Substratos biológicos de recompensa e aversão: uma hipótese de atividade do núcleo accumbens (2009)

A. Evidência farmacológica

Está bem estabelecido que as drogas de abuso (Di Chiara e Imperato, 1988) e recompensas naturais (Fibiger et al., 1992; Pfaus, 1999; Kelley, 2004) têm a ação comum de elevar as concentrações extracelulares de dopamina no NAc. Além disso, as lesões do NAc reduzem os efeitos recompensadores dos estimulantes e opiáceos (Roberts e outros, 1980; Kelsey et al., 1989). Estudos de farmacologia em ratos (por exemplo, Caine et al., 1999) e macacos (por exemplo, Caine et al., 2000) sugerem que a função do receptor tipo D2 desempenha um papel crítico na recompensa. No entanto, foram realizados estudos envolvendo a microinfusão direta de drogas nessa área, que forneceram a mais forte evidência de seu papel nos estados recompensadores. Por exemplo, os ratos irão auto-administrar o agente liberador de dopamina anfetamina diretamente no NAc (Hoebel e outros, 1983), demonstrando os efeitos de reforço elevando a dopamina extracelular nesta região. Os ratos também irão auto-administrar a cocaína inibidora da recaptação da dopamina no NAc, embora este efeito seja surpreendentemente fraco em comparação com o relatado com a anfetamina (Carlezon e outros, 1995). Esta observação levou à especulação de que os efeitos recompensadores da cocaína são mediados fora do NAc, em áreas que incluem o tubérculo olfativo (Ikemoto, 2003). No entanto, os ratos auto-administrarão avidamente o inibidor da recaptação da dopamina nomifensina no NAc (Carlezon e outros, 1995), sugerindo que as propriedades anestésicas locais da cocaína complicam os estudos nos quais a droga é aplicada diretamente aos neurônios. A co-infusão da sulfopéia antagonista seletiva da dopamina D2 atenua a autoadministração intracraniana da nomifensina, demonstrando um papel-chave para os receptores do tipo D2 nos efeitos recompensadores de microinfusões intra-NAc dessa droga. Quando considerados em conjunto com evidências de uma variedade de outros estudos (para revisão, ver Rompré e Wise, 1989), esses estudos são inteiramente consistentes com as teorias predominantes no 1980 de que as ações de dopamina no NAc desempenham um papel necessário e suficiente na recompensa e motivação .

Embora haja pouca controvérsia de que as ações de dopamina no NAc sejam suficientes para recompensa, outro trabalho começou a desafiar a noção de que elas são necessárias. Por exemplo, os ratos auto-administram a morfina diretamente no NAc (Olds, 1982), longe da zona de gatilho (VTA) em que o fármaco atua para elevar a dopamina extracelular no NAc (Leone et al., 1991; Johnson e North, 1992). Considerando que os receptores μ e δ-opioides estão localizados diretamente nos MSNs NAc (Mansour e outros, 1995), estes dados foram os primeiros a sugerir que a recompensa pode ser desencadeada por eventos que ocorrem em paralelo com (ou a jusante) daqueles desencadeados pela dopamina. Os ratos também irão auto-administrar a fenciclidina (PCP), um fármaco complexo que é um inibidor da recaptação da dopamina e um antagonista do NMDA não competitivo, diretamente no NAc (Carlezon e sábio, 1996). Duas linhas de evidência sugerem que esse efeito não é dependente de dopamina. Primeiro, a autoadministração intracraniana de PCP não é afetada pela co-infusão do sulpiride antagonista seletivo para D2 da dopamina; e segundo, os ratos auto-administrarão outros antagonistas de NMDA não competitivos (MK-801) ou competitivos (CPP) sem efeitos directos nos sistemas de dopamina directamente no NAc (Carlezon e sábio, 1996). Estes dados forneceram evidências precoces de que o bloqueio dos receptores NMDA no NAc é suficiente para recompensa e, por extensão, a recompensa pode ser independente da dopamina. Espera-se que o bloqueio dos receptores NMDA produza uma redução geral na excitabilidade dos MSNs de NAc sem afetar a entrada excitatória basal mediada pelos receptores de AMPA (Uchimura et al., 1989; Pennartz et al. 1990). É importante ressaltar que os ratos também auto-administraram antagonistas de NMDA nas camadas profundas do CPF (Carlezon e sábio, 1996), que se projecta directamente para o NAc Kelley, 2004) e foram conceituados como parte de um circuito motivacional inibitório (“STOP!”) (Childress, 2006). Quando considerados em conjunto, esses estudos forneceram duas evidências críticas que desempenharam um papel proeminente na formulação de nossa hipótese de trabalho atual: primeiro, que a recompensa dependente de dopamina é atenuada pelo bloqueio de receptores semelhantes a D2, que são receptores inibitórios expressos predominantemente. no NAc nos MSNs da via indireta; e segundo, os eventos que seriam esperados para reduzir a excitabilidade geral do NAc (por exemplo, estimulação de G_irecetores opioides acoplados, estimulação reduzida de receptores NMDA excitatórios, entrada excitatória reduzida) são suficientes para recompensa. Esta interpretação levou ao desenvolvimento de um modelo de recompensa em que o evento crítico é a ativação reduzida de MSNs no NAc (Carlezon e sábio, 1996).

Outras evidências farmacológicas apóiam essa teoria e implicam cálcio (Ca2 +) e suas segundas funções mensageiras. Os receptores NMDA ativados bloqueiam o Ca2 +, uma molécula de sinalização intracelular que pode afetar a despolarização da membrana, a liberação do neurotransmissor, a transdução de sinal e a regulação gênica (ver Carlezon e Nestler, 2002; Carlezon e outros, 2005). Microinjeção do antagonista do tipo L Ca2 + diltiazem diretamente no NAc aumenta os efeitos recompensadores da cocaína (Chartoff et al., 2006). Os mecanismos pelos quais as alterações induzidas pelo diltiazem no influxo de Ca2 + afetam a recompensa são desconhecidos. Uma possibilidade é que o bloqueio do influxo de Ca2 + através de canais do tipo L operados por voltagem reduza a taxa de disparo dos neurônios dentro do NAc ventral (Cooper e Branco, 2000). É importante notar, no entanto, que o diltiazem sozinho não foi recompensador, pelo menos nas doses testadas nestes estudos. Isso pode indicar que os níveis de linha de base do influxo de Ca2 + via canais do tipo L dentro do NAc são normalmente baixos e difíceis de reduzir ainda mais. Uma possibilidade relacionada é que a microinjeção do diltiazem reduz as ações aversivas da cocaína que são mediadas dentro do NAc, desmascarando a recompensa. Por exemplo, a actividade do factor de transcri�o prote�a de liga�o ao elemento de resposta de cAMP (CREB) dentro do NAc est� associada a estados aversivos e redu�es na recompensa de coca�a (Pliakas et al., 2001; Nestler e Carlezon, 2006). A ativação da CREB depende da fosforilação, que pode ocorrer via ativação de canais Ca2 + tipo L (Rajadhyaksha et al., 1999). A CREB fosforilada pode induzir expressão de dinorfina, um neuropeptídeo que pode contribuir para estados aversivos via ativação de receptores κ-opióides no NAc (para revisão, ver Carlezon e outros, 2005). O papel potencial do Ca2 + intra-NAc na regulação de estados recompensadores e aversivos é um tema comum em nosso trabalho que será explicado em maiores detalhes abaixo.

B. Evidência Molecular

Camundongos sem receptores semelhantes à dopamina D2 têm sensibilidade reduzida aos efeitos recompensadores da cocaína (Welter et al., 2007). Ablação de receptores tipo D2 também reduz os efeitos recompensadores da morfina (Maldonado e outros, 1997) - presumivelmente reduzindo a capacidade do fármaco de estimular a dopamina através de mecanismos VTA: Leone et al., 1991; Johnson e North, 1992) - e estimulação cerebral hipotalâmica lateral (Elmer e outros, 2005). Uma interpretação destes achados é que a perda de receptores tipo D2 no NAc reduz a capacidade da dopamina em inibir a via indireta, um mecanismo putativo de recompensa. Estas descobertas, quando combinadas com a evidência de que os dependentes humanos reduziram a ligação do receptor tipo D2 da dopamina no NAc, sugerem que este receptor desempenha um papel essencial na codificação da recompensa (Volkow et al., 2007).

Outros avanços na biologia molecular permitiram a detecção de respostas neuroadaptativas a drogas de abuso e a capacidade de imitar essas mudanças em áreas distintas do cérebro para examinar seu significado. Uma dessas alterações está na expressão dos receptores de glutamato do tipo AMPA, que são expressos de forma ubíqua no cérebro e compostos de várias combinações das subunidades do receptor GluR1-4 (Hollmann et al., 1991; Malinow e Malenka, 2002). Drogas de abuso podem alterar a expressão de GluR no NAc. Por exemplo, a exposição repetida e intermitente à cocaína eleva a expressão de GluR1 no NAc (Churchill e outros, 1999). Além disso, a expressão de GluR2 é elevada no NAc de camundongos manipulados para expressar ΔFosB, uma neuroadaptação associada ao aumento da sensibilidade a drogas de abuso (Kelz et al., 1999). Estudos em que vetores virais foram usados ​​para elevar GluR1 seletivamente no NAc indicam que essa neuroadaptação tende a tornar a cocaína aversiva em testes de condicionamento local, enquanto GluR2 elevado no NAc aumenta a recompensa de cocaína (Kelz et al., 1999). Possíveis explicações para esse padrão de achados provavelmente envolvem Ca2 + e seu efeito na atividade neuronal e na sinalização intracelular. O aumento da express� de GluR1 favorece a forma�o de AMPARs homom�icos de GluR1 (ou heterom�icos de GluR1-GluR3), que s� perme�eis a Ca2 + (Hollman et al., 1991; Malinow e Malenka, 2002). Em contraste, o GluR2 contém um motivo que evita o influxo de Ca2 +; assim, a express� aumentada de GluR2 favoreceria a forma�o de AMPARs imperme�eis a Ca2 + contendo Ca2 + (e, teoricamente, diminuir o n�ero de AMPARs perme�eis a Ca2 +). Assim, os AMPARs contendo GluR2 possuem propriedades fisiológicas que os tornam funcionalmente distintos daqueles que não possuem essa subunidade, particularmente no que diz respeito às suas interações com Ca2 + (FIG. 1).

FIG. 1

Esquema ilustrando a composição da subunidade dos receptores AMPA (glutamato). Por simplicidade, os receptores são representados com subunidades 2. GluR2 contém um motivo que bloqueia o fluxo de Ca2 + através do receptor e, portanto, os receptores heteroméricos que contêm ...

Esses estudos iniciais envolveram estudos de condicionamento, que geralmente requerem exposição repetida a drogas de abuso e presumivelmente envolvem ciclos de recompensa e aversão (abstinência). Estudos mais recentes examinaram como alterações na expressão de GluR modelando aquelas adquiridas através da exposição repetida a drogas afetam a autoestimulação intracraniana (ICSS), uma tarefa operante na qual a magnitude do reforçador (recompensa de estimulação cerebral) é precisamente controlada (Sábio, 1996). A expressão elevada de GluR1 na camada de NAc aumenta os limiares de ICSS, enquanto a GluR2 elevada os reduz (Todtenkopf e outros, 2006). O efeito de GluR2 na ICSS é qualitativamente semelhante ao causado por drogas de abuso (Sábio, 1996), sugerindo que reflete o aumento no impacto recompensador da estimulação. Em contraste, o efeito de GluR1 é qualitativamente similar àquele causado por tratamentos prodepressivos incluindo a retirada de drogas (Markou et al., 1992) e agonistas do receptor opióide κ (Pfeiffer et al., 1986; Wadenberg, 2003; Todtenkopf e outros, 2004; Carlezon e outros, 2006), sugerindo que reflete reduções no impacto recompensador da estimulação. Esses achados indicam que a expressão elevada de GluR1 e GluR2 na concha de NAc tem conseqüências marcadamente diferentes no comportamento motivado. Além disso, eles confirmam observações anteriores de que a expressão elevada de GluR1 e GluR2 na concha de NAc tem efeitos opostos em estudos de condicionamento de cocaína (Kelz et al., 1999) e estender a generalização desses efeitos a comportamentos que não são motivados por drogas de abuso. Talvez o mais importante, eles fornecem mais evidências para implicar Ca2 + fluxo dentro do NAc em recompensa reduzida ou aversão elevada. Como o Ca2 + desempenha um papel tanto na despolarização neuronal quanto na regulação gênica, alterações na expressão de GluR e composição da subunidade AMPAR no invólucro de NAc provavelmente iniciam respostas fisiológicas e moleculares, que presumivelmente interagem para alterar a motivação. Mais uma vez, os mecanismos pelos quais a transdução de sinal Ca2 + pode desencadear genes envolvidos em estados aversivos são descritos em detalhe abaixo.

A. Evidência farmacológica

Algumas das primeiras evidências de que o NAc desempenha um papel em estados aversivos vieram de estudos envolvendo antagonistas de receptores opióides. Microinjeções de um antagonista do receptor opióide de amplo espectro (metilnaloxônio) no NAc de ratos dependentes de opiáceos estabelecem aversões ao local condicionado (Stinus et al., 1990). Em ratos dependentes de opiáceos, a retirada precipitada pode induzir genes precoces imediatos e fatores de transcrição no NAc (Gracy et al., 2001; Chartoff et al., 2006), sugerindo a ativação de MSNs. Agonistas selectivos de κ-opióides, que mimetizam os efeitos da dinorfina endógena do ligando opióide, também produzem estados aversivos. Microinjeções de um agonista de opióide κ na NAc causam aversões ao local condicionado (Bals-Kubik e outros, 1993) e elevar os limiares da ICSS (Chen et al., 2008). Inibitória (G_i-acoplado) os receptores κ-opióides estão localizados nos terminais de entradas de dopamina VTA ao NAc (Svingos et al., 1999), onde regulam a liberação local de dopamina. Como tal, eles estão frequentemente em aposição aos receptores μ e δ-opioides (Mansour e outros, 1995), e a estimulação produz os efeitos opostos dos agonistas nesses outros receptores em testes comportamentais. De fato, as concentrações extracelulares de dopamina são reduzidas no NAc por sistêmica (DiChiara e Imperato, 1988; Carlezon e outros, 2006) ou microinfusões locais de agonista κ-opióide (Donzati et al., 1992; Spanagel et al., 1992). A diminuição da função dos sistemas de dopamina do mesencéfalo tem sido associada a estados depressivos incluindo anedonia em roedores (Sábio, 1982) e disforia em humanos (Mizrahi et al., 2007). Assim, um caminho para a aversão parece ser a redução da entrada de dopamina no NAc, o que reduziria a estimulação de receptores dopaminérgicos D2 inibitórios que parecem críticos para a recompensa (Carlezon e sábio, 1996).

Outros estudos parecem confirmar um papel importante dos receptores do tipo D2 da dopamina na supressão de respostas aversivas. Microinjeções de um antagonista dopaminérgico tipo D2 no NAc de ratos dependentes de opiáceos precipitam sinais de abstinência de opiáceos somáticos (Harris e Aston-Jones, 1994). Embora os efeitos motivacionais não tenham sido medidos neste estudo, os tratamentos que precipitam a abstinência de opiáceos freqüentemente causam estados aversivos mais potentemente do que causam sinais somáticos de abstinência (Gracy et al., 2001; Chartoff et al., 2006). Curiosamente, no entanto, microinjeções de um agonista dopaminérgico tipo D1 no NAc também produzem sinais somáticos de abstinência em ratos dependentes de opiáceos. Os dados demonstram que outro caminho para a aversão é o aumento da estimulação de receptores do tipo D1 dopaminérgicos excitatórios em ratos com neuroadaptações induzidas por dependência de opiáceos no NAc. Talvez não surpreendentemente, uma consequência da estimulação do receptor tipo D1 em ratos dependentes de opiáceos é a fosforilação de GluR1 (Chartoff et al., 2006), que levaria ao aumento da expressão de superfície dos receptores AMPA nos MSNs da via direta.

B. Evidência Molecular

Exposição a drogas de abuso (Turgeon et al., 1997) e stress (Pliakas et al., 2001) ativar o fator de transcrição CREB no NAc. A elevação induzida por vetores virais da função CREB no NAc reduz os efeitos recompensadores dos fármacos (Carlezon e outros, 1998) e estimulação cerebral hipotalâmica (Parsegian et al., 2006), indicando efeitos semelhantes à anedonia. Também faz baixas doses de cocaína aversivas (um sinal putativo de disforia), e aumenta o comportamento de imobilidade no teste de nado forçado (um sinal putativo de "desespero comportamental") (Pliakas et al., 2001). Muitos destes efeitos podem ser atribuídos a aumentos regulados pela CREB na função da dinorfina (Carlezon e outros, 1998). De fato, os agonistas seletivos dos receptores κ-opioides têm efeitos qualitativamente similares àqueles produzidos pela função CREB elevada no NAc, produzindo sinais de anedonia e disforia nos modelos de recompensa e aumento da imobilidade no teste de natação forçada (Bals-Kubik e outros, 1993; Carlezon e outros, 1998; Pliakas et al., 2001; Mague e outros, 2003; Carlezon e outros, 2006). Em contraste, os antagonistas selectivos de κ produzem um fenótipo do tipo antidepressivo semelhante ao observado em animais com função de CREB interrompida no NAc (Pliakas et al., 2001; Newton et al., 2002; Mague e outros, 2003). Esses achados sugerem que uma conseqüência biologicamente importante da ativação induzida por drogas ou estresse do CREB dentro do NAc é a transcrição aumentada da dinorfina, que desencadeia os principais sinais de depressão. Os efeitos da dinorfina são provavelmente mediados pela estimulação dos receptores κ-opióides que atuam na inibição da liberação de neurotransmissores dos neurônios dopaminérgicos mesolímbicos, reduzindo assim os neurônios VTA da atividade, como explicado acima. Este caminho para a aversão parece reduzir a entrada de dopamina ao NAc, o que produziria reduções na estimulação de receptores dopaminérgicos D2 inibitórios que parecem críticos para a recompensa (Carlezon e sábio, 1996). Como explicado abaixo, há também evidências de que a expressão elevada de CREB no NAc aumenta diretamente a excitabilidade dos MSNs (Dong et al., 2006) além da perda da inibição regrada por D2, levantando a possibilidade de que múltiplos efeitos contribuam para as respostas aversivas.

A exposição repetida a drogas de abuso pode elevar a expressão de GluR1 no NAc (Churchill e outros, 1999). A elevação induzida por vetor viral de GluR1 elevado no NAc aumenta a aversão à droga em estudos de condicionamento local, um tipo “atípico” de sensibilização a drogas (isto é, sensibilidade aumentada aos aspectos aversivos, em vez de recompensadores, da cocaína). Este tratamento também aumenta os limites de ICSS (Todtenkopf e outros, 2006), indicando efeitos do tipo anedonia e disforia. Curiosamente, esses efeitos motivacionais são virtualmente idênticos aos causados ​​pela função aumentada da CREB no NAc. Essas semelhanças levantam a possibilidade de que ambos os efeitos façam parte do mesmo processo maior. Em um cenário possível, a exposição ao fármaco pode desencadear mudanças na expressão de GluR1 no NAc, o que levaria a aumentos locais na expressão da superfície de receptores AMPA permeáveis ​​ao Ca2 +, o que aumentaria o influxo de Ca2 + e ativariaria CREB, levando a alterações no sódio expressão de canal que afetam a linha de base e estimulou a excitabilidade dos MSNs no NAc (Carlezon e Nestler, 2002; Carlezon e outros, 2005; Dong et al., 2006). Alternativamente, alterações precoces na função CREB podem preceder alterações na expressão de GluR1. Estas relações estão atualmente sob estudo intensivo em vários laboratórios financiados pelo NIDA, incluindo o nosso.

A. Testando a hipótese com eletrofisiologia

Uma ressalva à hipótese de inibição / recompensa é que a inibição generalizada e prolongada da queima de NAc, como em estudos de inativação ou lesão, não parece produzir efeitos recompensadores (por exemplo, Yun et al., 2004b). Isso levanta a possibilidade de que não é a inibição do NAc, per se, que codifica a recompensa, mas sim a transições de taxas normais de disparo basal a taxas mais baixas que ocorrem quando estímulos recompensadores estão presentes. A inibição prolongada pode degradar a informação dinâmica normalmente codificada nas depressões transitórias da queima do NAc.

Testes baseados em eletrofisiologia das previsões desta hipótese se dividem em duas categorias básicas. A primeira categoria envolve manipular o estado comportamental de um animal para produzir mudanças sustentadas na responsividade aos estímulos recompensadores, seguidos pelo teste de correlatos eletrofisiológicos desse estado de recompensa alterado. Por exemplo, o estado de abstinência precoce da exposição crônica a psicoestimulantes é caracterizado por anedonia e falta de resposta a estímulos naturais de recompensa. O que a hipótese de inibição / recompensa poderia prever sobre o status eletrofisiológico dos neurônios NAc durante esse estado? A principal previsão é que os neurônios NAc exibam diminuições na supressão de atividade normalmente produzida pela exposição a um estímulo recompensador (por exemplo, sacarose). Até onde sabemos, isso ainda não foi investigado. Possíveis mecanismos para tal diminuição da inibição, caso ocorram, podem incluir aumentos gerais na excitabilidade neuronal produzida por qualquer combinação de alterações na excitabilidade intrínseca (por exemplo, aumento das correntes de Na + ou Ca2 +, diminuição das correntes de K +) ou transmissão sináptica (por exemplo, decréscimos nos níveis glutamatérgicos ou aumentos na transmissão GABAérgica). Por outro lado, os dados disponíveis sobre a excitabilidade do NAc MSN durante a retirada precoce do psicoestimulante sugerem que ela é realmente diminuída durante esta fase (Zhang et al., 1998; Hu et al., 2004; Dong et al., 2006; Kourrich et al., 2007). Como observado acima, é possível que uma depressão prolongada na excitabilidade possa degradar as informações relacionadas à recompensa contidas nas inibições de disparo transitório, talvez criando um efeito de "chão" e reduzindo a magnitude dessas inibições. Essa possibilidade ainda precisa ser testada.

Considerando a ligação aparente entre NAc e pallidum ventral na codificação de recompensa (ver acima), poderíamos prever que quaisquer alterações de excitabilidade produzidas pela modulação sustentada do estado de recompensa de um animal podem ser particularmente evidentes nos neurônios striatopalida / D2. Embora o estudo das propriedades fisiológicas detalhadas desses neurônios tenha sido difícil no passado, o recente desenvolvimento de uma linha de camundongos transgênicos BAC que expressa a GFP nesses neurônios (Gong et al., 2003; Lobo et al., 2006) tornou possível visualizá-los em in vitro preparações de fatia, facilitando grandemente o potencial para caracterização fisiológica de células D2.

A segunda categoria de testes baseados em eletrofisiologia envolve o uso de engenharia genética (ver abaixo) para alterar a expressão funcional de componentes-chave da maquinaria celular para a modulação da excitabilidade ou excitabilidade em neurônios NAc. Em teoria, isso poderia permitir a modulação das inibições ou excitações associadas à recompensa ou aversão, respectivamente, nos neurônios NAc. Com isso em mente, talvez as moléculas-alvo mais úteis sejam aquelas que participam da modulação dependente de atividade da excitabilidade neuronal, em vez de manter as taxas de disparo basal. Esses alvos provavelmente forneceriam uma oportunidade melhor para modular a responsividade dos estímulos do que alvos mais gerais (por exemplo, subunidades do canal Na +), permitindo assim a avaliação da hipótese de inibição / recompensa. Por exemplo, a frequência de disparo dos neurônios ativos pode ser controlada por várias condutâncias iônicas que produzem hiperpolarizações pós-pico (AHPs). Ao atacar os neurônios do NAc com manipulação genética (ou possivelmente farmacológica) visando os canais que produzem os AHPs, pode ser possível diminuir a magnitude das respostas excitatórias relacionadas à aversão nesses neurônios e, assim, testar se esta alteração fisiológica se correlaciona com a redução do comportamento índices de aversão.

B. Testando a hipótese com farmacologia comportamental

Um dos testes farmacológicos mais óbvios seria determinar se os ratos auto-administram agonistas semelhantes à D2 da dopamina diretamente no NAc. Curiosamente, o trabalho anterior indica que enquanto os ratos auto-administram combinações de agonistas do tipo D1 e similares ao D2 no NAc, eles não auto-administram o componente do fármaco isoladamente, pelo menos nas doses testadas (Ikemoto et al., 1997). Enquanto na superfície essa descoberta pode parecer invalidar nossa hipótese de trabalho, evidências eletrofisiológicas sugerem que a co-ativação de receptores D1 e D2 em neurônios NAc pode, sob algumas condições, causar uma redução em sua excitabilidade da membrana que não é vista em resposta a agonista sozinho (O'Donnell e Grace, 1996). Além disso, mais trabalho é necessário para estudar os efeitos comportamentais das microinfusões intra-NAc dos agonistas do GABA; Historicamente, este trabalho tem sido dificultado pela baixa solubilidade dos benzodiazepínicos - que são conhecidos por serem viciantes (Griffiths e Ator, 1980) apesar da tendência de diminuir a função da dopamina no NAc (Madeira, 1982; Finlay et al., 1992: Murai et al., 1994) - e o número relativamente pequeno de pesquisadores que usam procedimentos de microinjeção cerebral juntamente com modelos de recompensa. Ainda outras maneiras de testar nossa hipótese seria estudar os efeitos de manipulações em áreas do cérebro a jusante de MSNs contendo receptores D2. Novamente, evidências iniciais sugerem que a recompensa é codificada pela ativação do pallidum ventral, uma suposta consequência da inibição dos MSNs da via indireta (Tindell et al., 2006).

C. Testando a hipótese com engenharia genética

O desenvolvimento de técnicas de engenharia genética que permitam a direção de mutações indutíveis ou condicionais em áreas específicas do cérebro será uma ferramenta importante para testar nossas hipóteses. Camundongos com deleção constitutiva de GluRA (uma nomenclatura alternativa para GluR1) mostram muitas alterações na sensibilidade a drogas de abuso (Vekovischeva et al., 2001; Dong et al., 2004; Mead et al., 2005, 2007), algumas das quais são consistentes com nossa hipótese de trabalho e algumas das quais não são. A perda de GluR1 no início do desenvolvimento poderia alterar drasticamente a capacidade de resposta a inúmeros tipos de estímulos, incluindo drogas de abuso. Além disso, esses camundongos GluR1-mutantes não possuem a proteína em todo o cérebro, enquanto a pesquisa revisada aqui se concentra nos mecanismos que ocorrem dentro do NAc. Esses pontos são especialmente importantes porque se espera que a perda de GluR1 em outras regiões do cérebro tenha efeitos dramáticos, e às vezes muito diferentes, nos comportamentos relacionados ao abuso de drogas. Como apenas um exemplo, mostramos que a modulação da função GluR1 na VTA exerce o efeito oposto sobre as respostas do fármaco em comparação com a modulação de GluR1 no NAbc (Carlezon e outros, 1997; Kelz et al., 1999). Os achados em camundongos deficientes em GluR1 não são inconsistentes com os achados combinados do NAc e do VTA: os ratos mutantes GluR1 constitutivos são mais sensíveis aos efeitos estimulantes da morfina (um efeito que poderia ser explicado pela perda de GluR1 no NAc) , mas eles não desenvolvem aumentos progressivos na responsividade à morfina (um efeito que poderia ser explicado pela perda de GluR1 no VTA) o teste ocorre sob condições que promovem a sensibilização e envolvem regiões adicionais do cérebro. Assim, é preciso ser cauteloso ao atribuir interpretações espaciais e temporais a dados de camundongos knockout constitutivos: a literatura está se tornando repleta de exemplos de proteínas que têm efeitos dramaticamente diferentes (e às vezes opostos) no comportamento dependendo das regiões do cérebro em estudo (ver Carlezon e outros, 2005).

Estudos preliminares de camundongos com expressão indutível de uma forma dominante negativa de CREB - uma manipulação que reduz a excitabilidade dos MSNs de NA - são hipersensíveis aos efeitos recompensadores da cocaína, enquanto são insensíveis aos efeitos aversivos de um agonista opióide κ (DiNieri et al., 2006). Embora esses achados sejam consistentes com nossa hipótese de trabalho, estudos posteriores (por exemplo, eletrofisiologia) podem ajudar a caracterizar as bases fisiológicas desses efeitos. Independentemente disso, uma capacidade aumentada de controlar espacial e temporalmente a expressão de genes que regulam a excitabilidade dos MSNs NAc possibilitará testes progressivamente mais sofisticados de nossa hipótese de trabalho.

Financiado pelo Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas (NIDA) concede DA012736 (para WAC) e DA019666 (para MJT) e um professor McKnight-Land Grant (para MJT). Agradecemos a MJ Kaufman, B. deB. Fredrick e SS Negus pela permissão para citar dados não publicados de seus estudos de imagens cerebrais em macacos.