Substraturi biologice ale recompensei și aversiunii: o ipoteză a activității nucleului accumbens (2009)

A. Dovezi farmacologice

Este bine stabilit că drogurile de abuz (Di Chiara și Imperato, 1988) și recompense naturale (Fibiger și colab., 1992; Pfaus, 1999; Kelley, 2004) au acțiunea comună de a crește concentrațiile extracelulare de dopamină în NAc. Mai mult, leziunile NAc reduc efectele benefice ale stimulentelor și opiaceelor ​​(Roberts și colab., 1980; Kelsey și colab., 1989). Studii farmacologice la șobolani (de exemplu, Caine și colab., 1999) și maimuțe (de exemplu, Caine și colab., 2000) sugerează că funcția receptorului asemănător D2 joacă un rol critic în recompensă. Cu toate acestea, studiile care implică microinfuzia directă a medicamentelor în acest domeniu au oferit cele mai puternice dovezi pentru rolul său în stările de recompensare. De exemplu, șobolanii se vor auto-administra agentul de eliberare a dopaminei amfetamina direct în NAc (Hoebel și colab., 1983), demonstrând efectele de întărire de creștere a dopaminei extracelulare în această regiune. De asemenea, șobolanii se vor auto-administra inhibitorul recaptării dopaminei, cocaina în NAc, deși acest efect este surprinzător de slab în comparație cu cel raportat cu amfetamina (Carlezon și colab., 1995). Această observație a condus la speculații că efectele pline de satisfacție ale cocainei sunt mediate în afara NAc, în zone inclusiv tuberculul olfactiv (Ikemoto, 2003). Cu toate acestea, șobolanii se vor auto-administra cu aviditate inhibitorul recaptării dopaminei nomifensine în NAc (Carlezon și colab., 1995), sugerând că proprietățile anestezice locale ale cocainei complică studiile în care medicamentul este aplicat direct neuronilor. Co-infuzia de antagonist selectiv al dopaminei D2 sulpiride atenuează autoadministrarea intracraniană a nomifensinei, demonstrând un rol cheie pentru receptorii de tip D2 în microinfuziile intra-NAc ale acestui medicament cu efecte benefice. Când sunt luate în considerare împreună cu dovezile dintr-o varietate de alte studii (pentru revizuire, a se vedea Rompré și Wise, 1989), aceste studii sunt în întregime în concordanță cu teoriile predominante în anii 1980 conform cărora acțiunile dopaminei în NAc joacă un rol necesar și suficient în recompensă și motivație. .

Deși există puține controverse că acțiunile dopaminei din NAc sunt suficiente pentru recompensă, alte lucrări au început să conteste ideea că sunt necesare. De exemplu, șobolanii se vor auto-administra morfină direct în NAc (Olds, 1982), departe de zona de declanșare (VTA) în care medicamentul acționează pentru a crește dopamina extracelulară în NAc (Leone și colab., 1991; Johnson și Nord, 1992). Având în vedere că receptorii μ- și δ-opioizi sunt localizați direct pe MSN-urile NAc (Mansour și colab., 1995), aceste date au fost primele care sugerează că recompensa poate fi declanșată de evenimente care au loc în paralel cu (sau în aval de) cele declanșate de dopamină. De asemenea, șobolanii se vor auto-administra fenciclidină (PCP), un medicament complex care este un inhibitor al recaptării dopaminei și un antagonist necompetitiv al NMDA, direct în NAc (Carlezon și Wise, 1996). Două linii de dovezi sugerează că acest efect nu este dependent de dopamină. În primul rând, autoadministrarea intracraniană a PCP nu este afectată de co-infuzia sulpiridei antagonistului selectiv al dopaminei D2; și în al doilea rând, șobolanii se vor auto-administra alți antagoniști NMDA necompetitivi (MK-801) sau competitivi (CPP) fără efecte directe asupra sistemelor dopaminergice direct în NAc (Carlezon și Wise, 1996). Aceste date au furnizat dovezi timpurii că blocarea receptorilor NMDA în NAc este suficientă pentru recompensă și, prin extensie, recompensa poate fi independentă de dopamină. Blocarea receptorilor NMDA ar fi de așteptat să producă o reducere generală a excitabilității MSN-urilor NAc fără a afecta intrarea excitatoare de bază mediată de receptorii AMPA (Uchimura și colab., 1989; Pennartz și colab. 1990). Important este că șobolanii și-au auto-administrat antagoniști NMDA în straturile profunde ale PFC (Carlezon și Wise, 1996), care proiectează direct către NAc (a se vedea Kelley, 2004) și au fost conceptualizate ca parte a unui circuit motivațional inhibitor („STOP!”) (Childress, 2006). Atunci când sunt luate în considerare împreună, aceste studii au furnizat două dovezi critice care au jucat un rol proeminent în formularea ipotezei noastre de lucru actuale: în primul rând, că recompensa dependentă de dopamină este atenuată de blocarea receptorilor de tipul D2, care sunt receptori inhibitori exprimați în mod predominant. în NAc pe MSN-urile căii indirecte; și în al doilea rând, că evenimentele care ar fi de așteptat să reducă excitabilitatea globală a NAc (de exemplu, stimularea lui G_i-receptorii opioizi cuplati, stimularea redusă a receptorilor NMDA excitatori, aportul excitator redus) sunt suficiente pentru recompensă. Această interpretare a condus la dezvoltarea unui model de recompensă în care evenimentul critic este activarea redusă a MSN-urilor în NAc (Carlezon și Wise, 1996).

Alte dovezi farmacologice susțin această teorie și implică calciul (Ca2+) și funcțiile sale de mesager secund. Receptorii NMDA activați poartă Ca2+, o moleculă de semnalizare intracelulară care poate afecta depolarizarea membranei, eliberarea neurotransmițătorilor, transducția semnalului și reglarea genelor (vezi Carlezon și Nestler, 2002; Carlezon și colab., 2005). Microinjectarea diltiazemului antagonist al Ca2+ de tip L direct în NAc mărește efectele recompense ale cocainei (Chartoff și colab., 2006). Mecanismele prin care modificările induse de diltiazem ale influxului de Ca2+ afectează recompensa sunt necunoscute. O posibilitate este că blocarea afluxului de Ca2+ prin canalele de tip L operate de tensiune reduce rata de declanșare a neuronilor din NAc ventral (Cooper și White, 2000). Este important de menționat, totuși, că diltiazem în monoterapie nu a fost satisfăcător, cel puțin la dozele testate în aceste studii. Acest lucru ar putea indica faptul că nivelurile de bază ale afluxului de Ca2+ prin canalele de tip L din cadrul NAc sunt în mod normal scăzute și dificil de redus în continuare. O posibilitate înrudită este că microinjecția de diltiazem reduce acțiunile aversive ale cocainei care sunt mediate în NAc, demascând recompensa. De exemplu, activitatea proteinei de legare a elementului de răspuns al factorului de transcripție cAMP (CREB) în cadrul NAc este asociată cu stări aversive și reduceri ale recompensei pentru cocaină (Pliakas și colab., 2001; Nestler și Carlezon, 2006). Activarea CREB depinde de fosforilare, care poate apărea prin activarea canalelor de Ca2+ de tip L (Rajadhyaksha și colab., 1999). CREB fosforilat poate induce expresia dinorfinei, o neuropeptidă care ar putea contribui la stări aversive prin activarea receptorilor κ-opioizi din NAc (pentru revizuire, vezi Carlezon și colab., 2005). Rolul potențial al intra-NAc Ca2+ în reglarea stărilor de recompensă și aversive este o temă comună în munca noastră, care va fi explicată mai detaliat mai jos.

B. Dovezi moleculare

Șoarecii care nu au receptori de tipul dopaminei D2 au o sensibilitate redusă la efectele pline de satisfacție ale cocainei (Welter și colab., 2007). Ablația receptorilor asemănători D2 reduce, de asemenea, efectele benefice ale morfinei (Maldonado și colab., 1997) — probabil prin reducerea capacității medicamentului de a stimula dopamina prin mecanisme VTA: Leone și colab., 1991; Johnson și Nord, 1992)—și stimularea laterală a creierului hipotalamic (Elmer și colab., 2005). O interpretare a acestor constatări este că pierderea receptorilor asemănători D2 în NAc reduce capacitatea dopaminei de a inhiba calea indirectă, un presupus mecanism de recompensă. Aceste descoperiri, atunci când sunt combinate cu dovezi că dependenții umani au redus legarea receptorului de tip D2 al dopaminei în NAc, sugerează că acest receptor joacă un rol esențial în codificarea recompensei (Volkow și colab., 2007).

Alte progrese în biologia moleculară au permis detectarea răspunsurilor neuroadaptative la drogurile de abuz și capacitatea de a imita astfel de modificări în zone distincte ale creierului pentru a le examina semnificația. O astfel de schimbare este în expresia receptorilor de glutamat de tip AMPA, care sunt exprimați omniprezent în creier și sunt compuse din diferite combinații ale subunităților receptorului GluR1-4 (Hollmann și colab., 1991; Malinow și Malenka, 2002). Drogurile de abuz pot modifica expresia GluR în NAc. De exemplu, expunerea intermitentă repetată la cocaină crește expresia GluR1 în NAc (Churchill și colab., 1999). În plus, expresia GluR2 este crescută în NAc al șoarecilor proiectați pentru a exprima ΔFosB, o neuroadaptare legată de o sensibilitate crescută la medicamentele de abuz (Kelz și colab., 1999). Studiile în care vectorii virali au fost utilizați pentru a crește selectiv GluR1 în NAc indică faptul că această neuroadaptare tinde să facă aversivă cocainei în testele de condiționare, în timp ce GluR2 crescut în NAc crește recompensa pentru cocaină (Kelz și colab., 1999). Explicațiile potențiale pentru acest model de descoperiri implică probabil Ca2+ și efectul său asupra activității neuronale și semnalizării intracelulare. Expresia crescută a GluR1 favorizează formarea AMPAR-urilor GluR1-homomerice (sau GluR1-GluR3 heteromerice), care sunt permeabile la Ca2+ (Hollman et al., 1991; Malinow și Malenka, 2002). În schimb, GluR2 conține un motiv care previne influxul de Ca2+; astfel exprimarea crescută a GluR2 ar favoriza formarea AMPAR-urilor impermeabile la Ca2+ care conțin GluR2 (și teoretic scădea numărul AMPAR-urilor permeabile la Ca2+). Astfel, AMPAR-urile care conțin GluR2 au proprietăți fiziologice care le fac distincte funcțional de cele care nu au această subunitate, în special în ceea ce privește interacțiunile lor cu Ca2+ (Fig. 1).

Fig. 1

Schemă care ilustrează compoziția subunității receptorilor AMPA (glutamat). Pentru simplitate, receptorii sunt reprezentați cu 2 subunități. GluR2 conține un motiv care blochează fluxul de Ca2+ prin receptor și, astfel, receptori heteromeri care conțin la ...

Aceste studii timpurii au implicat studii de condiționare a locului, care necesită, în general, expunerea repetată la droguri de abuz și implică, probabil, cicluri de recompensă și aversiune (retragere). Studii mai recente au examinat modul în care modificările expresiei GluR care modelează cele dobândite prin expunerea repetată la medicamente afectează autostimularea intracraniană (ICSS), o sarcină operantă în care magnitudinea întăritorului (recompensa pentru stimularea creierului) este controlată cu precizie (Înțelept, 1996). Expresia crescută a GluR1 în învelișul NAc crește pragurile ICSS, în timp ce GluR2 crescut le scade (Todtenkopf și colab., 2006). Efectul GluR2 asupra ICSS este calitativ similar cu cel cauzat de drogurile de abuz (Înțelept, 1996), sugerând că reflectă creșteri ale impactului recompensator al stimulării. Spre deosebire de aceasta, efectul GluR1 este calitativ similar cu cel cauzat de tratamentele prodepresive, inclusiv retragerea medicamentelor (Markou et al., 1992) si agonistii receptorilor κ-opioizi (Pfeiffer și colab., 1986; Wadenberg, 2003; Todtenkopf și colab., 2004; Carlezon și colab., 2006), sugerând că reflectă scăderi ale impactului recompensator al stimulării. Aceste constatări indică faptul că exprimarea crescută a GluR1 și GluR2 în coaja NAc are consecințe semnificativ diferite asupra comportamentului motivat. Mai mult, ei confirmă observațiile anterioare conform cărora expresia crescută a GluR1 și GluR2 în coaja NAc are efecte opuse în studiile de condiționare a locului de cocaină (Kelz și colab., 1999), și extind generalizarea acestor efecte la comportamente care nu sunt motivate de droguri de abuz. Poate cel mai important, ele oferă mai multe dovezi pentru a implica fluxul de Ca2+ în cadrul NAc în recompensă redusă sau aversiune crescută. Deoarece Ca2+ joacă un rol atât în ​​depolarizarea neuronală, cât și în reglarea genelor, modificările expresiei GluR și compoziției subunității AMPAR în coaja NAc inițiază probabil răspunsuri fiziologice și moleculare, care probabil interacționează pentru a modifica motivația. Din nou, mecanismele prin care transducția semnalului Ca2+ ar putea declanșa genele implicate în stări aversive sunt descrise în detaliu mai jos.

A. Dovezi farmacologice

Unele dintre cele mai vechi dovezi că NAc joacă un rol în stările aversive au provenit din studiile care au implicat antagonişti ai receptorilor opioizi. Microinjecțiile unui antagonist al receptorilor opioizi cu spectru larg (metilnaloxoniu) în NAc al șobolanilor dependenți de opiacee stabilesc aversiuni la locul condiționat (Stinus și colab., 1990). La șobolanii dependenți de opiacee, sevrajul precipitat poate induce gene și factori de transcripție imediat timpurii în NAc (Gracy și colab., 2001; Chartoff și colab., 2006), sugerând activarea MSN-urilor. Agoniştii selectivi κ-opioizi, care imită efectele dinorfinei ligandului κ-opioid endogen, produc, de asemenea, stări aversive. Microinjecțiile unui agonist κ-opioid în NAc provoacă aversiuni pentru locurile condiționate (Bals-Kubik și colab., 1993) și ridicați pragurile ICSS (Chen și colab., 2008). Inhibitor (G_i-cuplati) receptorii κ-opioizi sunt localizați la terminalele intrărilor de dopamină VTA către NAc (Svingos și colab., 1999), unde reglează eliberarea locală de dopamină. Ca atare, ele sunt adesea în apoziție cu receptorii opioizi μ- și δ (Mansour și colab., 1995), iar stimularea produce efectele opuse ale agoniştilor la aceşti alţi receptori în testele comportamentale. Într-adevăr, concentrațiile extracelulare de dopamină sunt reduse în NAc prin sistemul sistemic (DiChiara și Imperato, 1988; Carlezon și colab., 2006) sau microinfuzii locale de agonist κ-opioid (Donzati et al., 1992; Spanagel și colab., 1992). Scăderea funcției sistemului dopaminergic al creierului mediu a fost asociată cu stări depresive, inclusiv anhedonie la rozătoare (Înțelept, 1982) și disforie la om (Mizrahi și colab., 2007). Astfel, o cale către aversiune pare să fie aportul redus de dopamină la NAc, ceea ce ar reduce stimularea receptorilor inhibitori ai dopaminei D2, care par critici pentru recompensă (Carlezon și Wise, 1996).

Alte studii par să confirme un rol important al receptorilor de tipul dopaminei D2 în suprimarea răspunsurilor aversive. Microinjecțiile unui antagonist asemănător dopaminei D2 în NAc al șobolanilor dependenți de opiacee precipită semnele de sevraj somatic de opiacee (Harris și Aston-Jones, 1994). Deși efectele motivaționale nu au fost măsurate în acest studiu, tratamentele care precipită sevrajul la opiacee cauzează adesea stări aversive mai puternic decât provoacă semne somatice de sevraj (Gracy și colab., 2001; Chartoff și colab., 2006). Interesant, totuși, microinjecțiile unui agonist asemănător dopaminei D1 în NAc produc, de asemenea, semne somatice de retragere la șobolanii dependenți de opiacee. Datele demonstrează că o altă cale către aversiune este stimularea crescută a receptorilor excitatori de tip dopamină D1 la șobolani cu neuroadaptari induse de dependența de opiacee în NAc. Poate că nu este surprinzător, o consecință a stimulării receptorului asemănător D1 la șobolanii dependenți de opiacee este fosforilarea GluR1 (Chartoff și colab., 2006), ceea ce ar duce la creșterea expresiei de suprafață a receptorilor AMPA pe MSN-urile căii directe.

B. Dovezi moleculare

Expunerea la droguri de abuz (Turgeon și colab., 1997) și stres (Pliakas și colab., 2001) activează factorul de transcripție CREB în NAc. Creșterea funcției CREB indusă de vectori virali în NAc reduce efectele recompense ale medicamentelor (Carlezon și colab., 1998) și stimularea creierului hipotalamic (Parsegian și colab., 2006), indicând efecte asemănătoare anhedoniei. De asemenea, face ca dozele mici de cocaină să fie aversive (un semn presupus de disforie) și crește comportamentul de imobilitate la testul de înot forțat (un semn presupus de „disperare comportamentală”) (Pliakas și colab., 2001). Multe dintre aceste efecte pot fi atribuite creșterilor reglate de CREB ale funcției dinorfinei (Carlezon și colab., 1998). Într-adevăr, agoniştii selectivi ai receptorilor κ-opioizi au efecte care sunt calitativ similare cu cele produse de funcţia CREB crescută în NAc, producând semne de anhedonie şi disforie în modelele de recompensă şi imobilitate crescută în testul de înot forţat (Bals-Kubik și colab., 1993; Carlezon și colab., 1998; Pliakas și colab., 2001; Mague și colab., 2003; Carlezon și colab., 2006). În schimb, antagoniştii selectivi κ produc un fenotip asemănător antidepresivului, care seamănă cu cel observat la animalele cu funcţia CREB perturbată în NAc (Pliakas și colab., 2001; Newton și colab., 2002; Mague și colab., 2003). Aceste constatări sugerează că o consecință importantă din punct de vedere biologic a activării CREB indusă de droguri sau stres în cadrul NAc este transcripția crescută a dinorfinei, care declanșează semne cheie ale depresiei. Efectele dinorfinei sunt probabil mediate prin stimularea receptorilor κ-opioizi care acționează pentru a inhiba eliberarea neurotransmițătorilor din neuronii dopaminergici mezolimbi, reducând astfel activitatea neuronilor VTA, așa cum s-a explicat mai sus. Această cale către aversiune pare să fie aport redus de dopamină la NAc, ceea ce ar produce reduceri ale stimulării receptorilor inhibitori ai dopaminei D2, care par esențiale pentru recompensă (Carlezon și Wise, 1996). După cum se explică mai jos, există, de asemenea, dovezi că exprimarea crescută a CREB în NAc crește direct excitabilitatea MSN-urilor (Dong și colab., 2006) în plus față de pierderea inhibiției D2-regluate, ridicând posibilitatea ca efectele multiple să contribuie la răspunsurile aversive.

Expunerea repetată la droguri de abuz poate crește expresia GluR1 în NAc (Churchill și colab., 1999). Creșterea crescută a GluR1 indusă de vectori virali în NAc crește aversiunea la droguri în studiile de condiționare a locului, un tip „atipic” de sensibilizare la droguri (adică, sensibilitate crescută la aspectele aversive, mai degrabă decât cele pline de satisfacții ale cocainei). Acest tratament crește, de asemenea, pragurile ICSS (Todtenkopf și colab., 2006), indicând efecte asemănătoare anhedoniei și disforiei. Interesant este că aceste efecte motivaționale sunt practic identice cu cele cauzate de creșterea funcției CREB în NAc. Aceste asemănări ridică posibilitatea ca ambele efecte să facă parte din același proces mai mare. Într-un scenariu posibil, expunerea la medicamente ar putea declanșa modificări în expresia GluR1 în NAc, ceea ce ar duce la creșteri locale ale expresiei de suprafață a receptorilor AMPA permeabil Ca2+, care ar crește influxul de Ca2+ și ar activa CREB, ducând la modificări ale sodiului. expresia canalului care afectează linia de bază și excitabilitatea stimulată a MSN-urilor în NAc (Carlezon și Nestler, 2002; Carlezon și colab., 2005; Dong și colab., 2006). Alternativ, modificările timpurii ale funcției CREB ar putea precede modificările expresiei GluR1. Aceste relații sunt în prezent în studiu intens în mai multe laboratoare finanțate de NIDA, inclusiv în al nostru.

A. Testarea ipotezei cu electrofiziologie

Un avertisment la ipoteza inhibiției/recompensei este că inhibarea pe scară largă și prelungită a declanșării NAc, ca în studiile de inactivare sau leziuni, nu pare să producă efecte recompensatoare (de ex. Yun și colab., 2004b). Acest lucru ridică posibilitatea că nu inhibarea NAc, per se, codifică recompensa, ci mai degrabă tranziții de la ratele de ardere bazale normale la ratele mai mici care apar atunci când sunt prezenți stimuli de recompensă. Inhibarea prelungită poate degrada informația dinamică codificată în mod normal în depresiunile tranzitorii ale arderii NAc.

Testele bazate pe electrofiziologie ale predicțiilor acestei ipoteze se împart în două categorii de bază. Prima categorie implică manipularea stării comportamentale a unui animal pentru a produce schimbări susținute în răspunsul la stimuli recompensatori, urmate de testarea corelațiilor electrofiziologice ale acestei stări modificate de recompensă. De exemplu, starea precoce de sevraj de la expunerea cronică la psihostimulanți este caracterizată prin anhedonie și lipsa de răspuns la stimulii naturali de recompensă. Ce ar prezice ipoteza inhibiției/recompensei despre starea electrofiziologică a neuronilor NAc în această stare? Predicția majoră este că neuronii NAc ar prezenta scăderi în suprimarea activității produsă în mod normal de expunerea la un stimul plin de satisfacție (de exemplu zaharoză). Din câte știm, acest lucru nu a fost încă investigat. Mecanismele posibile pentru o astfel de scădere a inhibiției, în cazul în care ar avea loc, ar putea include creșteri generale ale excitabilității neuronale produse de orice combinație de modificări ale excitabilității intrinseci (de exemplu, creșterea curenților de Na+ sau Ca2+, scăderea curenților de K+) sau transmisia sinaptică (de exemplu, scăderea concentrației glutamatergice sau creşteri ale transmiterii GABAergice). Pe de altă parte, datele disponibile despre excitabilitatea NAc MSN în timpul sevrajului timpuriu al psihostimulantului sugerează că aceasta este de fapt scăzută în această fază (Zhang și colab., 1998; Hu și colab., 2004; Dong și colab., 2006; Kourrich și colab., 2007). După cum s-a menționat mai sus, este posibil ca o scădere prelungită a excitabilității să poată degrada informațiile legate de recompensă conținute în inhibițiile tranzitorii de declanșare, poate prin crearea unui efect de „pardoseală” și prin reducerea amplorii acestor inhibiții. Această posibilitate rămâne de testat.

Având în vedere legătura aparentă dintre NAc și pallidum ventral în codificarea recompensei (a se vedea mai sus), am prezice că orice modificări de excitabilitate produse de modularea susținută a stării de recompensă a unui animal ar putea fi deosebit de evidente în neuronii striatopalidali / D2. Deși studiul proprietăților fiziologice detaliate ale acestor neuroni a fost dificil în trecut, dezvoltarea recentă a unei linii de șoareci transgenici BAC care exprimă GFP în acești neuroni (Gong și colab., 2003; Lobo și colab., 2006) a făcut posibilă vizualizarea lor în in vitro preparate de felii, facilitând foarte mult potențialul de caracterizare fiziologică a celulelor D2.

A doua categorie de teste bazate pe electrofiziologie implică utilizarea ingineriei genetice (a se vedea mai jos) pentru a modifica expresia funcțională a componentelor cheie ale mașinilor celulare pentru excitabilitatea sau modularea excitabilității în neuronii NAc. În teorie, acest lucru ar putea permite modularea inhibițiilor sau excitațiilor asociate cu recompensă sau, respectiv, aversiunea în neuronii NAc. Având în vedere acest lucru, poate cele mai utile molecule țintă ar fi cele care participă la modularea dependentă de activitate a excitabilității neuronale, mai degrabă decât la menținerea ratelor bazale de ardere. Aceste ținte ar oferi probabil o oportunitate mai bună de modulare a răspunsului la stimuli decât ținte mai generale (de exemplu, subunități ale canalului Na+), permițând astfel evaluarea ipotezei inhibiției/recompensei. De exemplu, frecvența de declanșare a neuronilor activi poate fi controlată de diferite conductanțe ionice care produc spike after-hiperpolarizations (AHP). Prin țintirea neuronilor NAc cu manipulare genetică (sau chiar farmacologică) care vizează canalele care produc AHP, este posibil să se scadă amploarea răspunsurilor excitatoare legate de aversiune la acești neuroni și, astfel, să se testeze dacă această schimbare fiziologică se corelează cu un comportament redus. indici de aversiune.

B. Testarea ipotezei cu farmacologie comportamentală

Unul dintre cele mai evidente teste farmacologice ar determina dacă șobolanii se auto-administrează agonişti de tipul dopaminei D2 direct în NAc. Interesant, lucrările anterioare indică faptul că, în timp ce șobolanii se auto-administrează combinații de agonişti asemănători D1 și D2 în NAc, ei nu se auto-administrează singuri niciuna dintre componentele medicamentului, cel puțin la dozele testate (Ikemoto și colab., 1997). În timp ce la suprafață, această descoperire ar putea părea să invalideze ipoteza noastră de lucru, dovezile electrofiziologice sugerează că co-activarea receptorilor D1 și D2 pe neuronii NAc poate, în anumite condiții, să provoace o reducere a excitabilității membranei lor, care nu este observată ca răspuns la nici unul. agonist singur (O'Donnell și Grace, 1996). În plus, este nevoie de mai multă muncă pentru a studia efectele comportamentale ale microinfuziilor intra-NAc ale agoniştilor GABA; din punct de vedere istoric, această lucrare a fost împiedicată de solubilitatea slabă a benzodiazepinelor - despre care se știe că creează dependență (Griffiths și Ator, 1980) în ciuda tendinței lor de a scădea funcția dopaminei în NAc (Lemn, 1982; Finlay și colab., 1992: Murai și colab., 1994) — și numărul relativ mic de cercetători care folosesc proceduri de microinjecție cerebrală împreună cu modele de recompensă. Încă alte modalități de testare a ipotezei noastre ar fi să studiem efectele manipulărilor în zonele creierului în aval de MSN-urile care conțin receptorii D2. Din nou, dovezile timpurii sugerează că recompensa este codificată prin activarea pallidumului ventral, o consecință presupusă a inhibării MSN-urilor căii indirecte (Tindell și colab., 2006).

C. Testarea ipotezei cu inginerie genetică

Dezvoltarea tehnicilor de inginerie genetică care să permită direcția mutațiilor inductibile sau condiționate în anumite zone ale creierului va fi un instrument important cu care să ne testăm ipotezele. Șoarecii cu deleția constitutivă a GluRA (o nomenclatură alternativă pentru GluR1) prezintă multe modificări ale sensibilității la medicamentele de abuz (Vekovischeva și colab., 2001; Dong și colab., 2004; Mead și colab., 2005, 2007), dintre care unele sunt în concordanță cu ipoteza noastră de lucru, iar altele nu. Pierderea GluR1 la începutul dezvoltării ar putea modifica dramatic capacitatea de răspuns la numeroase tipuri de stimuli, inclusiv droguri de abuz. În plus, acestor șoareci mutanți GluR1 le lipsește proteina în tot creierul, în timp ce cercetarea analizată aici se concentrează pe mecanismele care apar în NAc. Aceste puncte sunt deosebit de importante deoarece pierderea GluR1 în alte regiuni ale creierului ar fi de așteptat să aibă efecte dramatice și uneori foarte diferite asupra comportamentelor legate de abuzul de droguri. Ca doar un exemplu, am arătat că modularea funcției GluR1 în VTA exercită efectul opus asupra răspunsurilor la medicamente în comparație cu modularea GluR1 în NAbc (Carlezon și colab., 1997; Kelz și colab., 1999). Descoperirile la șoarecii cu deficit de GluR1 nu sunt în contradicție cu constatările combinate din NAc și VTA: șoarecii mutanți GluR1 constitutivi sunt mai sensibili la efectele stimulatoare ale morfinei (un efect care ar putea fi explicat prin pierderea GluR1 în NAc) , dar nu dezvoltă creșteri progresive ale răspunsului la morfină (un efect care ar putea fi explicat prin pierderea GluR1 în VTA) testarea are loc în condiții care promovează sensibilizarea și implică regiuni suplimentare ale creierului. În consecință, trebuie să fim precauți în alocarea interpretărilor spațiale și temporale datelor de la șoareci knockout constitutivi: literatura de specialitate devine plină de exemple de proteine ​​care au efecte dramatic diferite (și uneori opuse) asupra comportamentului, în funcție de regiunile creierului studiate (vezi Carlezon și colab., 2005).

Studiile preliminare de la șoareci cu expresia inductibilă a unei forme dominant-negative de CREB - o manipulare care reduce excitabilitatea MSN-urilor NAc - sunt hipersensibile la efectele gratificante ale cocainei, fiind în același timp insensibile la efectele aversive ale unui agonist κ-opioid (DiNieri și colab., 2006). Deși aceste constatări sunt în concordanță cu ipoteza noastră de lucru, studii suplimentare (de exemplu, electrofiziologia) ar putea ajuta la caracterizarea bazei fiziologice a acestor efecte. Indiferent, o capacitate crescută de a controla spațial și temporal expresia genelor care reglează excitabilitatea MSN-urilor NAc va permite teste progresiv mai sofisticate ale ipotezei noastre de lucru.

Finanțat de Institutul Național pentru Abuzul de Droguri (NIDA) acordă DA012736 (către WAC) și DA019666 (către MJT) și un profesor McKnight-Land Grant (către MJT). Mulțumim lui MJ Kaufman, B. deB. Fredrick și SS Negus pentru permisiunea de a cita date nepublicate din studiile lor de imagistică cerebrală la maimuțe.