Nucleus Accumbens Neuron Ensembles rekrutowane przez kokainę i cukier są różne (2020)

Podsumowanie: Zespoły neuronów kokainy i sacharozy w jądrze półleżącym w większości nie pokrywają się.

Źródło: University of Wyoming

Jądro półleżące w mózgu odgrywa kluczową rolę w obwodzie ryzyko-nagroda. Ich działanie opiera się głównie na trzech podstawowych neuroprzekaźnikach: dopaminie, która pobudza pożądanie; serotonina, której działanie obejmuje uczucie sytości i zahamowanie; oraz glutaminian, który kieruje zachowaniami ukierunkowanymi na cel i reaguje na wskazówki i konteksty związane z nagrodą.

W badaniu z wykorzystaniem myszy zmodyfikowanych genetycznie, członek wydziału University of Wyoming odkrył, że zespoły jądra półleżącego rekrutowane przez używanie kokainy są w dużej mierze różne od zespołów jądra półleżącego rekrutowanych przez sacharozę lub cukier stołowy. Ponieważ są one oddzielne, stwarza to możliwość, że można zająć się używaniem narkotyków bez wpływu na biologicznie adaptacyjne poszukiwanie nagrody.

„Ustaliliśmy, że w jądrze półleżącym, kluczowym obszarze mózgu odpowiedzialnym za przetwarzanie nagrody, zespoły neuronalne - rzadka sieć neuronów aktywowanych jednocześnie - są specyficzne dla nagrody, a zespoły sacharozy i kokainy w większości się nie pokrywają” - mówi Ana Clara Bobadilla, adiunkt UW w School of Pharmacy oraz w programie edukacji medycznej WWAMI (Waszyngton, Wyoming, Alaska, Montana i Idaho).

Bobadilla jest głównym autorem artykułu zatytułowanego „Nagrody za kokainę i sacharozę Rekrutuj różne zespoły poszukujące w rdzeniu Nucleus Accumbens”, opublikowanego 28 września w Psychiatria molekularna. W czasopiśmie publikowane są prace mające na celu wyjaśnienie biologicznych mechanizmów leżących u podstaw zaburzeń psychiatrycznych i ich leczenia. Nacisk kładziony jest na badania na styku badań przedklinicznych i klinicznych, w tym badania na poziomie komórkowym, molekularnym, integracyjnym, klinicznym, obrazowym i psychofarmakologicznym.

Bobadilla prowadziła te badania, kończąc pracę podoktorską na Uniwersytecie Medycznym Karoliny Południowej. Projekt rozpoczął się w połowie 2017 roku. Jeden z współautorów badania pracuje obecnie na kampusie medycznym Uniwersytetu Kolorado Anschutz.

Obecnie proces rekrutacji w ramach każdego zespołu zajmującego się nagrodami jest nieznany - mówi. Jednak korzystając z narzędzi biologii molekularnej, Bobadilla był w stanie zidentyfikować typ komórek rekrutowanych zarówno w zespole kokainy, jak i sacharozy.

Te komórki są znane jako neurony projekcyjne GABA-ergiczne, zwane także średnimi neuronami kolczastymi. Stanowią od 90 do 95 procent populacji neuronów z jądrem półleżącym. Te średnie neurony kolczaste wyrażają receptor dopaminy D1 lub D2.

W badaniu ustalono, że zespoły sacharozy i kokainy rekrutowały głównie receptory D1 z ekspresją średnich neuronów kolczastych. Wyniki te są zgodne z ogólnym zrozumieniem w tej dziedzinie, że aktywacja szlaku D1 sprzyja poszukiwaniu nagrody, podczas gdy aktywacja szlaku D2 może prowadzić do niechęci lub ograniczonego poszukiwania, mówi Bobadilla.

W badaniu ustalono, że zespoły sacharozy i kokainy rekrutowały głównie receptory D1 z ekspresją średnich neuronów kolczastych. Obraz jest w domenie publicznej

„U ludzi narkotyki są rzadko używane w próżni. Większość z nas ma skomplikowane życie, w tym wiele źródeł korzyści niezwiązanych z narkotykami, takich jak jedzenie, woda, interakcje społeczne lub seks ”- wyjaśnia Bobadilla. „Podobnie jak narkotyki, nagrody te nieustannie napędzają i wpływają na nasze zachowanie. Model podwójnej kokainy i sacharozy zastosowany w tym badaniu pozwala nam scharakteryzować zespół specyficzny dla kokainy po tym, jak myszy doświadczyły sacharozy, innego rodzaju konkurującej nagrody.

„To bardziej złożony model, ale bliższy temu, co występuje u osób cierpiących na zaburzenia związane z używaniem substancji psychoaktywnych, które codziennie walczą z konkurencyjnymi nagrodami” - dodaje.

Bobadilla koncentruje się teraz na pytaniu, w jaki sposób komórki są rekrutowane w zespołach. Ponadto zamierza odpowiedzieć na inne fundamentalne pytanie w badaniach nad uzależnieniami: czy te same specyficzne dla sieci mechanizmy leżą u podstaw poszukiwania wszystkich korzyści związanych z narkotykami.

„Wszystkie narkotyki mają wysokie prawdopodobieństwo nawrotu” - mówi. „Jednak każda klasa leków uzależniających wykazuje inną ostrą farmakologię i plastyczność synaptyczną. Obecnie badamy, czy właściwości zespołów specyficzne dla nagrody mogą wyjaśnić te różnice ”.

Finansowanie: Badanie zostało częściowo sfinansowane przez mentora podoktoranckiego Bobadilli, Petera Kalivasa, profesora i przewodniczącego neuronauki na Uniwersytecie Medycznym Karoliny Południowej, oraz przez National Institutes of Health Pathway to Independence Award Bobadilla, otrzymaną na początku 2019 r.

O nowościach z badań neurobiologicznych

Źródło: University of Wyoming
Kontakt: Ana Clara Bobadilla - University of Wyoming
Obraz: Obraz jest w domenie publicznej

Orginalne badania: Zamknięty dostęp.
"Nagrody za kokainę i sacharozę rekrutują różne zespoły poszukujące w jądrze półleżącym”Ana-Clara Bobadilla, Eric Dereschewitz, Lucio Vaccaro, Jasper A. Heinsbroek, Michael D. Scofield i Peter W. Kalivas. Psychiatria molekularna

Abstrakcyjny

Nagrody za kokainę i sacharozę rekrutują różne zespoły poszukujące w jądrze półleżącym

Słabo uregulowane poszukiwanie nagrody jest główną cechą zaburzeń związanych z używaniem substancji. Niedawne badania pokazują, że nagradzające doświadczenia związane z narkotykami indukują synchroniczną aktywację dyskretnej liczby neuronów w jądrze półleżącym, które są przyczynowo powiązane z kontekstami związanymi z nagrodą. Tutaj kompleksowo scharakteryzowaliśmy specyficzny zespół neuronów zbudowanych poprzez doświadczenie, które są powiązane z poszukiwaniem zachowania. Dodatkowo zajmujemy się kwestią tego, czy uzależniające narkotyki przywłaszczają sobie sieci neuronowe rekrutowane przez naturalne nagrody, oceniając zespoły związane z kokainą i sacharozą w obrębie tej samej myszy. Użyliśmy FosCreERT2 / +/ Myszy transgeniczne Ai14 do znakowania komórek aktywowanych i potencjalnie kodujących poszukiwanie kokainy i sacharozy. Oznakowaliśmy ~ 1% neuronów w rdzeniowym podregionie półleżącym (NAcore) aktywowanych podczas indukowanego wskazówkami poszukiwania kokainy lub sacharozy. Większość znakowanych komórek w szukanych zespołach to D1-MSN i specyficznie aktywowane podczas poszukiwań, a nie podczas wymierania lub gdy myszy pozostawały w klatce domowej. Aby porównać różne zespoły specyficzne dla nagrody u tej samej myszy, zastosowaliśmy podwójny protokół samopodawania kokainy i sacharozy, umożliwiający poszukiwanie specyficzne dla nagrody. Korzystając z tego modelu, znaleźliśmy ~ 70% różnicę między komórkami tworzącymi kokainę w porównaniu z zespołem poszukującym sacharozy. Ustalenie, że kokaina rekrutuje zespół neuronów NAcore w dużej mierze różniący się od neuronów rekrutowanych do zespołu kodującego poszukiwanie sacharozy, sugeruje precyzyjnie dostrojoną specyfikę zespołów. Odkrycia pozwalają na dalsze badanie mechanizmów, które przekształcają pozytywne wzmocnienie oparte na nagrodach w nieprzystosowawcze poszukiwanie narkotyków.