A dopamina revigora a busca de recompensa promovendo a excitação evocada por estímulos no núcleo accumbens (2014)

Introdução

A projeção de dopamina da área tegmental ventral (VTA) para o NAc é um componente essencial do circuito neural que promove o comportamento de busca de recompensa (Nicola, 2007). Se a função da dopamina NAc é reduzida experimentalmente, os animais são menos propensos a se esforçar para obter recompensa (Salamone e Correa, 2012) e muitas vezes não respondem a sugestões preditivas de recompensa (Di Ciano e outros, 2001; Yun et al., 2004; Nicola, 2007, 2010; Saunders e Robinson, 2012). Esses déficits se devem ao comprometimento de um componente específico de busca por recompensa: a latência para iniciar o comportamento de abordagem aumenta, a velocidade da abordagem, a capacidade de encontrar a meta e o comportamento operativo necessário para ganhar recompensa, e a capacidade de consumir recompensa não são afetados (Nicola, 2010). A dopamina deve promover a abordagem por influenciar a atividade dos neurônios NAc, mas a natureza dessa influência ainda não está clara. Grandes proporções de neurônios NAc são excitadas ou inibidas por estímulos preditivos de recompensa (Nicola et al., 2004a; Roitman et al., 2005; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty e outros, 2013), e as excitações começam antes do início do comportamento de abordagem cued e prevêem a latência para iniciar a locomoção (McGinty e outros, 2013). Portanto, essa atividade tem as características exigidas de um sinal dependente de dopamina que promove a abordagem cued, mas se isso é desconhecido.

Neurônios em duas estruturas que enviam aferências glutamatérgicas para o NAc, o BLA e o CPF medial dorsal (Brog e outros, 1993), são excitados por sugestões preditivas de recompensa (Schoenbaum e outros, 1998; Ambroggi et al., 2008) e inactivação reversível de qualquer destas estruturas (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa et al., 2008) ou da VTA (Yun et al., 2004) reduz a magnitude das excitações evocadas por estímulos no NAc. Estas observações sugerem que excitações evitadas por NAc são conduzidas por estímulos glutamatérgicos, mas sem a dopamina de NAc, mesmo esses insumos excitatórios fortes são insuficientes para impulsionar aumentos evocados por estímulos cue. No entanto, esta conclusão é tênue. Muitos neurônios de NAc são inibidos por sugestões (Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011) e não se sabe se excitações ou inibições são mais importantes para ativar o comportamento de aproximação. Além disso, a inativação da ATV poderia reduzir as excitações provocadas pelo estímulo discriminativo (DS) por vários mecanismos independentes da dopamina: codificação reduzida da sugestão no BLA e PFC, que recebem projeções da VTA (Swanson, 1982); redução do disparo de neurónios GABAergic VTA que se projectam para o NAc (Van Bockstaele e Pickel, 1995); ou liberação reduzida de glutamato de neurônios dopaminérgicos (Stuber et al., 2010). Finalmente, porque a inativação de VTA reduz não apenas o disparo evocado por NAc DS, mas também o comportamento de abordagem evocado por DS (Yun et al., 2004), A excitação do DS pode ser secundária em vez de uma condição necessária para o movimento direcionado por objetivos.

Para testar diretamente o papel da dopamina NAc na combustão evocada por estímulos cegos, desenvolvemos uma nova sonda para uso em roedores: um eletrodo circular envolvendo uma cânula de injeção central, que permite o registro simultâneo da atividade de disparo da unidade e a infusão de antagonistas do receptor de dopamina. no espaço extracelular que envolve os neurônios registrados (du Hoffmann et al., 2011). Esse arranjo nos permite estabelecer ligações entre a ativação do receptor de dopamina, a queima neuronal NAc e o comportamento de busca de recompensa: se o bloqueio dos receptores de dopamina NAc inibe tanto os sinais evocados por sugestão quanto o início da abordagem, isso forneceria fortes evidências de que a resposta neuronal dopamina endógena e que este sinal é necessário para o comportamento de aproximação.

Materiais e Métodos

Animais

Quinze ratazanas Long-Evan machos (275-300g à chegada) foram obtidas de Charles River e alojadas individualmente. Uma semana após a sua chegada, os ratos foram manuseados durante vários minutos diariamente para 3 d habituá-los ao experimentador. Após a habituação, os ratos foram colocados numa dieta restrita de 13 g de comida para ratos por dia. AD Libitum alimentos foram fornecidos para 7 d após a cirurgia, após o que os animais foram colocados de volta na dieta restrita. Os procedimentos em animais foram consistentes com o Guia dos Institutos Nacionais de Saúde para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório e foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidado e Uso Animal da Faculdade de Medicina Albert Einstein.

Câmaras operantes.

Todos os experimentos comportamentais e treinamento comportamental ocorreram em câmaras de acrílico personalizadas (40 cm quadrado, 60 cm de altura). Estes estavam localizados dentro de armários de metal que serviam como gaiolas de Faraday; armários foram revestidos com espuma acústica e ruído branco foi reproduzido continuamente através de um alto-falante dedicado para minimizar a audibilidade do ruído externo dentro da câmara. As câmaras de operação estavam equipadas com um receptáculo de recompensas em uma parede com alavancas retráteis em ambos os lados. Um raio de luz na frente do receptáculo foi usado para medir os tempos de entrada e saída do receptáculo. A resolução temporal do sistema de controle comportamental (Med Associates) foi 1 ms.

Tarefa DS.

Os animais foram treinados na tarefa de DS seguindo procedimentos semelhantes aos utilizados anteriormente (Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; Nicola, 2010; McGinty e outros, 2013) Duas pistas foram apresentadas uma de cada vez, um DS preditivo de recompensa ou um estímulo neutro (NS). As pistas auditivas consistiam em um tom de sirene (que alternava em frequência de 4 a 8 kHz em 400 ms) e um tom intermitente (tom de 6 kHz ligado por 40 ms, desligado por 50 ms); atribuição de um tom particular para o DS ou NS foi randomizado em ratos. Os intervalos intertriais (ITIs) foram selecionados aleatoriamente a partir de uma distribuição exponencial truncada com média de 30 se máximo de 150 s. O NS sempre foi apresentado por 10 s; os pressionamentos de alavanca durante o NS foram registrados, mas não tiveram consequências programadas. As alavancas “ativas” e “inativas” foram atribuídas aleatoriamente às alavancas esquerda e direita de cada rato no início do treinamento e não variaram posteriormente. Uma resposta de alavanca na alavanca ativa durante o DS encerrou o cue, e a primeira entrada subsequente no receptáculo causou a entrega de 10% de recompensa de sacarose em um poço localizado no receptáculo. As apresentações de DS durante as quais o animal não respondeu foram encerradas após 10 s. As respostas durante o ITI (entre as apresentações das sugestões) e as respostas na alavanca inativa foram registradas, mas não resultaram na entrega da recompensa. Os animais foram treinados na tarefa DS até que respondessem a> 80% dos DSs e <20% NSs em sessões de treinamento de 2 horas.

Arranjos de microeletrodos canulados.

Após o treinamento inicial, os ratos foram implantados com microarranjos canulados consistindo de oito eletrodos de microwire de tungstênio em torno de uma cânula guia de microinjeção central. Estes foram construídos e montados em microdrives personalizados, como descrito anteriormente (du Hoffmann et al., 2011). Uma volta completa do parafuso de acionamento no sentido horário moveu os eletrodos e a cânula como uma unidade ventralmente 300 μm (sem rotação das sondas), permitindo que registrássemos várias populações únicas de neurônios no mesmo animal.

Para implantar as matrizes canuladas, os ratos foram preparados para cirurgia e colocados num instrumento estereotáxico como descrito anteriormente (du Hoffmann et al., 2011; McGinty e outros, 2013). A anestesia foi induzida e mantida com isoflurano (0.5-3%). Os animais receberam antibiico (Baytril) imediatamente antes da cirurgia e 24 h ap cirurgia. As matrizes canuladas foram implantadas bilateralmente no núcleo NAc dorsal (1.4 mm anterior e 1.5 mm lateral de bregma e 6.5 mm ventral do crânio). Eletrodos e microdrives foram presos ao crânio com parafusos ósseos e acrílico dental, e obturadores de fios foram inseridos nas cânulas guia de modo que as extremidades dos obturadores estivessem niveladas com as extremidades das cânulas guia. Após a cirurgia, o couro cabeludo foi tratado com Neo-Predef para prevenir a infecção e os animais tiveram a semana de recuperação 1 antes de prosseguir com os experimentos. Para a analgesia pós-cirurgia, os animais receberam 10 mg / kg do anti-inflamatório não-esteróide cetoprofeno.

Drogas.

SCH23390 e raclopride foram adquiridos da Sigma. Nos dias de teste, as drogas foram preparadas de fresco dissolvendo-as em solução salina estéril 0.9%. Os fármacos foram administrados em doses de 1.1 μg SCH233390 em 0.55 μl de solução salina por lado e 6.4 μg de raclopride em 0.8 μl de solução salina por lado. SCH233390 e raclopride foram infundidos sobre 12 e 17.5 min, respectivamente. Em experiências piloto, descobrimos que as infusões bilaterais de racloprida com duração de 12 min tiveram efeitos significativos, mas transitórios, na relação de resposta de DS. Assim, para prolongar o efeito, aumentámos a duração da infusão de racloprida, de tal modo que o perfil temporal dos seus efeitos farmacológicos foi semelhante ao do SCH23390. Apenas uma injeção bilateral ou unilateral foi feita por sessão de gravação (uma sessão por dia). Todos os animais receberam pelo menos uma única injeção bilateral de um antagonista e uma (ou várias) injeções antagonistas unilaterais. Durante alguns experimentos com antagonistas unilaterais, infundimos simultaneamente soro fisiológico como controle de veículo contralateral ao hemisfério que recebeu antagonista.

Microinjeção e procedimento de gravação.

O aparelho para microinjeção simultânea e gravação foi descrito anteriormente (du Hoffmann et al., 2011) O cabo de gravação saindo do palco principal terminava em um comutador elétrico de 24 canais com um orifício central (Moog), que passava os sinais para o sistema de registro eletrofisiológico. Duas seringas foram montadas em uma única bomba de seringa localizada fora da câmara; as linhas de fluido das seringas levavam a um dispositivo giratório de fluido de canal duplo (Instech Laboratories) montado acima do comutador. Linhas de fluido desceram da peça giratória através do orifício do comutador, correram ao longo do cabo de gravação e terminaram em dois microinjetores de calibre 33.

Antes da sessão de registro, os microinjetores foram preenchidos com solução medicamentosa e, em seguida, inseridos nas cânulas guia do animal. As pontas do microinjetor se estenderam 0.5 mm além das cânulas guia de modo que a ponta do microinjetor ficasse abaixo das pontas do eletrodo e ∼670 μm do centro de cada eletrodo. Antes do preenchimento com droga, as linhas de fluido e microinjetores foram preenchidos com óleo mineral, e o nível da interface óleo-aquoso foi marcado para facilitar post hoc confirmação de que o medicamento foi injetado. Finalmente, o palco da cabeça foi conectado ao animal e as linhas de fluido foram firmemente presas ao cabo de gravação para manter os microinjetores no lugar durante a duração do experimento. Animais preparados desta maneira foram autorizados a realizar a tarefa de DS por um período de linha de base de pelo menos 45 min, durante o qual a atividade neural foi registrada; depois, a bomba de seringa foi ligada remotamente para infundir as drogas no cérebro. A injeção não exigiu o manuseio do animal nem a abertura da porta da câmara, e a sessão comportamental continuou ininterrupta durante os períodos basal, de infusão e pósinfusão.

Os sinais de voltagem neural foram gravados com um amplificador de cabeça (ganho de unidade), tempos 10,000 amplificados e digitalizados usando hardware e software comercial (Plexon). Nós gravamos a partir de neurônios 379 em sessões de gravação / injeção 38 em ratos 15. Das sessões 38, o 7 foi descartado devido ao mau comportamento durante o período de pré-injeção ou porque nenhum neurônio poderia ser isolado de maneira confiável. Assim, nossa análise neural enfocou as sessões de gravação / injeção de 31 nas quais registramos a partir de neurônios isolados de 322 em ratos 12. Após cada sessão de gravação / injeção, o microdrive carregando as matrizes de eletrodos foi avançado ∼150 μm (uma meia volta do parafuso microdrive) para mover os eletrodos ventralmente para gravar de uma nova população de neurônios. Se poucos (ou nenhum) neurônio foram observados, a matriz foi avançada a cada dois dias até que os neurônios fossem detectados.

Análise.

Os dados foram divididos em períodos de pré-injeção, pós-injeção e recuperação, que foram definidos, respectivamente, como 45 min antes da infusão dos antagonistas, o 40 min começando com o final da injeção e o último 33 min (2000 s) de cada sessão (que durou, no total, 2-3 h). O período pós-injeção corresponde ao tempo durante o qual os medicamentos têm seus maiores efeitos comportamentais quando injetados bilateralmente (FIG. 1C).

 

Figura 1. Painel do

Efeitos de antagonistas do receptor de dopamina no comportamento de abordagem com DS. A, Esquemático da tarefa DS. B, Mediana (ponto) e quartis médios (linhas verticais) das razões de resposta DS (laranja) e NS (azul) no período de pré-injeção para todas as sessões comportamentais ...

O isolamento de unidades únicas foi realizado off-line com o Offline Sorter (Plexon) usando análise de componente principal. Apenas unidades com formas de onda bem definidas (> 100 μV) que eram claramente distintas dos níveis de ruído (<20–50 μV) foram incluídas nas análises subsequentes. Distribuições de intervalo entre picos e correlogramas cruzados foram usados ​​para garantir que as unidades individuais estivessem bem isoladas umas das outras e do ruído de fundo (software Neural Explorer; Nex-Tech). Os registros de data e hora de picos verificados foram analisados ​​com rotinas personalizadas no ambiente de software R. Os histogramas de tempo de peristímulo construídos em torno do DS e NS, em bins de tempo de 50 ms, foram usados ​​para quantificar e detectar excitações evocadas por sugestão em Figuras 2A, 3,3, 4,4, 55A, 66A, 77A, 88A e E1010A – C. Para determinar se um neurônio exibia uma excitação evocada por DS significativa, a função de distribuição de probabilidade de Poisson foi calculada para o período de referência do 10 antes de cada sugestão. Um neurônio foi considerado estimulado pelo DS se ele exibisse uma contagem média de picos acima do intervalo de confiança 99% superior da distribuição das taxas basicas de disparo em um ou mais binários 50 ms entre 50 e 200 ms após o início do estímulo. Para neurônios com excitações evocadas por DS no período basal pré-injeção, a taxa média de disparo em tempo 50 ms bloqueado para DS e início de SN foi obtida para cada período em cada sessão, e a média e mediana (Figs. 2C – E, 55A, 66A, 77A, 88A, 1010B,C) as taxas de disparo nos neurônios foram comparadas. Como os neurônios com excitação de NS estatisticamente detectável foram quase invariavelmente também excitados pelo DS [não mostrado, mas relatado anteriormente (Ambroggi et al., 2011)], analisamos as respostas de NS para todos os neurônios com uma resposta significativa de DS. Salvo indicação em contrário, todas as comparações estatísticas usadas nos testes de soma de classificação de Wilcoxon dentro dos neurônios.

 

Figura 2. Painel do

As excitações evocadas pelo DS predizem o comportamento subsequente de busca de recompensas e codificam a proximidade com a alavanca. A, Média dos histogramas do peri-evento pré-injeção alinhados ao início do DS (traço laranja) ou NS (traço azul) para os neurônios 145 com estímulo excitatório significativo ...

 

Figura 3. Painel do

Exemplos de neurônios mostram que os antagonistas D1 e D2 reduzem a excitação provocada pelo DS. Rasters e histogramas correspondentes mostram o disparo de quatro diferentes neurônios excitados por DS alinhados ao início do DS. Os dados são dos últimos testes 40 imediatamente anteriores ao início ...

 

Figura 4. Painel do

Os efeitos da injeção de antagonistas dopaminérgicos bilaterais na excitação evocada por estímulos predizem os efeitos comportamentais em uma base experimental. A, C, Análise ensaio a ensaio da codificação neuronal da latência do rato para alcançar a alavanca para os mesmos neurônios mostrados ...

 

Figura 5. Painel do

A ativação do receptor D1 é necessária para a excitação provocada pelo DS. AHistogramas de tempo de evento ao acaso alinhados ao início do DS para neurônios com excitação evocada por DS significativa no período de pré-injeção. Traços e nuvens indicam a taxa de queima média ± SEM ...

 

Figura 6. Painel do

A ativação do receptor D2 é necessária para a excitação provocada pelo DS. AHistogramas de tempo de evento ao acaso alinhados ao início do DS para neurônios com excitação evocada por DS significativa no período antes da injeção de raclopride. Excitações evocadas por DS foram reduzidas por ...

 

Figura 7. Painel do

A ativação do receptor D1 não é necessária para a excitação provocada pelo SN. AHistogramas de tempo de evento-evento alinhados ao início de NS para neurônios com excitação evocada por DS significativa no período de pré-injeção. Essas populações se sobrepõem totalmente, assim os mesmos neurônios ...

 

Figura 8. Painel do

A ativação do receptor D2 é necessária para a excitação induzida por NS. AHistogramas de tempo de evento-evento alinhados ao início de NS para neurônios com excitação evocada por DS significativa no período de pré-injeção. Excitação NS foi reduzida nas condições bilaterais e ipsilaterais ...

 

Figura 10. Painel do

A infusão de solução salina não afeta a excitação evocada por DS ou NS e nem a ativação do receptor D1 nem D2 é necessária para a manutenção das taxas de disparo da linha de base. AÚnico neurônio excitado por DS gravado durante a infusão de solução salina. Convenções são idênticas àquelas ...

Escolha Figura 4, determinamos se os efeitos da injeção bilateral de antagonista na latência para alcançar a alavanca foram correlacionados com os efeitos dos antagonistas na magnitude da excitação evocada por DS em uma base de ensaio a ensaio. Em primeiro lugar, calculamos a taxa média de disparo de 100 a 400 ms após o início do DS em todos os ensaios para todos os neurônios registrados que exibiram excitação significativa do DS antes da infusão bilateral dos antagonistas. Em seguida, para cada neurônio, calculamos o coeficiente de correlação de Spearman comparando a magnitude tentativa a tentativa da excitação evocada por DS e a latência do rato para alcançar a alavanca nas tentativas correspondentes. Essas correlações foram plotadas em histogramas em Figura 4B,D. Todos os ensaios de DS foram incluídos nesta análise; se o animal não pressionasse a alavanca, uma latência de 10 s (o comprimento máximo da apresentação da sugestão) era atribuída àquele teste. Calculamos esses coeficientes de correlação para o período de pré-injeção, conforme definido acima; estendemos o período pós-injeção por 1000 s para obter uma amostragem mais ampla de latências em estudos nos quais os animais responderam após infusão bilateral. Para avaliar a significância das correlações individuais, usamos uma assintótica bicaudal t-proximação porque um exato p valor não pode ser calculado quando os laços estão presentes nos dados de classificação. Em seguida, usamos os testes de Wilcoxon pareados para comparar as medianas das distribuições dos coeficientes de correlação antes e depois da infusão de antagonistas.

Como os neurônios do NAc têm baixas taxas de disparo de linha de base com limites mais baixos do intervalo de confiança, muitas vezes abrangendo zero, as inibições são muito mais difíceis de detectar e quantificar do que as excitações. Assim, além do procedimento descrito acima, que foi usado para detectar a excitação, também usamos a análise ROC (Receiver Operating Characteristic), um método mais sensível para quantificar a probabilidade de que a taxa de queima em tempos sucessivos de 50 ms após o início do estímulo. era diferente da taxa de disparo na linha de base anterior do 10. Esta análise foi realizada separadamente para os períodos pré e pós-injeção. Para cada bin, calculamos a área sob a curva ROC (AUC); Os valores de AUC de 0.5 não indicam nenhuma diferença em relação ao disparo prévio, enquanto valores mais próximos de 0 ou 1 indicam maior probabilidade de o neurônio ser inibido ou excitado, respectivamente. Para retratar de forma imparcial a atividade neural postcue em toda a população de neurônios registrados, taxas de disparo e valores AUC foram calculados para 50 ms bins; para suavizar os dados, os compartimentos foram avançados por 10 ms para sucessivos cálculos de AUC. Os valores AUC suavizados foram então traçados como mapas de calor com resolução 10 ms (com cada valor representando a AUC no próximo 50 ms) em Figuras 5B, 66B, 77B, 88B e E1010D,E.

Em seguida, quantificamos se os valores de AUC, calculados em bins de 50 ms não sobrepostos, refletiram uma diferença significativa no disparo. Para cada compartimento, primeiro geramos 10,000 valores de AUC bootstrapped a partir de embaralhamento aleatório da taxa de disparo de linha de base anterior e da taxa de disparo no compartimento posterior correspondente. Em seguida, determinamos a probabilidade bicaudal de que o valor real da AUC foi extraído da distribuição de valores inicializados; se a probabilidade fosse <0.05, consideramos o disparo no compartimento como sendo significativamente diferente da linha de base do precue. Finalmente, contamos o número de neurônios com taxas de disparo em cada compartimento que era significativamente maior ou menor do que o disparo da linha de base anterior e plotamos esses valores como frações da população total (Figs. 5C, 66C, 77C, 88C, 99B,D, 1010F,G).

 

Figura 9. Painel do

A atividade neural alinhada para recompensar a entrada do receptáculo não é afetada pela injeção do antagonista D1 ou D2 ipsilateral ou contralateral. A, C, Os valores ROC AUC são calculados e exibidos conforme descrito em Figura 5B, exceto que os intervalos de tempo são mais longos (200 ms) e alinhados ...

Para comparar as proporções de neurônios excitados ou inibidos nos períodos pré e pós-injeção utilizamos uma abordagem de redução de dados. Em primeiro lugar, calculamos a fração de 50 ms entre 0 e 1 s após o início do estímulo, no qual cada neurônio exibiu excitação ou inibição significativa. Em seguida, comparamos essas frações nos períodos pré e pós-injeção com um teste de Wilcoxon pareado. Os neurónios que não exibiram modulação significativa em nenhum dos compartimentos, tanto no período pré-injecção como pós-injecção, foram excluídos desta análise e não foram incluídos nas parcelas que mostram a fracção mediana de caixas significativas (parcelas de ponto e bigode no lado direito de cada parte Figs. 5C, 66C, 77C, 88C, 1010F,G). Esse procedimento eliminou a influência da grande população de neurônios, sem diferença na atividade entre a janela pós-DS e a linha de base pré-DS; essa população é de pouco interesse, mas contribui com um grande número de valores nulos que enviesam o número mediano de bins significativos em direção a 0 e obscurecem ambas as diminuições e aumentos na fração de categorias significativas após a infusão.

Análises semelhantes foram realizadas para disparos relacionados ao consumo que ocorrem após a entrada no receptáculo de recompensa. Os animais tendem a permanecer no receptáculo por> 5 s; portanto, para capturar esses intervalos de tempo relativamente longos, mostramos os resultados usando bins de 200 ms (FIG. 9). A janela de tempo para comparar as proporções de neurónios que foram excitados nos períodos de pré-injecção e pós-injecção foi de 0 para 1.5 s, enquanto que de 0 para 5 s para inibições; uma janela de análise mais curta foi usada para excitações porque elas tendem a ser mais transitórias. Análises ROC foram realizadas no Laboratório de Computação de Alto Desempenho da Faculdade de Medicina Albert Einstein usando o pacote pROC para R.

Para comparar as taxas de disparo “de linha de base” que ocorrem fora dos eventos de tarefa, comparamos a taxa média de disparo nas caixas de 10 antes de cada pré-injeção de DS e pós-injeção dos antagonistas. Esse procedimento é funcionalmente equivalente à amostragem aleatória das taxas de disparo da linha de base, porque os DSs são apresentados com uma probabilidade quase igual a qualquer momento durante uma sessão comportamental. Os neurônios foram classificados como exibindo excitação evocada por DS significativa (antes da infusão de drogas) ou não, e as taxas de disparo basal nos períodos pré e pós-injeção foram comparadas dentro desses grupos com um teste de Wilcoxon pareado (FIG. 10H,I). Também realizamos um ajuste linear para os neurônios excitados com DS e comparamos a inclinação dessa linha com a linha unitária (inclinação de 1).

Se múltiplas comparações foram realizadas em subconjuntos de dados que vieram do mesmo assunto (Figs. 2C – E, 55A,C, 66A,C, 77A,C, 88A,C, 99B,D, 1010B,C,F,G), p os valores foram corrigidos por Bonferroni; isto é, o p valor foi multiplicado pelo número de comparações feitas. Corrigido p valores foram considerados significativos se p <0.05. Todas as correções foram feitas com um fator de 3, exceto para Figura 2C – E, em que o fator foi 2.

Rastreamento de vídeo.

Em um subconjunto de experimentos, a posição do rato foi medida usando uma câmera aérea (30 quadros / s) e sistema de rastreamento computadorizado (Cineplex; Plexon). O sistema rastreou o x e y posições de dois LEDs de cores diferentes ligados ao palco da cabeça de gravação. Como descrito anteriormente (McGinty e outros, 2013), calculamos um centróide que descreve o ponto central entre as posições do LED para cada quadro de vídeo. Pontos de dados ausentes em até 10 quadros sucessivos foram preenchidos com interpolação linear; nos raros casos em que faltam mais de 10 quadros, os dados são descartados. Para cada quadro de vídeo, calculamos o SD das distâncias entre a posição do centróide naquele quadro e em uma janela de tempo de ± 200 ms. Essas medições SD constituem o índice locomotor (LI) para esse quadro do vídeo. LIs transformados em log foram distribuídos bimodalmente, com um pico inferior representando épocas de pouco ou nenhum movimento e um pico superior representando locomoção (Drai et al., 2000). Em seguida, ajustamos duas funções gaussianas à distribuição de LIs e determinamos o limiar de movimento como o ponto em que essas funções se sobrepunham ao mínimo.

Os movimentos foram definidos como pelo menos oito quadros consecutivos com LIs acima do limiar locomotor. Para determinar o tempo de início do movimento, restringimos a análise a ensaios de DS em que o animal ainda estava no início da tarefa e calculamos a latência entre o início da sugestão e o primeiro quadro em que a LI excedeu o limiar de movimento (Figs. 1D – F, 22B,D) Se nenhum movimento discernível foi medido em uma tentativa, a latência nessa tentativa foi definida como> 10 s (a duração da apresentação da sugestão, FIG. 1D). Resultados semelhantes foram obtidos quando tais tentativas foram omitidas da análise (dados não mostrados). As distribuições de latência do movimento com DS foram então agrupadas em ratos e as medianas foram comparadas com um teste de Wilcoxon. Para quantificar a latência à velocidade máxima e à velocidade média dos movimentos direcionados por alavanca com DS, utilizamos todos os ensaios que terminaram com uma alavanca, mesmo se o rato estivesse se movendo no início do DS (FIG. 1E,F).

Histologia.

Os animais foram profundamente anestesiados com Euthasol e perfundidos intracardialmente com solução salina e 4% formalina. Corrente direta (15 μA) foi passada através de cada um dos eletrodos nas matrizes para ∼30 s para gerar lesões. Os cérebros foram removidos e armazenados em formol até serem processados. Antes de cortar com um criostato, os cérebros foram crioprotegidos por imersão em 30% de sacarose por vários dias. As secções (50 μm) foram coradas para a substância Nissl para visualizar as faixas e lesões das cânulas e dos eléctrodos (FIG. 11).

 

Figura 11. Painel do

Reconstrução histológica de locais de injeção de antagonista. A figura representa duas secções coronais de cérebro de rato que abrangem a maior parte da extensão anterior-posterior do NAc (0.8 mm – 2.8 mm anterior do bregma). Pontos pretos representam ...

Resultados

Apresentamos ratos com dois estímulos auditivos em intervalos variáveis ​​com média 30 s: um SD preditivo de recompensa e um NS (FIG. 1A; Nicola et al., 2004a,b; Ambroggi et al., 2008, 2011; McGinty e outros, 2013). Uma alavanca de pressão durante o DS terminou a sugestão, e uma gota de sacarose foi entregue após a entrada no receptáculo de recompensa; se os animais não respondessem dentro de 10 s, a sugestão era terminada sem entrega de recompensa e o intervalo intertrial começava. Respostas durante este intervalo e durante o NS não tiveram conseqüências programadas. NSs sempre foram 10 s. Animais treinados, que responderam à maioria dos DSs, mas poucos NSs (FIG. 1B), foram implantados com matrizes canuladas direccionadas para o núcleo NAc. Durante os experimentos, os animais realizaram a tarefa pela primeira vez para um período pré-injeção 45 min, durante o qual a atividade neural do NAc foi registrada. Em seguida, o antagonista SCH1 do receptor D23390 ou o raclopride antagonista D2 / 3 foi infundido bilateralmente ou unilateralmente no NAc; os animais permaneceram na câmara com contingências de tarefa em vigor durante toda a infusão e, pelo menos, 75 min depois.

Consistente com estudos anteriores (Yun et al., 2004; Nicola, 2010), infusões bilaterais de ambos os antagonistas no núcleo NAc reduziram significativamente a proporção de DSs aos quais o animal respondeu (FIG. 1Ctraços de cinza escuro) e aumentou a latência para iniciar a locomoção medida pelo rastreamento de vídeo em um subconjunto de sessões (FIG. 1Dtraços tracejados cinzentos). Em contraste, as infusões unilaterais das mesmas doses não tiveram efeito na taxa de respostaFIG. 1Ctraços de cinza claro), latência para iniciar o movimento após o início do DS (FIG. 1Dtraços laranja-claro tracejados) e latência para alcançar a alavanca ou a velocidade de movimento durante as aproximações de alavanca (FIG. 1E,F). Esses dados comportamentais demonstram que a dopamina NAc em um único hemisfério é suficiente para manter o comportamento, embora o bloqueio dos receptores D1 ou D2 / 3 em ambos os hemisférios prejudique seriamente a resposta. Esta dissociação oferece uma vantagem experimental crítica, pois permite testar os efeitos dos antagonistas da dopamina sobre a atividade neural quando o comportamento é prejudicado (injeção bilateral) e quando não é (injeção unilateral), descartando assim o potencial confundimento de quaisquer alterações observadas na atividade neural após a infusão do antagonista são secundárias às mudanças no comportamento.

Nós gravamos a partir de neurônios 322 NAc em sessões de gravação 31 / injeção em ratos 12. Aproximadamente 45% dos neurônios registrados foram significativamente excitados pela apresentação do DS. Essas excitações exibiram propriedades semelhantes às relatadas anteriormente (Yun et al., 2004; Nicola et al., 2004a; Ambroggi et al., 2011; McGinty e outros, 2013; Morrison e Nicola, 2014): eram maiores que os evocados pelos NSs (FIG. 2A); Começaram com latência curta após o início do estímulo (∼120 ms) e ocorreram antes do início do movimento direcionado por alavanca (FIG. 2B); e sua magnitude foi correlacionada com a probabilidade de uma resposta comportamental, latência de iniciação do movimento e proximidade com a alavanca (McGinty e outros, 2013; FIG. 2C – E).

A infusão bilateral do antagonista D1or D2 / D3 causou uma redução acentuada na magnitude da excitação provocada pelo DS. Como mostrado em dois exemplos de neurônios (FIG. 3A,C), este efeito foi mais pronunciado nos minutos imediatamente após a infusão, correspondendo à redução máxima no comportamento de sugestão evocado causado pelas injeções (FIG. 3A,C, rasters azuis e histogramas). Quando o efeito comportamental se recuperou, a resposta de disparo também se recuperou (FIG. 3A,C, rasters pretos e histogramas). Esse padrão de resultados foi consistente entre os neurônios excitadosFigs. 5A, 66A, Histogramas bilaterais e gráficos de bigode). Apoiando a hipótese de que essas excitações definem o vigor do movimento de aproximação da alavanca, a magnitude da excitação evocada por sugestão durante o período de pré-injeção previu a latência do animal para alcançar a alavanca (FIG. 4A,C, esquerda). Após a injeção bilateral do antagonista D1 ou D2, essas latências foram marcadamente deslocadas para valores mais altos, freqüentemente tão altos que não houve resposta alguma na apresentação de sinal do 10 (FIG. 4A,C, distribuições de latência esquerda e direita). Surpreendentemente, embora a queima evocada por sugestão tenha sido reduzida pelos antagonistas, ela continuou a prever o vigor da resposta comportamental durante os períodos pós-injeção e recuperação (FIG. 4A,C, gráficos de varredura à direita). Essa observação indica que os efeitos comportamentais e neurais da droga foram correlacionados experimentalmente: quanto maior a redução no disparo causada por um antagonista da dopamina, maior a latência para atingir a alavanca e menor a probabilidade de que o animal atingiu a alavanca em tudo.

Para avaliar a consistência desta correlação de tentativa por tentativa, computamos, para cada neurônio excitado por estímulo, a correlação de Spearman entre a magnitude da excitação e a latência para pressionar a alavanca. Atribuímos uma latência de 10 s a tentativas em que não houve resposta; A latência nestes julgamentos foi, portanto, vinculada ao mais alto nível. (Resultados similares foram obtidos se os estudos sem uma resposta de alavanca com DS foram omitidos da análise; dados não mostrados.) Quando comparamos os coeficientes de correlação no período pré-injeção com aqueles no período combinado pós-injeção / recuperação, descobrimos que quase todos dos coeficientes foram negativos nos dois períodos. Além disso, os antagonistas não tiveram efeito significativo sobre o coeficiente mediano ou mudaram a distribuição para valores ainda mais negativos (FIG. 4B,D) Portanto, não apenas a população de neurônios excitados por sugestão prediz de forma confiável a latência de resposta comportamental, mas o aumento na latência de resposta causado por um antagonista em um determinado ensaio é fortemente previsto pelos efeitos do antagonista na excitação evocada por sugestão nesse ensaio. Esses resultados fornecem fortes evidências de um papel causal para a dopamina endógena no estabelecimento do vigor da resposta em busca de recompensa à sugestão: a dopamina aumenta a excitação evocada por sugestão dos neurônios NAc, que por sua vez causa uma abordagem de latência curta para a alavanca.

Uma interpretação alternativa desses resultados é que a excitação evocada por sugestão reduzida é uma consequência da resposta comportamental reduzida - talvez porque a excitação apenas rastreia (ou antecipa) a resposta comportamental, mas não é causal para ela. Se este for o caso, então a aplicação dos antagonistas de tal forma que eles não influenciem o comportamento não deve resultar em excitação evocada por sugestão reduzida. No entanto, como demonstrado em dois exemplos de neurônios (FIG. 3B,D), a injeção unilateral de um antagonista D1or D2 / D3 reduziu acentuadamente a magnitude da excitação evocada por estímulos cegos, embora as injeções unilaterais não alterassem o desempenho comportamental. Resultados semelhantes foram obtidos quando a média das excitações evocadas por estímulos registrados no NAc injetado (Figs. 5A, 66AHistogramas ipsilaterais); além disso, os dados médios mostram que excitações evocadas por estímulos nos neurônios registrados no NAc contralateral à injeção não foram afetadas (Figs. 5A, 66AHistogramas contralaterais). Para descartar a possibilidade de que a redução na excitação evocada por estímulo ipsilateral às injeções se devesse a pequenas diferenças na probabilidade de resposta comportamental, repetimos a análise após excluir todos os ensaios em que o animal não apresentou resposta de pressão na alavanca; resultados semelhantes foram obtidos (dados não mostrados; p <0.05 para ambos os antagonistas D1 e D2, Wilcoxon). Estes resultados indicam que a redução induzida por antagonista na excitação evocada por sugestão é improvável que seja uma consequência do desempenho comportamental prejudicado.

Embora as propriedades temporais da excitação evocada por estímulos cue fossem bastante semelhantes entre os neurônios, as inibições após o início do estímulo eram mais diversas, tipicamente exibindo ciclos de tempo de início mais tardio e menos estereotipados do que as excitações (Figs. 5B, 66B). Análises de inibições (e, até certo ponto, excitações) que se concentram em uma única janela de tempo podem, portanto, perder uma parte significativa do sinal. Além disso, os métodos de detecção estatística padrão não podem identificar consistentemente reduções de taxas de disparo basal muito baixas, incluindo a de muitos neurônios NAc. Para contornar essas questões, adotamos uma abordagem mais abrangente, na qual quantificamos, para 50 ms, intervalos de tempo post-spot em cada neurônio registrado, a AUC ROC representando a diferença entre disparar na caixa e a linha de base anterior. Mapas de calor dos valores de AUC em intervalos de tempo alinhados ao início do DS (Figs. 5B, 66B) demonstram que a redução na excitação induzida por DS após injeções bilaterais e ipsilaterais (mas não contralaterais) de antagonistas D1 e D2 foi pronunciada em quase todos os neurônios excitados por estímulos e ocorreu durante todo o período de tempo da excitação. Em contraste, as inibições após o início do DS não foram reduzidas. Para quantificar esses efeitos, determinamos se cada valor de AUC indicava uma diferença significativa da linha de base calculando um valor de p bootstraped representando a probabilidade de que a AUC foi amostrada da distribuição de AUCs gerada a partir de taxas de queima de linha de base aleatoriamente embaralhadas e bin (ver Materiais e Métodos). Como mostrado por parcelas da proporção de neurônios exibindo significantep <0.05) excitação ou inibição em cada compartimento alinhado ao início do DS (Figs. 5C, 66C, parcelas à esquerda em cada coluna), a fração de excitações, mas não inibições, foi reduzida por injeções bilaterais e ipsilaterais dos antagonistas. Esta interpretação foi confirmada estatisticamente comparando as proporções de posições significativamente excitadas e inibidas em toda a janela pós-DS do 1 (Figs. 5C, 66C, gráficos de pontos). Assim, as excitações após o início do DS foram reduzidas pela injeção do antagonista D1 e D2, mas as inibições não foram.

Com efeito, o número de neurónios com inibição significativa aumentou após alguns tipos de injecção (Figs. 5B,C, 66B,C). É improvável que essas inibições emergentes tenham contribuído para os efeitos comportamentais das infusões de antagonistas bilaterais porque não eram consistentes (por exemplo, ocorreram após a injeção bilateral e contralateral, mas não do antagonista D1 ipsilateral e após a injeção de antagonista D2 ipsilateral, mas não bilateral) e portanto eles não explicam os efeitos comportamentais dos antagonistas. Além disso, essas inibições tardias foram mais proeminentes ∼600 ms após o início do DS, momento em que, na condição de controle, ∼50% de comportamentos de abordagem direcionados por objetivos já haviam sido iniciados (FIG. 2B). Consequentemente, é improvável que as inibições emergentes tenham contribuído para o aumento induzido pelo antagonista na latência de iniciação da abordagem ou na redução da probabilidade de resposta. Curiosamente, a grande maioria das inibições emergentes ocorreu em neurônios excitados por DS, geralmente próximo ao final da excitação (antagonista bilateral D1: neurônios 14 / 17, 82%; antagonista ipsilateral D2: neurônios 11 / 16, 69%; Figs. 5B,C, 66B,C), consistente com a possibilidade de que eles foram desmascarados pela redução induzida pelo antagonista da resposta excitatória e apoiando a hipótese de que o disparo de neurônios excitados por DS é causador do início do comportamento de aproximação.

Apresentações NS, que raramente provocaram respostas de pressão de alavanca (FIG. 1B), provocou excitação pequena mas consistente nos mesmos neurônios que foram excitados pelo DS (FIG. 2A). Surpreendentemente, as excitações evocadas por NS não foram reduzidas pelo antagonista D1, seja em magnitude (FIG. 7A) ou em número de neurônios excitados (FIG. 7B,C). Em contraste, a injeção de antagonistas D2 reduziu tanto a magnitude quanto o número de excitações evocadasFIG. 8). As inibições evocadas por NS não foram reduzidas por nenhum dos antagonistas (Figs. 7B,C, 88B,C). Portanto, sob essas condições, a ativação do receptor D1 é necessária para que os neurônios NAc produzam excitações de grande magnitude em resposta a estímulos salientes preditivos de recompensa, enquanto a ativação do receptor D2 é necessária para respostas a estímulos preditivos e neutros.

Consideramos a possibilidade de que o comportamento reduzido de busca de recompensa após infusões bilaterais poderia ter sido devido à interrupção de um processo neural relacionado ao reforço ou ao processamento hedônico da recompensa. Tais processos podem envolver subpopulações de neurônios NAc que são inibidos ou excitados durante o consumo de sacarose (Nicola et al., 2004b; Roitman et al., 2005; Taha e campos, 2005) Como os animais continuaram a ganhar recompensa após a infusão de antagonista unilateral, fomos capazes de determinar se a atividade neuronal relacionada ao consumo de recompensa era dependente da ativação do receptor de dopamina. Examinamos o disparo durante os 5 s após a entrada do animal no receptáculo de recompensa, o período de tempo durante o qual o consumo de recompensa normalmente ocorre (Nicola, 2010). Usando a análise ROC, comparamos o disparo em escaninhos 200 ms dentro desta janela para a linha de base anterior do 10; mapas de calor dos valores de AUC resultantes mostram pouco efeito da injeção de antagonista ipsilateral ou contralateral à injeção (FIG. 9A,C). As proporções de neurônios excitados e inibidos não foram afetadas pelos antagonistas (FIG. 9B,D), sugerindo fortemente que as excitações e inibições relacionadas ao consumo não dependem da dopamina. Resultados semelhantes foram obtidos quando realizamos a mesma análise usando 50 ms bins (dados não mostrados).

Para descartar a possibilidade de que os resultados observados fossem devidos a algum outro fator que não o antagonista (por exemplo, distúrbios físicos causados ​​pela injeção ou por algum componente do veículo), injetamos solução salina em alguns experimentos. Como mostrado por um exemplo de neurônio (FIG. 10A) e pela excitação média em neurônios excitados por estímulosFIG. 10B), As excitações evocadas pelo DS não foram alteradas pela injeção de solução salina; As excitações evocadas por NS também não foram afetadas (FIG. 10C). Além disso, a injeção de solução salina não influenciou as proporções de neurônios mostrando excitação e inibição significativas após o início de DS ou NS (FIG. 10D – G).

Finalmente, perguntamos se a ativação do receptor de dopamina poderia ser permissiva para o comportamento de abordagem cued, contribuindo para as taxas de disparo de linha de base dos neurônios NAc. Inconsistente com esta hipótese, não houve efeito significativo do antagonista D1 ou D2 nas taxas basais de disparo de neurônios NA ou excitados por DS (FIG. 10H,I).

Discussão

Essas descobertas sugerem um mecanismo pelo qual a dopamina NAc promove um comportamento de busca de recompensa causado por estímulos ambientais: a ativação do receptor de dopamina facilita as excitações evocadas por sugestão, que por sua vez promovem a iniciação de curta latência da abordagem aos objetos associados à recompensa. Esta conclusão é fortemente apoiada pela observação de que a injeção de antagonista de dopamina bilateral aumentou a latência para iniciar o movimento (FIG. 1D) e reduziu a magnitude das excitações evocadas por estímulosFigs. 33 -6). A excitação evocada por sugestão reduzida não pode ter sido uma consequência do comportamento prejudicado porque as injeções unilaterais não alteraram o comportamentoFIG. 1C – F), mas reduziu profundamente a excitação evocada por DS no tecido injetado (Figs. 3B,D, 5,5, , 6) .6). Estas excitações foram uma resposta neural predominante no NAc (ocorrendo em 45% dos neurônios registrados), e ambos precederam o início do movimento (FIG. 2B) e previu a latência de iniciação do movimento com maior disparos nos ensaios com menor latência (FIG. 2D) (McGinty e outros, 2013; Morrison e Nicola, 2014). Portanto, a excitação evocada por sugestão é tanto dependente da dopamina quanto necessária para busca vigorosa de recompensa.

Nossos resultados demonstram que a excitação evocada por cue, e nenhuma outra forma de atividade neural no NAc, é provavelmente um sinal crítico no circuito neural que define a latência de movimentos direcionados por objetivos. Esta conclusão decorre da observação de que os antagonistas diminuem a excitação evocada por sugestão sem reduzir as inibições induzidas por sugestão, recompensam o disparo associado ao consumo ou as taxas de disparo de linha de base. Além disso, os ensaios em que as injeções bilaterais dos antagonistas foram mais eficazes na redução da excitação foram aqueles em que causaram o maior comprometimento comportamental (FIG. 4), argumentando fortemente contra a possibilidade de que alguma outra mudança não detectada na codificação neuronal fosse responsável pelos efeitos comportamentais. Portanto, nossos dados vinculam firmemente a ativação do receptor de dopamina no NAc, a magnitude da excitação evocada por sugestão e a latência do animal para iniciar a busca de recompensa.

Trabalhos anteriores mostraram que a inativação de VTA que reduziu excitações e inibições induzidas por estímulos NAc também impediu que os animais exibissem comportamento de abordagem cued (Yun et al., 2004). No entanto, esse estudo não eliminou a possibilidade de que essas mudanças fossem um efeito de circuito indireto. Aqui, demonstramos que os receptores de dopamina locais para os neurônios registrados são necessários para a excitação evocada por estímulos, eliminando a possibilidade de que os efeitos antagonistas sejam devidos a uma ação de dopamina a montante do NAc. Em contraste, embora as inibições induzidas por estímulo fossem reduzidas pela inativação de ATV (Yun et al., 2004), eles não foram reduzidos pela injeção local de antagonista da dopamina e, portanto, é improvável que essas inibições sejam o resultado de uma ação direta da dopamina no NAc.

Os efeitos dos antagonistas D1 e D2 no comportamento de abordagem evocado por DS e em disparo evocado por DS foram notavelmente semelhantes. Estas observações são consistentes com uma longa linha de experimentos de microinjeção de NAc em que os antagonistas D1 e D2 produziram efeitos comportamentais quase indistinguíveis em doses semelhantes às nossas (Hiroi e Branco, 1991; Ozer et al., 1997; Koch et al., 2000; Eiler et al., 2006; Pezze e outros, 2007; Lex e Hauber, 2008; Liao, 2008; Nicola, 2010; Shin et al., 2010; Haghparast e outros, 2012). Estes resultados, juntamente com o contraste entre a concentração do antagonista no injetável que é necessário para observar os efeitos (mm) e a afinidade dos fármacos por seus alvos (nm), questionam se os efeitos do fármaco são específicos. Embora a concentração efetiva no receptor seja provavelmente consideravelmente menor do que a concentração injetada devido à difusão, metabolismo e oxidação das drogas, a eficácia combinada e o tempo de duração desses processos é desconhecida. Portanto, uma possibilidade formal é que tanto os efeitos comportamentais como eletrofisiológicos de SCH23390 e raclopride são o resultado de ambos os fármacos se ligarem a um ou mais receptores que não estão ligados à dopamina. Vários fatores argumentam contra essa possibilidade. O comportamento de abordagem evocada por sugestão é bloqueado não apenas pelo SCH23390 e pela racloprida, mas também pela injeção do flupentixol, o antagonista do receptor de dopamina de amplo espectro, no NAc (Di Ciano e outros, 2001; Saunders e Robinson, 2012), por inactivaç˜ao do VTA (Yun et al., 2004) e por lesão do NAc com 6-hidroxidopamina (Parkinson et al., 2002), que seletivamente mata fibras catecolaminérgicas. Além disso, a injeção de um bloqueador de recaptação de dopamina, um agonista do receptor D1 ou D2, ou a anfetamina liberadora de dopamina aumenta a probabilidade de abordagem cued (Wyvell e Berridge, 2000; Nicola et al., 2005; du Hoffmann e Nicola, 2013). Finalmente, a autoestimulação optogenética dos neurônios da VTA dopamina (um comportamento indubitavelmente mantido pela ativação do neurônio dopaminérgico) é atenuada pela injeção de SCH23390 ou raclopride no NAc em doses similares àquelas usadas aqui (Steinberg et al., 2014). É difícil conceber um mecanismo simples que possa responder por cada um desses resultados sem sugerir que a abordagem de bloqueio de SCH23390 e raclopride bloqueia os efeitos da dopamina endógena.

Uma possibilidade alternativa é que os antagonistas se liguem não apenas a seus receptores alvo, mas também a receptores de dopamina fora do alvo. Em concentrações de 10 μm ou inferiores, a racloprida não se liga a receptores do tipo D1 (Hall et al., 1986); concentrações mais elevadas não foram testadas. Portanto, a racloprida pode ser específica para os receptores D2 / D3 mesmo nas concentrações injetáveis ​​em mm usadas por nós e outros, particularmente após a difusão, o metabolismo e a oxidação serem levados em consideração. As estimativas da constante de ligação de SCH23390 a receptores tipo D2 variam entre 1 e 5 μm (Bourne, 2001; Mottola et al., 2002); Embora estes valores sugiram que o SCH23390 se liga aos receptores D2 / D3 nas concentrações injetadas, a eficácia funcional do SCH23390 no bloqueio da ativação dos receptores do tipo D2 pela dopamina é desconhecida. Nossa observação de que a racloprida reduziu a excitação provocada pelo NS, enquanto o SCH23390 não apoiou a idéia de que os fármacos agiam em diferentes receptores, mas não demonstram definitivamente sua especificidade. No entanto, mesmo que uma ou ambas as drogas tenham bloqueado ambos os tipos de receptores para reduzir a excitação provocada pela DS, isso seria inteiramente consistente com nossa conclusão de que a ativação de pelo menos uma forma de receptor de dopamina é necessária para a excitação provocada pela DS. Assim, embora a questão da especificidade do medicamento permaneça sem resposta, essa questão apenas enfraquece marginalmente nossa principal conclusão de que a dopamina facilita a abordagem cuid ao aumentar a excitação evocada pelo estímulo.

Se, de fato, as drogas agiram especificamente, nossas descobertas de que os antagonistas D1 e D2 / D3 reduziram cada disparo evocado por estímulo na maioria dos neurônios excitados por sugestão sugerem que a ativação desses receptores leva sinergicamente à excitação nos mesmos neurônios. Considerando que os receptores D1 e D2 são encontrados em populações amplamente segregadas de neurônios no NAc (Albin et al., 1989; Gerfen et al., 1990), proporções substanciais de neurônios do núcleo e da casca do NAc que expressam receptores D1 também contêm mRNA para os receptores D3 (Le Moine e Bloch, 1996), que são bloqueados por antagonistas D2, incluindo raclopride. A coexpressão dos receptores D1 e D3 fornece um mecanismo potencial pelo qual a dopamina poderia promover excitação em neurônios NAc por um efeito sinérgico que seria bloqueado pelos antagonistas D1 ou D2 / 3 (Schwartz et al., 1998). Alternativamente (ou adicionalmente), a interação entre os receptores D1 e D2 (e / ou D3) pode ocorrer no nível do circuito local (Goto e Grace, 2005; Gerfen e Surmeier, 2011). Por exemplo, a dopamina age nos receptores D1 para reduzir a liberação de GABA nos neurônios NAc (Nicola e Malenka, 1997; Hjelmstad, 2004), um efeito que poderia promover a excitação em conjunto com a ativação de receptores D2 / D3 em neurônios espinhosos (Hopf et al., 2003). Notavelmente, esses mecanismos postulam que a dopamina não excita os neurônios NAc diretamente, mas aumenta sua excitabilidade em resposta à entrada glutamatérgica; Assim, eles poderiam explicar por que as excitações evocadas por sugestão são bloqueadas não apenas pelos antagonistas da dopamina, mas também pela inativação da amígdala basolateral e do córtex pré-frontal (Ambroggi et al., 2008; Ishikawa et al., 2008), ambos enviando projecções glutamatérgicas para o NAc (Brog e outros, 1993).

As semelhanças e diferenças entre os efeitos do SCH23390 e do raclopride podem ser o resultado de dois mecanismos neurais contrastantes envolvendo a dopamina fásica e tônica. Porque os antagonistas D1 e D2 / D3 reduziram a excitação evocada por DS, mas a menor excitação provocada por NS ocorrendo nos mesmos neurônios foi reduzida apenas pelo antagonista D2 / D3 (Figs. 8, , 9), 9), parece que a dopamina promove a codificação do valor do estímulo via ativação dos receptores D1, mas facilita respostas de disparo a todas as sugestões (associadas ou não a um resultado valioso) via receptores D2 / D3. Isto pode ser devido aos maiores transientes dopaminares fásicos elicitados no NAc por estímulos preditivos de recompensa do que neutros (Phillips e outros, 2003; Roitman et al., 2004). Como os receptores D2 / 3 têm uma maior afinidade por dopamina do que os receptores D1, pequenos transientes de dopamina ativados por NS podem ser suficientes para ativar apenas receptores D2 / 3, enquanto DSs preditivos de recompensa podem elevar a concentração de dopamina a níveis altos o suficiente para ativar os receptores D1 (Grace, 1991).

Alternativamente, a magnitude da excitação evocada por sugestão pode ser regulada pela dopamina tônica, ao invés da dopamina fásica. Os níveis de dopamina tônica podem refletir o custo de oportunidade da inação (Niv et al., 2007), estabelecendo assim o vigor do desempenho operante. Assim, se níveis suficientemente altos de dopamina tônica são alcançados, receptores de dopamina suficientes podem ser ativados para facilitar a excitação evocada por sugestão e diminuir a latência da abordagem de busca por recompensa. Um mecanismo semelhante também pode estar por detrás da conhecida contribuição da dopamina-NA para o desempenho de tarefas operacionais incorretas que exigem um alto nível de esforço (Salamone e Correa, 2012), em que a disrupção da dopamina aumenta as latências para se aproximar do operando (Nicola, 2010). Sugestões externas implícitas (por exemplo, visão da alavanca) ou sinais internos (por exemplo, decorrentes do momento ou da fome) podem desencadear a aproximação excitando os neurônios NAc em maior grau quando os custos de oportunidade e os níveis de dopamina são altos.

Em resumo, independentemente do mecanismo farmacológico específico, nossos resultados demonstram que a dopamina NAc promove o comportamento de busca de recompensa elevando a excitação dos neurônios NAc a estímulos ambientais salientes. A magnitude dessa excitação define a latência do sujeito para iniciar uma resposta de aproximação. Por meio desse mecanismo, a dopamina regula tanto o vigor quanto a probabilidade de busca por recompensa.

Notas de rodapé

Referências