fortærte forsterkeren (vanligvis innen 0.5-1.0 sek). Denne oppførselen ble vanligvis observert fra den første studien av hver fase av flerplanen. Rekkefølgen av forsterkertilgjengelighet (vann eller mat) ble variert på tvers av økter slik at den samme forsterkeren ikke alltid ble gitt først hver dag. De samme typer nevronale avfyringsmønstre ble observert uavhengig av forsterkningsrekkefølgen. Likevel ble dataene som inngikk i analysen balansert slik at halvparten av øktene begynte med vannforsterkning, og den andre halvparten av øktene begynte med matforsterkning.

Forsterkning av vann og kokain. Dyr (n= 8) ble plassert hver for seg og holdt på <85% av deres preoperative kroppsvekt fra 1 uke etter kateterimplantasjon ved regulering av mat og vanninntak. Spesifikt fikk dyr 10 ml vann (i tillegg til 1.0-1.5 ml vann som ble konsumert under økten) og 20 g Purina-laboratoriepiller hver dag i løpet av eksperimentet. Dyr ble kirurgisk implantert med et kateter i halsvenen og trent til selvadministrering av kokain, som tidligere beskrevet (Carelli og Deadwyler, 1994). Kort fortalt ble forsøkspersonene bedøvd med ketaminhydroklorid (100 mg / kg) og xylazinhydroklorid (20 mg / kg) og kirurgisk implantert med et kateter i halsvenen. Kateteret ble deretter ført subkutant til baksiden og festet til en koblingsenhet. Væskeinjeksjonsenheten (sprøytepumpen) ble koblet til et svingesystem i de eksperimentelle kamrene, som muliggjorde intravenøs infusjon av kokain under selvadministrasjonsøkter.

En uke etter kateterimplantasjon ble rotter trent til å administrere kokain selv under 2 timers eksperimentelle økter. Begynnelsen av økten ble signalisert ved utbruddet av et signallampe plassert 6.5 cm over spaken og forlengelse av en uttrekkbar spak. Leverdepresjon etter en FR1-plan resulterte i intravenøs kokainavlevering (0.33 mg / infusjon, oppløst i sterilt heparinisert saltvann) over en periode på 6 sekunder via en datastyrt sprøytepumpe (modell PHM-100; Med Associates). Hver legemiddelinfusjon ble signalisert umiddelbart ved tilbaketrekking av spaken (20 sek) og begynnelsen av en tonestimulering (65 dB, 2900 Hz) presentert over et 20 sek intervall (14 sek utover pumpens varighet). I løpet av 20 sekunders etterresponsintervall hadde håndtakstrykk som reagerte ingen programmerte konsekvenser.

Etter utbruddet av stabil selvadministrering som reagerte (2-3 uker), ble dyr trent til å trykke en annen spak i kammeret for vannforsterkning (0.05 ml / respons, FR1). Vannforsyning ble signalisert ved tilbaketrekking av spaken (20 sek) og utbruddet av en klikketone-stimulus (10 klikk / sek; 80 dB, 800 Hz, 20 sek). Deretter ble en tidsplan for forsterkning av vann og kokain implementert. Dyr hadde tilgang til den vannforsterkede spaken i 10-15 minutter, etterfulgt av en 20 sekunders tidsavbruddsperiode (ingen spak forlenget), og utvidelse av den kokainforsterkede spaken (2 timer). Belysning av et signallampe over hver spak signaliserte fasen (kokain eller vann) i flertidsplanen. Observasjon av dyrene avslørte at hver rotte vanligvis vendte seg mot vanndispenseren og fortærte vannforsterkeren umiddelbart i løpet av vannforsterkningsfasen i flertidsplanen. I løpet av kokainforsterkningsfasen fullførte dyrene vanligvis en "burst" av responser i begynnelsen av fasen (kalt "load-up" -adferd) og utviste deretter stereotyp oppførsel som er karakteristisk for kokainens selvadministrasjon hos rotter (Carelli og Deadwyler, 1994). Rekkefølgen av forsterkertilgjengelighet (vann eller kokain) ble variert på tvers av økter som nevnt for eksperiment 1. På samme måte ble dataene som inngikk i analysen balansert slik at halvparten av øktene begynte med vannforsterkning, og den andre halvdelen av øktene begynte med kokain forsterkning, lik eksperiment 1.

Etter at det siste eksperimentet var fullført, ble mat erstattet med vannforsterkning i oppgaven for tre dyr. Spesifikt ble dyrene trent til å svare på en flerfoldig tidsplan (FR1, FR1) for matforsterkning (1 Noyes presisjonspellet per respons) og kokain (0.33 mg / inf) selvadministrering ved å bruke de samme parameterne som beskrevet for vann / kokainmultiple rute.

Elektrofysiologiske opptak. Når atferdsrespons var stabil, ble dyr bedøvet med ketaminhydroklorid (100 mg / kg) og xylazinhydroklorid (20 mg / kg) og forberedt på kronisk ekstracellulær registrering i Acb som tidligere beskrevet (Carelli og Deadwyler, 1994). Elektroder ble spesialdesignet og kjøpt fra en kommersiell kilde (NB Labs, Denison, TX). Hver gruppe besto av "bunter" av åtte mikrobølger (diameter 50) arrangert i tre rader. Den første raden inneholdt to ledninger med en spissskille på ~ 0.25 mm. Den andre og tredje raden inneholdt tre ledninger (spissskille på ~ 0.25 mm). Hele matrisen strakte seg over en omtrentlig avstand på 0.35-0.65 mm anteroposterior (AP) og 0.35 til 0.65 mm mediolateral (ML). Hver gruppe inneholdt også en jordledning som ble satt inn 3-4 mm i hjernen, ipsilateral til arrayet og ~ 5 mm caudal til bregma. Arrays ble permanent implantert bilateralt i Acb [AP, +1.7 mm; ML, 1.5 mm; dorsoventral (DV), 6.0–7.5 mm, i forhold til bregma, plan hodeskalle].

Etter elektrodeimplantasjon ble presurgisk atferdsmessig ytelse gjenopprettet (vanligvis innen 1 d), og neuronal aktivitet ble registrert under alle påfølgende atferdsmessige økter. Elektrofysiologiske prosedyrer er beskrevet i detalj tidligere (Carelli og Deadwyler, 1994, 1996; Carelli et al., 1999). Kort, før starten av hver økt, var motivet koblet til en fleksibel opptakskabel festet til en kommutator (Med Associates), som tillot praktisk talt ubegrenset bevegelse i kammeret. Hovedscenen på hver innspillingskabel inneholdt 16 miniatyr-enhetsforsterkningsfelteffekttransistorer (avvisning av vanlig modus var 35 dB ved hodesettpinnene ved 1 kHz målt i et testoppsett). Acb-aktivitet ble vanligvis registrert differensielt mellom hver aktive og den inaktive (referanse) elektroden fra de permanent implanterte mikrobølgene. Den inaktive elektroden ble undersøkt før starten av økten for å verifisere fraværet av neuronal piggaktivitet og fungerte som differensialelektroden for andre elektroder med celleaktivitet. Online isolasjon og diskriminering av nevronaktivitet ble oppnådd ved hjelp av et nevrofysiologisk system som er kommersielt tilgjengelig (MNAP-system; Plexon, Dallas, TX). Flere vindusdiskrimineringsmoduler og høyhastighets analog-til-digital signalbehandling i forbindelse med dataprogramvare muliggjorde isolering av nevronale signaler basert på bølgeformanalyse. Det nevrofysiologiske systemet innlemmet en rekke digitale signalprosessorer (DSPer) for kontinuerlig pigggjenkjenning. DSP-ene ga en kontinuerlig parallell digital utgang av nevronale pigghendelser til en Pentium-datamaskin. En 486 datastyrte atferdshendelser i eksperimentet (Med Associates) og sendte utganger som tilsvarer hver hendelse til MNAP-boksen for å bli tidsstemplet sammen med nevrale data. Det nevrofysiologiske systemet har muligheten til å registrere opptil fire nevroner per mikrobølgeovn ved hjelp av sanntidsdiskriminering av nevronale handlingspotensialer. I den foreliggende studien ble det imidlertid registrert en eller to nevroner per mikrobølgeovn (Chang et al., 1994; Nicolelis et al., 1997). Kriterier for å identifisere forskjellige nevroner på en enkelt ledning er beskrevet i detalj andre steder (Chang et al., 1994; Nicolelis et al., 1997; Carelli et al., 1999; Nicolelis, 1999). Kort fortalt ble diskriminering av individuelle bølgeformer tilsvarende en enkelt celle oppnådd ved hjelp av malanalyseprosedyrer eller tidsspenningsbokser levert av det nevrofysiologiske programvaresystemet (MNAP-systemet; Plexon). Malanalyseprosedyren innebærer å ta en "prøve" av bølgeformen og bygge en mal for den ekstracellulære bølgeformen. Påfølgende neuroner som "matcher" denne bølgeformen er inkludert i samme celle. Når du bruker tidsspenningsbokser, tas en prøve av bølgeformen, og deretter overfører eksperimentatoren to bokser på den (vanligvis en på den stigende lemmen og den andre på den nedadgående lemmen til den ekstracellulære bølgeformen). Senere samplede nevroner aksepteres som gyldige når de passerer gjennom begge boksene. Nevroner inkludert i analysen ble registrert under en atferdsøkt per dyr, men det var en rapportert forekomst der samme celle ble registrert over to påfølgende dager. Kriterier for identifikasjon av samme nevron over dager inkluderte: (2) cellen ble registrert fra samme mikrobølgeovn over 1 d, (2) nevronen viste de samme bølgeformegenskapene når det gjelder amplitude, varighet, polaritet, etc., og (2) interspike-intervallet var likt over 3 d (Nicolelis et al., 1997; Chang et al., 1998; Carelli et al., 1999). Parametrene for isolering og diskriminering av aktivitet med en enhet ble bestemt og lagret ved hjelp av nevrofysiologisk programvare og modifisert før hver økt etter behov, for eksempel for å diskriminere "nye" nevroner som dukket opp på en gitt mikroelektrode, eller for å endre den inaktive elektroden. .

Dataanalyse. Nevral aktivitet ble karakterisert via rasterdisplays og perievent histogrammer (PEHs) som viser aktiviteten til hver celle i løpet av et 20 sek tidsintervall som klammer vann-, mat- eller kokainforsterket spakpress. Typer av mønstrede utslipp (betegnet PR, RFe, RFi og PR + RF) har blitt beskrevet i detalj tidligere og ble preget av differensielle gjennomsnittlige avfyringshastigheter innen fire tidsperioder i hver PEH (Carelli og Deadwyler, 1994). De fire tidsepoker innen hver PEH var (1) "baseline", definert som tidsperioden (−10 til −7.5 sek) før initieringen av den forsterkede responsen på spaken; (2) “respons”, definert som tidsperioden (−2.5 til 0 sek) umiddelbart før og under utførelsen av den forsterkede responsen; (3) “forsterkning”, definert som tidsperioden (0 til +2.5 sek) umiddelbart etter responsen; og (4) “utvinning”, definert som tidsperioden (+7.5 til +10 sek) etter den forsterkede responsen.

Kriterier for å klassifisere hvert nevron i en av de fire typene mønstrede utslipp var som følger. Et nevron ble klassifisert som type PR hvis det bare viste en økning på 40% eller mer i skytefrekvensen innen 1 sek med maksimal utflod i løpet av responsperioden, sammenlignet med sin respektive baseline-aktivitet. Hvis et nevron viste en 40% økning i aktivitet som begynte i responsfasen og utvidet seg uten avbrudd i forsterkningsfasen, ble den også klassifisert som et type PR-neuron. Et nevron ble klassifisert som type RFe hvis det bare viste en økning på 40% eller mer i cellefyring innen 1 sek med maksimal utslipp under forsterkningsfasen (dvs. RFe-celler av kort varighetstype), eller hvis den viste en 40% økning i avfyring under både forsterknings- og gjenopprettingsfasene (RFe-celler av lang varighetstype), sammenlignet med den respektive baselineaktiviteten. Nevroner klassifisert som type RFi hadde en reduksjon på 40% eller mer i skytefrekvensen i løpet av 1 sek periode i løpet av respons- og / eller forsterkningsperioden, sammenlignet med den respektive skytefrekvensen ved baseline. Et nevron ble kategorisert som type PR + RF hvis det viste en økning i aktiviteten på 40% eller mer i løpet av en periode på 1 sekund i både respons- og forsterkningsperioder (men ikke gjenopprettingsfasen), sammenlignet med den respektive baseline. I tillegg måtte nevroner klassifisert som type PR + RF utvise en hemming av aktivitet til baselinjenivåer mellom de to topputslippene. "Ikke-fasiske" nevroner viste lignende avfyringshastigheter i løpet av de fire tidsperioder uten 40% endringer i aktivitet som er karakteristiske for de fire typene mønstrede utslippene beskrevet ovenfor.

Statistisk bekreftelse av ovennevnte celletypeklassifisering ble oppnådd ved hjelp av gjentatte tiltak t test som sammenlignet gjennomsnittlig topp (typene PR, RFe og PR + RF) eller trau (type RFi) avfyringshastigheter for alle nevroner av en gitt type, til deres respektive baselinehastigheter. I tillegg gjentatte tiltak t statistikk ble brukt til å undersøke om alle nevroner av en gitt celletype hadde lignende gjennomsnittlige topp / trauendringer i aktivitet i forhold til vann- versus matforsterket respons (eksperiment 1).

Latens til begynnelsen av nevronutflod for individuelle nevroner ble bestemt som følger. Gjennomsnittlige avfyringshastigheter ble undersøkt i løpet av påfølgende 80 msek perioder (søppelkasser) i løpet av epoken der cellen viste sin topp eller gjennom endringer i aktivitet. Forsinkelsestid ble definert som den første av tre påfølgende 80 msek-beholdere der skytefrekvensen konstant økte (for typene PR, RFe-celler) eller reduserte (for type RFi-celler) med 40% sammenlignet med den respektive baseline-aktiviteten til hver celle.

Befolkningshistogrammer av normalisert cellefyring ble generert for alle fasisk aktive nevroner i løpet av 20 sekunders tidsintervall som braketter vann-, mat- eller kokainforsterket respons. Spesielt ble nevronale avfyringsmønstre for alle PR-, RFe-, RFi- og PR + RF-celler registrert under flere tidsplaner for vann og mat, eller vann- og kokainforsterkning presentert som sammensatte PEHer oppsummert over alle celler av en bestemt type og normalisert relativ til den totale skytefrekvensen til hvert nevron. Normalisering av cellefyring tillot en undersøkelse av endringer i aktiviteten til cellepopulasjoner uavhengig av forskjeller i den totale avfyringsgraden mellom individuelle nevroner (Carelli og Deadwyler, 1994).

Histologi. Etter fullførelse av det siste eksperimentet ble dyr bedøvet med natriumpentobarbital (50 mg / kg), og en 10 amp strøm ble ført i 6 sekunder gjennom to opptakselektroder (for to rotter, tre opptakselektroder) i matrisen på hver side av hjernen. Mikrobølger valgt for merking viste vanligvis store isolerte pigger og godt karakteriserte skytemønstre under en atferdsøkt. Rotten ble perfundert med 10% formalin, og hjernen ble fjernet, blokkert og snittet (40 mikrometer) gjennom rostrocaudal omfanget av Acb. Alternerende seksjoner ble farget for enten tionin eller tyrosinhydroksylase. Alle seksjoner ble motfarget med preussisk blått for å avsløre et reaksjonsprodukt med blå prikk som tilsvarer plasseringen av den merkede elektrodespissen (Grønn, 1958; Carelli og Deadwyler, 1994). Fremgangsmåten som ble brukt for å rekonstruere elektrodeplasseringer var som følger. Seriesnitt ble undersøkt under et lysmikroskop, og plasseringen av merkede elektrodespisser ble plottet for alle fag på koronalsnitt tatt fra det stereotaksiske atlaset tilPaxinos og Watson (1997). Gitt arrangementet av vårt mikroelektrodearray, var umerkede ledninger i nærheten av merkede ledninger og ble bestemt ved estimering av avslutning av mikrobåndsporene i serielle seksjoner. Punktet der det umerkede elektrodesporet var i den mest ventrale posisjonen, ble tegnet som den "estimerte" plasseringen. Posisjon innenfor de forskjellige områdene av Acb (kjerne, skall og rostralpol) og grenser mellom disse områdene ble bestemt ved undersøkelse av markerte og umerkede elektrodespissplasser i forhold til: (1) grensene til tyrosinhydroksylaseflekken på nivået av rostralpolen og den kaudale Acb-regionen, (2) presise "landemerker" i hjernen, for eksempel den fremre kommisjonen, og (3) den anatomiske ordningen av Acb som vist i det stereotaksiske atlaset til Paxinos og Watson (1997). Selv om det er vanskelig å etablere en klar grense mellom kjernen og de tilstøtende ventrale delene av caudate putamen (CPv) (Heimer et al., 1995) ble elektrodespissplasseringer ansett å være i sistnevnte region (CPv) hvis de var innenfor ~ 0.8 mm dorsal til grensene til Acb-kjernen som er skissert i Paxinos og Watson (1997). Selv om det ble bekreftet at elektrodeplasseringer primært var i Acb (se nedenfor), var det vanskelig å fastslå en-til-en-korrespondansen mellom elektrodespissmarkering og celletype med 100% nøyaktighet, derfor ble dette problemet ikke adressert her.

RESULTATER

Forsterking av vann og mat: atferdsmessig ytelse

Figur 1 viser atferdsmessig (spakpress) responsmønster for et enkelt, godt trent dyr under flere tidsplaner for vann- og matforsterkning. Den kumulative posten fra tid 0–600 sek viser vannforsterkningsdelen av økten der dyret fullførte 25 forsterkede responser med et gjennomsnittlig mellomintervallintervall (INT) på 22.73 ± 0.38 sek. Dette ble fulgt av en 20 sekunders tidsavbruddsperiode (indikert med dobbel linje på tidspunktet 600). Posten for resten av økten viser matforsterkningsfasen der dyret fullførte 29 forsterkede responser med en gjennomsnittlig INT på 20.84 ± 0.06 sek. Likheten i atferdsmessig respons over de to naturlige forsterkningsforholdene var tydelig for alle dyr (n = 13) og ble observert uavhengig av rekkefølgen på forsterkeren i økten. Oppsummert var gjennomsnittlig antall svar for alle dyr under vannforsterkning 28.20 ± 1.62 svar med en gjennomsnittlig INT på 23.02 ± 1.06 sek. Gjennomsnittlig antall svar under matforsterkning var 27.80 ± 1.56 svar med en gjennomsnittlig INT på 24.80 ± 1.79 sek.

 

Se større versjon: 

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 1. 

Kumulativ opptegnelse som viser atferdsmønsteret (lever press) responsmønster for et enkelt dyr i løpet av flere tidsplaner for vann- og matforsterkning. Dyret fullførte 25 responser for vann (gjennomsnitt INT = 22.73 ± 0.38 sek) og 29 svar for mat (gjennomsnitt INT = 20.84 ± 0.06 sek). Hver avbøyning oppover indikerer en forsterket respons (FR1). Dey-aksi er antall spakpresser. Dobbel linje på tid 600 sek indikerer tidsavbruddsperiode (20 sek).Hhv, Svar.

Flertallet av Acb-nevroner viser lignende, overlappende nevronale avfyringsmønstre under vann- og matforsterkning

Totalt 180 nevroner ble registrert under atferdsrespons for vann- og matforsterkning. Generelt avfyrte celler med samme hastighet over de to naturlige forsterkningsforholdene (samlet gjennomsnitt for vann = 4.10 ± 0.53 Hz; samlet gjennomsnitt for mat = 4.11 ± 0.43 Hz). Av 180 nevroner ble 77 celler (43%) klassifisert som faseaktive, og viste en av tre typer nevronale avfyringsmønstre som ble beskrevet i detalj tidligere (Carelli og Deadwyler, 1994). Kort fortalt, en økning i avfyringshastigheten umiddelbart før den forsterkede spakpressresponsen utpekte noen nevroner som "prespons" eller PR-celler. Andre typer nevroner viste eksitasjon [type "forsterkning-eksitasjon" (RFe)] eller inhibering [type "forsterkning-inhibering" (RFi)] i avfyringshastighet umiddelbart etter operantforsterket respons. De resterende 103 nevronene (57%) viste ingen endring i avfyringshastighet (økning eller reduksjon) i forhold til den vann- eller matforsterkede responsen [type "nonphasic" (NP)].

Det første store funnet i denne rapporten er at av de 77 fasisk aktive nevronene, viste 52 celler (68%) lignende typer neuronale avfyringsmønstre over de to naturlige forsterkningsforholdene. Et eksempel på en enkelt Acb-neuron med type PR-aktivitet over de to forsterkningsforholdene er vist i figur2. PEHene (venstre) viser at Acb-cellen viste forventet økning i avfyringshastighet i forhold til både vann- og matforsterket respons, karakteristisk for type PR-celler. Rasterskjermen (ikke sant) viser aktiviteten til den samme Acb-cellen som er vist i PEHs, på tvers av alle forsøkene i økten. I løpet av vannforsterkningsfasen (forsøk 1–22) viste cellen en robust økning i avfyringshastighet innen 1 sek før alle vannforsterkede responser, med en markant nedgang i avfyring innen 0.5 sek etter fullført respons. I løpet av matforsterkningsfasen (forsøk 23–44) fortsatte Acb-cellen å vise type PR-aktivitet, men viste også en samlet økning i utløpshastigheter fra 0.13 Hz (vannforsterkningsfase) til 1.19 Hz (matforsterkningsfase). Ikke desto mindre opprettholdt Acb-nevronen et forventningsfullt PR-avfyringsmønster under matforsterket respons, tilsvarende i amplitude og varighet som det som ble observert under vannforsterkningsfasen.

 

Se større versjon: 

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 2. 

En enkelt Acb-celle som viser lignende forventede utslipp i løpet av flere tidsplaner for forsterkning av vann og mat. Venstre, PEH viser at Acb-cellen utviste type reaksjon (PR) aktivitet i forhold til både vannet (topp) - og mat (bunn) - forsterket respons. Hver PEH inneholder 250 søppelkasser her og i påfølgende figurer. Gjennomsnittlig INT for vann = 25.34 ± 1.50 sek; gjennomsnittlig INT for mat = 29.75 ± 2.90 sek. Rindikerer forsterket respons her og i påfølgende figurer.Ikke sant, Raster som viser aktiviteten til det samme nevronet vist i PEHs på tvers av alle forsøk med flere tidsplaner. Hver rad representerer en prøveversjon (prøve nummer angitt på ikke sant) her og i påfølgende figurer. Forsøk 1–22, Vannforsterkning; forsøk 23–44, matforsterkning.

Nevroner som viser økning i avfyringshastighet umiddelbart etter at vann- og matforsterket reagerer (type RFe-celler) kan deles inn i to grupper. Den første gruppen (n = 11 celler) viste en langvarig økning i avfyringshastigheten som begynte 1.19 ± 0.16 sek etter responsen for vann og mat og vedvarte 8.25 ± 0.25 sek. Den andre gruppen (n = 7) utviste en kortvarig økning i avfyringshastigheten som begynte 0.62 ± 0.08 sek etter den forsterkede responsen og fortsatte 1.06 ± 0.07 sek. Et eksempel på et Acb-neuron som viser RFE-celle med kort varighet over de to naturlige forsterkningsforholdene, er vist i figur3. I løpet av matforsterkningsfasen (forsøk 1–29) viste cellen en robust økning i avfyringshastighet umiddelbart etter responsen og varte ~ 1 sek, typisk for type RFe-aktivitet. I løpet av vannforsterkningsfasen (forsøk 30–57) hadde cellen en tilsvarende økning i avfyringen etter reaksjon, etterfulgt av en hemming av aktiviteten som varte ~ 7.0 sek. Ikke desto mindre opprettholdt Acb-cellen det umiddelbare utløpsmønsteret etter respons, karakteristisk for type RFe-aktivitet, lik det som ble observert under matforsterkningsdelen av økten.

 

Se større versjon: 

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 3. 

En enkelt Acb-celle som viser en uttalt økning i avfyringshastighet [type forsterkning-eksitasjon (RFe)] umiddelbart etter både vann- og matforsterket respons. Venstre, PEH viser at Acb-cellen viste lignende RFe-utslippsmønstre over maten (topp) og vann (bunn) forsterkningsforhold. Gjennomsnittlig INT for mat = 21.87 ± 0.19 sek; gjennomsnittlig INT for vann = 21.30 ± 0.13 sek. Ikke sant,Raster-skjerm viser aktiviteten til det samme nevronet som er vist i PEHs på tvers av alle forsøk med flere tidsplaner. Forsøk 1–29, Mat; forsøk 30–57, vann.

Den tredje typen neuronal avfyringsmønster ble preget av en markant inhibering i aktivitet i forhold til bakgrunnsfyringshastigheter umiddelbart før og etter responsen for vann eller mat, karakteristisk for type RFi-aktivitet. Gjennomsnittlig starttid for responsinhibering av RFi-celler var 0.02 ± 0.07 sek før den vannforsterkede responsen med en gjennomsnittlig varighet på 1.45 ± 0.10 sek. Likeledes var gjennomsnittlig starttid for responsinhibering av RFi-celler 0.07 ± 0.11 sek før den matforsterkede responsen med en gjennomsnittlig varighet på 1.70 ± 0.11 sek. Et eksempel på en enkelt Acb-neuron med lignende type RFi-aktivitet over de to naturlige forsterkningsforholdene er vist i figur 4.

 

Se større versjon: 

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 4. 

En annen Acb-celle som viser en reduksjon i avfyringshastighet [type forsterkning-inhibering (RFi)] umiddelbart etter at både vann- og matforsterket reagerer. Venstre, PEH viser at Acb-cellen viste lignende RFi-utslippsmønstre over maten (topp) og vann (bunn) forsterkningsforhold. Gjennomsnittlig INT for mat = 25.69 ± 2.39 sek; gjennomsnittlig INT for vann = 21.18 ± 0.10 sek. Ikke sant, Raster-skjerm viser aktiviteten til det samme nevronet som er vist i PEHs på tvers av alle forsøk med flere tidsplaner. Forsøk 1–23, Mat; forsøk 24–46, vann.

Gjennomsnittlig skytehastighet for alle nevroner (n = 52 celler) som viser lignende mønstrede utslipp under den flere tidsplanen for vann og matforsterkning er vist i tabell1. Resultatene indikerer at populasjonene av nevroner viste lignende topp (type PR, RFe) og dal (type RFi) endringer i avfyringshastighet over de to forsterkningsforholdene. Dette funnet ble statistisk verifisert ved at det ikke ble observert signifikante forskjeller i gjennomsnittlige toppfyringshastigheter for type PR (t= 0.04; p > 0.05) eller skriv RFe (t = 0.77; p > 0.05) nevroner over de to forsterkningsforholdene. På samme måte ble det ikke observert noen signifikante forskjeller i gjennomsnittlige bunnhastigheter for type RFi-celler (t = 0.95;p > 0.05) i forhold til vann- versus matforsterket respons. Den sammensatte populasjonen PEH i figur5 viser et sammendrag av normalisert avfyring av alle nevroner som har lignende typer mønstrede utslipp over de to naturlige forsterkningsforholdene. Tydelige forventende økninger i avfyring kan sees for type PR-celler som var like over de to forsterkningsforholdene med hensyn til utbrudd, varighet og relativ amplitude i cellefyring. Den relative økningen i type RFe-celler i løpet av vannforsterkningsfasen i flerplanen var svakt dempet, men lik RFe-aktivitet som ble vist av de samme cellene i løpet av næringsforsterkningsfasen. På samme måte utviste en tredje befolkning av nevroner klassifisert som type RFi lignende hemminger i cellefyring i forhold til vann- og matforsterket respons. Samlet viser de sammensatte PEH-ene likheten og den komplementære naturen til Acb-cellefyring over de to naturlige forsterkningsforholdene.

Se denne tabellen: 

• I dette vinduet
• I et nytt vindu

Tabell 1. 

Gjennomsnitt ± SEM for Acb peak (PR og RFe) og trau (RFi) skytehastigheter over fire tidsperioder i forhold til vann- eller matforsterket respons

 

Se større versjon: 

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 5.

Sammensatte PEHer for normalisert avfyring av alle PR-, RFe- og RFi-celler under vann (venstre) - og mat (ikke sant) -forsterket svar. Nevral aktivitet ble normalisert i forhold til de respektive totale gjennomsnittlige skytehastighetene for hver celle her og i figurer 8 og 10. Disse PEHene reflekterer derfor den relative økningen i avfyring av hver celletype uavhengig av absolutt avfyringshastighet. Under både vann- og matforsterkningsforhold er den komplementære naturen til de relative avfyringsmønstrene for hver celletype tydelig og lik.

Av de 77 fasisk aktive nevronene som ble registrert under den flere tidsplanen for vann- og matforsterkning, viste de resterende 25 fasisk aktive cellene (32%) en av de tre nevnte typene mønstrede utslipp i forhold til forsterket respons for vann og mat, men ikke under begge forhold. Det vil si at av de 25 nevronene utviste syv celler enten type PR-, RFe- eller RFi-aktivitet i forhold til den vannforsterkede responsen, men de samme nevronene utviste ikke-fasisk avfyring i forhold til den matforsterkede responsen. I kontrast viste 12 av de 25 fasisk aktive cellene mønstret avfyring i forhold til den matforsterkede responsen og ikke-fasisk aktivitet i forhold til den forsterkede responsen for vann. De resterende seks cellene viste enten PR-, RFe- eller RFi-aktivitet i forhold til vann- og matforsterket respons, men ikke den samme typen avfyringsmønster over de to naturlige forsterkningsforholdene. Ingen type PR + RF-nevroner ble observert i løpet av flere tidsplaner for forsterkning av vann og mat.

Forsterkning av vann og kokain: atferdsmessig ytelse

Figur 6 viser responsmønsteret for spakpresset for et godt trent dyr som reagerer på en tidsplan for forsterkning av vann og kokain. Den kumulative posten fra tid 0-10 min viser vannforsterkningsdelen av økten der dyret fullførte 23 svar med en gjennomsnittlig INT på 25.40 ± 1.59 sek. Dette ble etterfulgt av en tidsavbruddsperiode på 20 sekunder (angitt med dobbel linje i posten). Den gjenværende posten viser kokainens egenadministrasjonsdel av økten. Dyret fullførte en innledende serie med fire responser (betegnet belastningsoppførsel), etterfulgt av 14 svar med jevne mellomrom med en gjennomsnittlig INT på 6.45 ± 0.51 min. For alle dyr (n = 8) var gjennomsnittlig antall svar for vannforsterkning 23.87 ± 0.91 med en gjennomsnittlig INT på 37.12 ± 5.73 sek. Gjennomsnittlig antall svar for kokainforsterkning på tvers av alle dyr var 24 ± 1.80 med en gjennomsnittlig INT på 4.78 ± 0.20 min. I økter der kokainens egenadministrasjonsfase gikk foran vannforsterkning, stoppet dyr vanligvis etter tidsavbruddsfasen i 12–20 minutter, og vannforsterket respons var noen ganger mer uberegnelig sammenlignet med økter der vann gikk foran kokain.

 

Se større versjon: 

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 6.

Kumulativ opptegnelse som viser atferdsmønsteret (lever press) responsmønsteret for et enkelt dyr under den flere tidsplanen for vannforsterkning og kokain selvadministrasjon. Dyret fullførte 23 svar for vann (gjennomsnitt INT = 25.40 ± 1.59 sek), etterfulgt av en 20 sek tidsperiode (indikert avdobbel linje i rekord). I løpet av selvadministrasjonsfasen fullførte dyret fire svar i rask rekkefølge, etterfulgt av ytterligere 14 svar med jevne mellomrom (gjennomsnittlig INT, 6.45 ± 0.51 min). De y-aksi er antall spakpresser. Hver avbøyning oppover indikerer en forsterket respons (FR1). Merk at hellingsforskjellen mellom denne grafen og figuren 1 er relatert til forskjeller i tidsavstandene (minutter mot sekunder).

Mønstret cellefyring spesifikk for vannarmering

Én populasjon av nevroner viste mønstrede utslipp i forhold til den vannforsterkede responsen, mens de samme nevronene ikke viste noen endring i aktivitet fra utløsningshastigheter ved baseline under selvadministrasjonsdelen av flertidsplanen. Figur7 viser et eksempel på en enkelt Acb-celle som viste differensiell aktivitet i forhold til vann- versus kokainforsterket respons. I dette tilfellet ble den samme Acb-cellen registrert over to påfølgende økter (dager) og muliggjorde en undersøkelse av responsen til dette nevronet når forsterkningsrekkefølgen ble reversert. De to øverste PEHene (merket "Session 1") viser at Acb-neuronet viste type PR-aktivitet i forhold til den vannforsterkede responsen og ikke-fasisk cellefyring under kokainens egenadministrasjon. De tilsvarende rasterene til høyre viser aktiviteten til den samme nevronen i PEHs, på tvers av alle forsøk i økten. Merk at Acb-cellen utviste mønstret type PR-aktivitet på tvers av alle forsøk med vannforsterket respons (forsøk 1-23), og deretter flyttet aktiviteten fra type PR til ikke-fasisk (type NP) aktivitet under de første forsøkene med kokainforsterket respons. Ytterligere PEH-er og rastere merket "Session 2" viser aktiviteten til den samme cellen neste dag, da dyret reagerte på kokain først, deretter vannforsterkning i løpet av flere planer. Merk at nevronen fortsatte å vise type NP-avfyring under kokainens egenadministrasjonsfase, og deretter skiftet til type PR-aktivitet for resten av økten som tilsvarer skiftet fra kokain til vannforsterkning.

 

Se større versjon: 

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 7.

Eksempel på et enkelt Acb-nevron registrert i løpet av to påfølgende økter (dager) der rekkefølgen av forsterkeren ble reversert. Venstre, PEH viser at Acb-cellen viste type PR-aktivitet i forhold til den vannforsterkede responsen og ikke-fasen (NP) aktivitet i forhold til kokainforsterket respons på tvers av de to øktene. Økt 1, Gjennomsnittlig INT for vann = 25.40 ± 1.59 sek; gjennomsnittlig INT for kokain = 6.86 ± 0.51 min. Økt 2,Gjennomsnittlig INT for vann = 56.42 ± 9.76 sek; gjennomsnittlig INT for kokain = 7.41 ± 0.5-1.0 sek 1 min. Ikke sant,Raster-skjermer viser aktiviteten til det samme nevronet som er vist i PEHs på tvers av alle studier. Merk at mønstret aktivitet som er spesifikk for vannforsterket respons ble observert uavhengig av forsterkningsrekkefølgen i flere tidsplaner.

Bord 2 oppsummerer de gjennomsnittlige skuddhastighetene over de fire analysepoker for alle nevroner (n = 29 celler) med fasecellefyring i forhold til vannforsterket respons og ikke-fasisk aktivitet i forhold til responsen for kokainforsterkning. Legg merke til at populasjonene av nevroner utviste signifikante endringer i cellefyring i forhold til deres respektive baseline priser bare i løpet av vannforsterkningsfasen i flere tidsplaner. Nonfasisk cellefyring ble observert for de samme cellene i løpet av kokainens selvadministrasjonsdel av flertidsplanen. Dette funnet er illustrert i de sammensatte PEH-ene i figur 8, som oppsummerer den normaliserte aktiviteten til alle nevroner som viser fasecellefyring som er spesifikke for vannforsterket reaksjon i løpet av flertidsplanen. Nevroner viste en av de tre veldefinerte typene mønstrede utslipp i forhold til den vannforsterkede responsen (venstre). Imidlertid viste den samme populasjonen av celler ikke-fasisk aktivitet i forhold til den kokainforsterkede responsen (ikke sant).

 

Se større versjon:

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 8.

Sammensatte PEHer av normalisert avfyring av alle nevroner som viser mønstrede utslipp bare i forhold til den vannforsterkede responsen. Venstre, PEH viser at populasjoner av nevroner viste en av de tre typene mønstret aktivitet i forhold til den forsterkede responsen for vann. Ikke sant, De samme cellene viste type NP-aktivitet i forhold til den forsterkede responsen for kokain.

Mønstret cellefyring spesifikt for kokainforsterkning

En andre populasjon av nevroner viste det motsatte aktivitetsmønsteret under den flere tidsplanen for vann- og kokainforsterkning. Spesielt viste denne populasjonen av celler faseskyting i forhold til den kokainforsterkede responsen, men ikke-fasisk (type NP) aktivitet i forhold til den forsterkede responsen for vann. Et eksempel på et Acb-nevron som viser kokain-spesifikke mønstrede utslipp er vist i figur 9. PEH-er og tilhørende rasterskjerm viser at Acb-cellen viste type NP-aktivitet i forhold til den vannforsterkede responsen (topp) og skriv PR-cellefyring under kokainens egenadministrasjonsdel av økten (bunn).

 

Se større versjon:

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 9.

Eksempel på et Acb-nevron som bare viste mønstret aktivitet i forhold til kokainforsterket respons.Venstre, PEH viser at Acb-cellen viste NP-avfyring i forhold til den vannforsterkede responsen (topp). Den samme Acb-cellen viste type PR-aktivitet i forhold til den kokainforsterkede responsen (bunn). Gjennomsnittlig INT for vann = 24.39 ± 1.13 sek; gjennomsnittlig INT for kokain = 4.43 ± 0.17 min. Ikke sant, Raster-skjerm viser aktiviteten til det samme nevronet som er vist i PEH-ene på tvers av alle forsøk i økten. Cellen viste NP-aktivitet under vannforsterkningsfasen etterfulgt av en overgang til type PR-aktivitet under de første forsøkene med kokain-selvadministrasjon.

Bord 3 oppsummerer de gjennomsnittlige skuddhastighetene over de fire analysepoker for alle nevroner (n = 26 celler) som viser fasecellefyring spesifikk for kokainens selvadministrasjonsadferd. Denne populasjonen av nevroner viste ikke bare type PR, RFe og RFi-aktivitet, men viste også en fjerde type nevronutslipp som tidligere ble kalt "PR + RF" (Carelli og Deadwyler, 1994). PR + RF-neuroner har to forskjellige topper i cellefyring, en umiddelbart før den forsterkede responsen og avsluttes ved fullføring av responsen (som PR-celler), og en andre topp umiddelbart etter responsen (som RFe-celler) med en hemmende periode mellom de to toppene (som RFi-celler). Av de 60 registrerte faseaktive cellene, viste seks nevroner (10%) type PR + RF-aktivitet i forhold til den kokainforsterkede responsen. Imidlertid viste de samme nevronene begge typer PR (n = 1 celle) eller samlet økte skytehastigheter som indikerer ikke-fasisk aktivitet (n = 5 celler) i forhold til den vannforsterkede responsen under flertidsplanen. De sammensatte PEHene i figur 10 oppsummer aktiviteten til alle nevroner som viser mønsterutslipp som er spesifikke for kokainforsterket respons.

Se større versjon:

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 10.

Sammensatte PEHer av normalisert avfyring av alle nevroner som viser mønstrede utslipp i forhold til den kokainforsterkede responsen under flere tidsplaner.Venstre, PEH viser at populasjoner av nevroner viste NP-aktivitet i forhold til forsterket respons for vann.Ikke sant, De samme cellene viste en av de fire veldefinerte typene mønstrede utslipp i forhold til den kokainforsterkede responsen.

Acb-nevroner viser differensielle avfyringsmønstre under mat og kokainforsterkning

For noen dyr (n = 3), mat ble erstattet av vannforsterkning i flere tidsplaner. Av 37 nevroner ble 14 celler (38%) kategorisert som en av de fire typene mønstrede utslippene beskrevet ovenfor. Nok en gang viste majoriteten av fasisk aktive nevroner (13 celler, 93%) differensielle, ikke-overlappende skyte mønstre over de to forsterkningsforholdene. PEH og raster i figur 11 viser et eksempel på en Acb-celle som utviste differensiell aktivitet i løpet av flere tidsplaner for mat- og kokainforsterkning. Cellen viste en robust økning i avfyringshastigheten som begynte ∼0.2 sek etter den matforsterkede responsen og varte ∼10 sek, karakteristisk for type RFe-aktivitet (forsøk 1–29). Imidlertid, ved begynnelsen av selvadministrasjonsfasen av flertidsplanen, viste samme nevron en umiddelbar skifting i avfyring til en relativt lav baselinehastighet og type NP-aktivitet som ble opprettholdt gjennom alle gjenværende studier av økten.

Se større versjon:

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 11.

Aktivitet av en enkelt Acb-celle under flere tidsplaner for mat og kokainforsterkning. Venstre, PEH viser at Acb-cellen viste type RFe-aktivitet i forhold til den matforsterkede responsen (topp). Den samme Acb-cellen viste NP-aktivitet i forhold til den kokainforsterkede responsen (bunn). Gjennomsnittlig INT for mat = 20.81 ± 0.04 sek; gjennomsnittlig INT for kokain = 4.16 ± 0.14 min.Ikke sant, Raster-skjerm viser aktiviteten til det samme nevronet som er vist i PEHs på tvers av alle forsøk (nummer angitt påLangt til høyre) av flerplanen. Overgangen til NP-aktivitet under selvadministrasjonsdelen av flerplanen var umiddelbar og opprettholdt gjennom resten av økten.

histologi

Detaljert inspeksjon av hjernen til alle de 13 dyrene avslørte at mikrodetrådelektrodene var plassert primært i rostralpolen, kjerne- og skallunderregionene i Acb, som definert av Zahm og Brog (1992). For to av tretten testede dyr ble imidlertid ikke mikrokabler i ett utvalg per dyr senket til riktig ventral dybde for å være plassert i Acb, og ble i stedet plassert i CPv. Av de 52 cellene som utviste lignende typer neuronale avfyringsmønstre i løpet av flere tidsplaner for mat og vann (eksperiment 1), ble det derfor registrert fire nevroner fra mikrobølger som var tydelig plassert i CPv (n = 1 type PR-celle, ogn = 3 type RFi-neuroner; Bord 1). På samme måte, av de 60 fasisk aktive nevronene som ble registrert under flere tidsplaner for vann og kokain (eksperiment 2), ble seks fasisk aktive celler registrert fra mikrobølger som var tydelig plassert i CPv. Av de seks nevronene ble to celler klassifisert som type PR i løpet av vanndelen av flertidsplanen (tabell 2), mens de gjenværende nevronene viste faseskyting spesifikk for den kokainforsterkede responsen (n = 1 PR-celle; n = 1 RFe-celle;n = 2 RFi-celler; Bord 3). Bilaterale elektrodeplasseringer i Acb (kjerne, skall og rostralpol) og CPv varierte fra +1.00 til + 2.70 mm fremre til bregma og fra 0.40 til 2.4 mm lateralt til midtlinjen. Figur 12 viser fordelingen av merkede og estimerte "umerkede" elektrodeplasseringer på alle dyr (n = 13) på koronale seksjoner av det stereotaksiske atlaset til Paxinos og Watson (1997).

Se større versjon:

• På denne siden
• I et nytt vindu
• Last ned som PowerPoint Slide

Fig. 12.

Koronaldiagrammer som viser elektrodespissplassering av merkede og estimerte umerkede ledninger på tvers av alle 13 dyrene.Fylte sirkler representerer elektrodelokaliseringer som ble markert av tilstedeværelsen av et blått punktreaksjonsprodukt (preussisk blått) som tilsvarer plasseringen av en elektrodespiss. Åpne sirkler indikere estimert posisjon for umerkede elektrodespisser. Tall til venstre angi AP-koordinater (i millimeter) rostral til bregma. Diagrammer ble tatt fra det stereotaksiske atlaset til Paxinos og Watson (1997). ACB, Nucleus accumbens: S, nucleus accumbens, skall;C, nucleus accumbens, kjerne; Prosessor, caudate putamen.

DISKUSJON

De nåværende funnene viser at kokain aktiverer en populasjon av nerveceller i Acb som i god trente dyr generelt ikke reagerer under operant oppførsel for vann og matforsterkning. Dette er i samsvar med en tidligere studie på aper som viser en dissosiasjon mellom Acb-mønstret aktivitet under respons på juice og kokain (Bowman et al., 1996). Imidlertid utvider den foreliggende studien denne rapporten ved å vise at en slik separasjon i Acb-cellefyring ikke vanligvis eksisterer når dyr reagerer på en flerfoldig tidsplan for forsterkning av vann og mat.

Disse funnene gir bevis for at separate nevrale kretser i Acb-funksjonen for å kode informasjon om narkotika (kokain) versus naturlig (mat / vann) belønning. Videre er disse resultatene i samsvar med studier som viser at selektive lesjoner og / eller farmakologisk manipulering av det mesolimbiske systemet kan endre kokainens egenadministrasjon, men la operanten svare for naturlige forsterkere relativt uendret. (Caine og Koob, 1994; Glowa og Wojnicki, 1996; Weissenborn et al., 1997; Mello og Negus, 1998;Tran-Nguyen et al., 1999; Wojnicki et al., 1999).

Fotnoter

• Mottatt januar 7, 2000.
• Revisjon mottatt 10. mars 2000.
• Godta mars 16, 2000.

• Dette arbeidet ble støttet av National Institute on Drug Abuse Grant DA10006 og The Whitehall Foundation. Vi takker Dr. Patricia Sue Grigson, Michael J. DeVito og Sam A. Deadwyler for deres nyttige kommentarer.

  Korrespondanse skal rettes til Dr. Regina M. Carelli, Psykologisk institutt, University of North Carolina i Chapel Hill, CB # 3270, Davie Hall, Chapel Hill, NC 27599-3270. E-post:[e-postbeskyttet].

REFERANSER

1. ↵
   1. Alexander GE,
   2. Crutcher MD

   (1990) Funksjonell arkitektur av basale ganglierkretser: nevrale substrater for parallell prosessering. Trender Neurosci 13: 266-271.

   CrossRefMedline
2. ↵
   1. Alexander GE,
   2. DeLong MR,
   3. Strick PL

   (1986) Parallell organisering av funksjonelt segregerte kretser som forbinder basalganglia og cortex. Annu Rev Neurosci 9: 357-381.

   CrossRefMedline
3. ↵
   1. Apicella P,
   2. Ljungberg T,
   3. Scarnati E,
   4. Schultz W

   (1991) Svar på belønning i ape dorsal og ventral striatum. Exp Brain Res 85: 491-500.

   Medline
4. ↵
   1. Bardo MT

   (1998) Nevrofarmakologiske mekanismer for medikamentbelønning: utover dopamin i kjernen. Crit Rev Neurobiol 12: 37-67.

   Medline
5. ↵
   1. Bassareo V,
   2. Di Chiara G

   (1999) Differensiell respons av dopaminoverføring til matstimuli i nucleus accumbens shell / core compartments. Neuroscience 89: 637-641.

   CrossRefMedline
6. ↵
   1. Bowman EM,
   2. Aigner TG,
   3. Richmond BJ

   (1996) Nevrale signaler i apen ventral striatum relatert til motivasjon for juice og kokainbelønninger. J Neurofysiol 75: 1061-1073.

   Abstrakt / GRATIS Fulltekst
7. ↵
   1. Brog JS,
   2. Salyapongse A,
   3. Deutch AY,
   4. Zahm DS

   (1993) Mønstrene for afferent innervering av kjernen og skallet i "accumbens" -delen av rotte ventral striatum: immunhistokjemisk påvisning av retrograd transportert fluorgull. J Comp Neurol 338: 255-278.

   CrossRefMedline
8. ↵
   1. Caine SB,
   2. Koob GF

   (1994) Effekter av mesolimbisk dopaminutarmning på respons vedlikeholdt av kokain og mat. J Exp Anal Behav 61: 213-221.

   CrossRefMedline
9. ↵
   1. Carelli RM,
   2. Deadwyler SA

   (1994) En sammenligning av nucleus accumbens neuronal avfyringsmønstre under kokain selvadministrering og vannforsterkning hos rotter. J Neurosci 14: 7735-7746.

   Abstrakt
10. ↵
    1. Carelli RM,
    2. Deadwyler SA

    (1996) Doseavhengige overganger i kjernen tilfører cellefyring og atferdsmessig respons under kokain selvadministrasjonsøkter hos rotter. J Pharmacol Exp Ther 277: 385-393.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
11. ↵
    1. Carelli RM,
    2. Deadwyler SA

    (1997) Cellulære mekanismer som ligger til grunn for forsterkningsrelatert prosessering i nucleus accumbens: elektrofysiologiske studier på oppførende dyr. Pharmacol Biochem Behav 57: 495-504.

    CrossRefMedline
12. ↵
    1. Carelli RM,
    2. Ijames S,
    3. Konstantopoulos J,
    4. Deadwyler SA

    (1999) Undersøkelse av faktorer som formidler overgangen til atferdsmessig korrelert kjerne skaper cellefyring under kokainens egenadministrasjon hos rotter. Behav Brain Res 104: 127-139.

    CrossRefMedline
13. ↵
    1. Chang JY,
    2. Sawyer SF,
    3. Lee RS,
    4. Woodward DJ

    (1994) Elektrofysiologisk og farmakologisk bevis for rollen til nucleus accumbens i kokain selvadministrasjon i rotter som er i bevegelse. J Neurosci 14: 1224-1244.

    Abstrakt
14. ↵
    1. Chang JY,
    2. Janak PH,
    3. Woodward DJ

    (1998) Sammenligning av mesokortikolimbiske nevronale responser under kokain og heroin selvadministrasjon hos rotter som er i bevegelse. J Neurosci 18: 3098-3115.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
15. ↵
    1. Childress AR,
    2. McElgin W,
    3. Mozley D,
    4. O'Brien CP

    (1998) PET-avbildning av cue-induserte og ikke-medikamentelle tilstander. Soc Neurosci Abstr 24: 1967.

    Søk i Google Scholar
16. ↵
    1. Kusiner MS,
    2. Atherton A,
    3. Turner L,
    4. Salamon JD

    (1996) Nucleus accumbens uttømming av dopamin endrer relativ responsallokering i en T-labyrint kostnad / fordel oppgave. Behav Brain Res 74: 189-197.

    CrossRefMedline
17. ↵
    1. Di Chiara G

    (1995) Dopaminens rolle i narkotikamisbruk sett fra perspektivet av sin rolle i motivasjon. Drug Alcohol Depend 38: 95-137.

    CrossRefMedline
18. ↵
    1. Everitt BJ

    (1990) Seksuell motivasjon: en nevral og atferdsanalyse av mekanismene som ligger til grunn for appetittlige og kopulatoriske responser hos hannrotter. Neurosci Biobehav Rev 14: 217-232.

    CrossRefMedline
19. ↵
    1. Glowa JR,
    2. Fantegrossi VI

    (1997) Effekter av dopaminerge stoffer på mat- og kokainopprettholdt reagerer. IV. Kontinuerlig kokaininfusjoner. Drug Alcohol Depend 45: 71-79.

    CrossRefMedline
20. ↵
    1. Glowa JR,
    2. Wojnicki FHE

    (1996) Effekter av narkotika på mat- og kokainopprettholdt å reagere. III. Dopaminerge antagonister. Psykofarmakologi 128: 351-358.

    CrossRefMedline
21. ↵
    1. Grønn JD

    (1958) En enkel mikroelektrode for opptak fra sentralnervesystemet. Natur 182: 962.

    Søk i Google Scholar
22. ↵
    1. Groenewegen HJ,
    2. Berendse HW,
    3. Meredith GE,
    4. Haber SN,
    5. Voorn P,
    6. Walters JG,
    7. Lohman AHM

    (1991) Funksjonell anatomi av det ventrale, limbiske systeminerverte striatum. i Det mesolimbiske dopaminsystemet: fra motivasjon til handling, red. Willner P, Scheel-Kruger J (Wiley, New York), s. 19–59.

    Søk i Google Scholar
23. ↵
    1. Groenewegen HJ,
    2. Wright CI,
    3. Beijer AV

    (1996) Kjernen accumbens: gateway for limbiske strukturer for å nå motorsystemet? Prog Brain Res 107: 485-511.

    Medline
24. ↵
    1. Heimer L,
    2. Zahm DS,
    3. Alheid GF

    (1995) Basalganglier. i Rotte nervesystemet, Ed 2, ed Paxinos G (Academic, San Diego), s 579–628.

    Søk i Google Scholar
25. ↵
    1. Heimer L,
    2. Alheid GF,
    3. av Olmos JS,
    4. Groenewegen HJ,
    5. Haber SN,
    6. Harlan RE,
    7. Zahm DS

    (1997) Tilbehøret: utover dikotomien til kjerneskall. J Neuropsykiatri Clin Neurosci 9: 354-381.

    Medline
26. ↵
    1. Hoebel BG

    (1997) Nevrovitenskap og appetittfull atferdsforskning: 25 år. Appetite 29: 119-133.

    CrossRefMedline
27. ↵
    1. Hollerman JR,
    2. Tremblay L,
    3. Schultz W

    (1998) Innflytelse av belønningsforventning på atferdsrelatert nevronaktivitet i primat striatum. J Neurofysiol 80: 947-963.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
28. ↵
    1. Kelley AE

    (1999) Funksjonell spesifisitet av ventrale striatale rom i appetittvekkende atferd. Ann NY Acad Sci 877: 71-90.

    CrossRefMedline
29. ↵
    1. Kelley AE,
    2. Swanson CJ

    (1997) Fôring indusert av blokkade av AMPA og kainatreseptorer i ventral striatum: en kartlegging av mikroinfusjon. Behav Brain Res 89: 107-113.

    CrossRefMedline
30. ↵
    1. Koob GF

    (1998) Kretsløp, narkotika og narkotikamisbruk. Adv Pharmacol 42: 978-982.

    Søk i Google Scholar
31. ↵
    1. Koob GF,
    2. Nestler EJ

    (1997) Nevrobiologien til narkotikamisbruk. J Neuropsykiatri Clin Neurosci 9: 482-497.

    Medline
32. ↵
    1. Lee RS,
    2. Koob GF,
    3. Henriksen SJ

    (1998) Elektrofysiologiske responser fra nucleus accumbens neurons til nyhetsstimuli og utforskende oppførsel i den våkne, ubegrensede rotten. Brain Res 799: 317-322.

    CrossRefMedline
33. ↵
    1. Mello NK,
    2. Negus SS

    (1998) Effekter av kappa opioide agonister på kokain- og matopprettholdt reaksjon av rhesusaper. J Pharmacol Exp Ther 286: 812-824.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
34. ↵
    1. Nicolelis MAL

    (1999) Metoder for nevrale ensembleopptak. (CRC, Boca Raton, FL).

    Søk i Google Scholar
35. ↵
    1. Nicolelis MAL,
    2. Ghazanfar AA,
    3. Faggin BM,
    4. Votaw S,
    5. Oliveira LMO

    (1997) Rekonstruere engram: samtidige, multisite, mange single neuron-opptak. Neuron 18: 529-537.

    CrossRefMedline
36. ↵
    1. Paxinos G,
    2. Watson C

    (1997) Rottehjernen i stereotaksiske koordinater, kompakt tredje utgave. (Akademisk, San Diego).

    Søk i Google Scholar
37. ↵
    1. Pennartz CM,
    2. Groenewegen HJ,
    3. Lopes da Silva FH

    (1994) Kjernen tilkommer som et kompleks av funksjonelt distinkte nevronale ensembler: en integrasjon av atferdsmessige, elektrofysiologiske og anatomiske data. Prog Neurobiol 42: 719-761.

    CrossRefMedline
38. ↵
    1. Peoples LL,
    2. Vest MO

    (1996) Fasisk avfyring av enkeltneuroner i rottekjernen accumbens korrelert med tidspunktet for intravenøs kokain-selvadministrasjon. J Neurosci 16: 3459-3473.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
39. ↵
    1. Peoples LL,
    2. Hei F,
    3. Bibi R,
    4. Vest MO

    (1998) Fasisk avfyringstid låst for kokain selvinfusjon og bevegelse: dissosierbare avfyringsmønstre av enkeltkjerne tilfører nerveceller i rotte. J Neurosci 18: 7588-7598.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
40. ↵
    1. Pfaus JG,
    2. Damsma G,
    3. Nomikos GG,
    4. Wenkstern DG,
    5. Blaha CD,
    6. Phillips AG,
    7. Fibiger HC

    (1990) Seksuell oppførsel forbedrer sentral dopaminoverføring i hannrotten. Brain Res 530: 345-348.

    CrossRefMedline
41. ↵
    1. Rada P,
    2. Mark GP,
    3. Hoebel BG

    (1998) Galanin i hypothalamus øker dopamin og senker frigjøring av acetylkolin i nucleus accumbens: en mulig mekanisme for hypotalamisk initiering av fôringsatferd. Brain Res 798: 1-6.

    Medline
42. ↵
    1. Richardson NR,
    2. Gratton A

    (1996) Atferdsrelevante endringer i nucleus accumbens dopaminoverføring fremkalt av matforsterkning: en elektrokjemisk studie på rotte. J Neurosci 16: 8160-8169.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
43. ↵
    1. Salamone JD,
    2. Kusiner MS,
    3. Snyder BJ

    (1997) Atferdsmessige funksjoner av nucleus accumbens dopamine: empiriske og konseptuelle problemer med anhedonia-hypotesen. Neurosci Biobehav Rev 21: 341-359.

    CrossRefMedline
44. ↵
    1. Schultz W

    (1998) Prediktivt belønningssignal fra dopaminneuroner. J Neurofysiol 80: 1-27.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
45. ↵
    1. Schultz W,
    2. Apicella P,
    3. Scarnati E,
    4. Ljungberg T

    (1992) Neuronal aktivitet i monkey ventral striatum relatert til forventning om belønning. J Neurosci 12: 4595-4610.

    Abstrakt
46. ↵
    1. Schultz W,
    2. Dayan P,
    3. Montague PR

    (1997) Et neural substrat av prediksjon og belønning. Vitenskap 275: 1593-1599.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
47. ↵
    1. Sokolowski JD,
    2. Salamon JD

    (1998) Rollen av accumbens dopamin i pressing av spak og tildeling av respons: effekter av 6-OHDA injisert i kjernen og dorsomedial skallet. Pharmacol Biochem Behav 59: 557-566.

    CrossRefMedline
48. ↵
    1. Stewart J,
    2. deWit H,
    3. Eikelboom R

    (1984) Rollen av ubetingede og betingede medikamenteffekter ved selvadministrering av opiater og sentralstimulerende midler. Psykol Rev 91: 251-268.

    CrossRefMedline
49. ↵
    1. Stratford TR,
    2. Kelley AE

    (1997) GABA i nucleus accumbens shell deltar i den sentrale reguleringen av fôringsatferd. J Neurosci 17: 4434-4440.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
50. ↵
    1. Stratford TR,
    2. Swanson CJ,
    3. Kelley A.

    (1998) Spesifikke endringer i matinntak fremkalt av blokkering eller aktivering av glutamatreseptorer i kjernen av skallet. Behav Brain Res 93: 43-50.

    CrossRefMedline
51. ↵
    1. Swanson CJ,
    2. Heath S,
    3. Stratford TR,
    4. Kelley AE

    (1997) Differensielle atferdsresponser på dopaminerg stimulering av nucleus accumbens subregions i rotte. Pharmacol Biochem Behav 58: 933-945.

    CrossRefMedline
52. ↵
    1. Taber MT,
    2. Fibiger HC

    (1997) Fôring fremkalt dopaminfrigjøring i nucleus accumbens: regulering av glutaminergiske mekanismer. Neuroscience 76: 1105-1112.

    CrossRefMedline
53. ↵
    1. Tran-Nguyen LTL,
    2. Baker DA,
    3. Grote KA,
    4. Solano J,
    5. Neisewander JL

    (1999) Serotonin-uttømming demper kokain-søker oppførsel hos rotter. Psykofarmakologi 146: 60-66.

    CrossRefMedline
54. ↵
    1. Tremblay L,
    2. Hollerman JR,
    3. Schultz W

    (1998) Modifikasjoner av belønningsforventningsrelatert nevronaktivitet under læring i primat striatum. J Neurofysiol 80: 964-977.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
55. ↵
    1. Weissenborn R,
    2. Robbins TW,
    3. Everitt BJ

    (1997) Effekter av mediale prefrontale eller fremre cingulære cortexlesjoner på å reagere for kokain under faste forhold og andre ordens forsterkningsplaner hos rotter. Psykofarmakologi 134: 242-257.

    CrossRefMedline
56. ↵
    1. Wenkstern D,
    2. Pfaus JG,
    3. Fibiger HC

    (1993) Dopaminoverføring øker i kjernen accumbens av hannrotter under deres første eksponering for seksuelt mottakelige hunrotter. Brain Res 618: 41-46.

    CrossRefMedline
57. ↵
    1. Wilson C,
    2. Nomikos GG,
    3. Collu M,
    4. Fibiger HC

    (1995) Dopaminerge korrelater av motivert atferd: Viktigheten av stasjonen. J Neurosci 15: 5169-5178.

    Abstrakt
58. ↵
    1. Vis RA

    (1982) Felles nevralt grunnlag for hjernestimuleringsbelønning, medikamentbelønning og matbelønning. i Det nevrale grunnlaget for fôring og belønning, eds Hoebel BG, Novin D (Haer Institute, Brunswick, ME), s. 445–454.

    Søk i Google Scholar
59. ↵
    1. Vis RA

    (1983) Hjernneuronale systemer som formidler belønningsprosesser. i Nevrobiologien til opiatbelønningsprosesser, red. Smith JE, Lane JD (Elsevier, New York), s. 405–437.

    Søk i Google Scholar
60. ↵
    1. Vis RA

    (1997) Selvadministrering av narkotika sett på som inntaksadferd. Appetite 28: 1-5.

    CrossRefMedline
61. ↵
    1. Vis RA

    (1998) Medikamentaktivering av hjernebelønningsveier. Drug Alcohol Depend 51: 13-22.

    CrossRefMedline
62. ↵
    1. Wojnicki FHE,
    2. Rothman RB,
    3. Rice KC,
    4. Glowa JR

    (1999) Effekter av fentermin på å reagere opprettholdes under flere faste tidsplaner for mat og kokainpresentasjon i rhesusapen. J Pharmacol Exp Ther 288: 550-560.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
63. ↵
    1. Wright CI,
    2. Beijer VJ,
    3. Groenewegen HJ

    (1996) Basale amygdaloidkompleks afferenter til rottekjernen er organisert i rom. J Neurosci 16: 1877-1893.

    Abstrakt / GRATIS Fulltekst
64. ↵
    1. Zahm DS,
    2. Brog JS

    (1992) Kommentar: Betydningen av subterritories i "accumbens" -delen av rotte ventral striatum. Neuroscience 50: 751-767.

    CrossRefMedline