Proc Natl Acad Sci SUA A. 2007 Mar 20; 104 (12): 5181-6. Epub 2007 Mar 9.
Ventura R, Morrone C, Puglisi-Allegra S.
Sursă
Fundația Santa Lucia, Centrul European pentru Cercetări Brainice (CERC), Via del Fosso di Fiorano 65, 00143 Roma, Italia. [e-mail protejat]
Abstract
Dovezi recente sugerează că stimulii recompensați și aversivi afectează aceleași zone ale creierului, inclusiv cortexul prefrontal medial și nucleul accumbens. Deși nucleul accumbens este cunoscut că răspunde la stimuli semnificativi, indiferent de valența lor hedonică, cu eliberare selectivă sporită a dopaminei, se cunoaște puține despre rolul cortexului prefrontal în motivația de recompensă și aversiune sau despre neurotransmițătorii implicați. Aici descoperim că epuizarea selectivă a norepinefrinei în cortexul prefrontal medial al șoarecilor a eliminat creșterea eliberării norepinefrinei prin cortexul prefrontal și dopamina prin nucleul accumbens indus de alimente, cocaină sau clorură de litiu și a afectat condiționarea locului indusă atât de litiu (aversiune) și alimente sau cocaină (preferință). Aceasta este o dovadă că transmisia prefrontală a norepinefrinei corticale este necesară pentru atribuirea de motivație de saliență atît a stimulilor legați de recompensă, cît și aversiunii, prin modularea dopaminei în nucleul accumbens, o zonă a creierului implicată în toate comportamentele motivaționale.
Animalele, precum și oamenii au tendința de a căuta recompense și de a evita pedepsele. Acest comportament clar adaptiv presupune capacitatea de a reprezenta valoarea stimulatoarelor de recompensare și de pedepsire, de a stabili predicții despre ele și de a folosi aceste predicții pentru a ghida comportamentul (1). În măsura în care emoțiile pot fi definite ca "state provocate de întăriri (recompense și pedepsiști)" (2), înțelegerea domeniilor creierului implicate în procesarea stimulentelor stimulative motivante sau aversive poate fi relevantă pentru înțelegerea numeroaselor deficiențe emoționale la om.
Datele recente indică faptul că nucleul accumbens (NAc) și cortexul prefrontal (pFC) constituie un substrat comun pentru procesarea atât a stimulilor stimulatori cât și a celor stimulatori (3-7). Stratul Ventral (sau NAc) este implicat în procesarea informațiilor care stau la baza controlului motivator al comportamentului orientat spre țintă, iar studiile la om și la animale susțin un rol general în această zonă a creierului în procesarea atât a stimulilor stimulativi cât și a celor recompensați, indiferent de valență (3-8 ).
Mai mult, un număr mare de dovezi sugerează că PFC este direct implicat în comportamentul orientat spre scop, precum și în procesarea afectivă (1, 9). Cu toate acestea, deși transmisia de dopamină în NAc a fost propusă pentru a media un proces comun de "saliență motivațională" în valență pozitivă și negativă (3, 6), rolul PFC în acest proces și substratul neurochimic implicat sunt încă necunoscute.
Transmiterea de norepinefrină în pFC este stimulată de stimuli aversivi (10, 11) și de stimulente apetisante aversive și condiționate (12, 13). În plus, sa demonstrat recent că norepinefrina în mediul pFC (mpFC) a fost implicată în efectele recompensării unor medicamente abuzate frecvent prin acțiunea sa modulativă asupra eliberării dopaminei în NAc (14, 15). Acest lucru sugerează că transmisia coronariană prefrontală a norepinefrinei se angajează în dopamină acumbalată pentru a procesa stimulente motivante motivante.
Aici, folosind șoareci, ne-am propus să evaluăm dacă sistemul dopaminic cortic norepinefrină / mesoaccumbens prefrontal este un substrat neuronal comun implicat în procesarea stimulilor pozitiv și negativ afectiv. În special, am investigat dacă norepinefrina în mpFC, prin acțiunea sa modulativă asupra sistemului mezolimbic dopaminergic, este necesară pentru atribuirea salienței motivaționale stimulilor de recompensă și aversiune.
Deoarece experiența este un determinant major al impactului motivațional al oricărui stimul dat (7), am evaluat efectele primei expuneri asupra stimulării stimulentelor naturale (hrană plăcută, ciocolate de lapte) și farmacologice (cocaina) și unui stimulent farmacologic aversiv [clorură de litiu (LiCl)] asupra norepinefrinei corticale prefrontale și eliberării de dopamină acumbalată prin microdializă intracerebrală. În plus, pentru a determina dacă transmisia prefrontală a norepinefrinei determină creșterea debitului de dopamină acumulată indusă de prima expunere la acești stimuli motivaționali, am evaluat, de asemenea, efectele epuizării selective a norepinefrinei în mpFC asupra eliberării dopaminei în NAc și asupra eliberării norepinefrinei în mpFC indusă de prima expunere la acești stimuli.
În cele din urmă, am investigat efectele epuizării prefrontale selective noradrenergice asupra preferinței locului condiționat (CPP) indusă de ciocolată și cocaină și asupra aversiunii condiționate (CPA) indusă de LiCl. O procedură de condiționare a locului a fost aleasă pentru acest studiu, deoarece a permis evaluarea achiziționării de proprietăți apetitoare și aversive condiționate de stimulente asociate cu recompense primare și evenimente aversive și pentru că un număr mare de dovezi arată că este o măsură fiabilă a proceselor care stau la baza motivația de atribuire a salienței stimulilor (3, 16).
REZULTATE
Experiment 1.
Pentru a evalua dacă prima expunere atât la stimulentele recompensatoare, cât și la cele aversive afectează fluxul de norepinefrină prefrontală și acumularea de dopamină, am evaluat, prin microdializa intracerebrală, efectele consumului sistemic de cocaină sau LiCl și ciocolată asupra eliberării norepinefrinei în MPFC și ieșirea dopaminei în NAc. Mai mult decât atât, pentru a stabili dacă transmisia corticală noradrenergică este necesară pentru fluxul de dopamină acumulat indus de prima expunere la acești stimuli motivaționali, am evaluat efectele depleției selective noradrenergice asupra răspunsului acumulat de dopamină indus de cocaină, ciocolată și LiCl. Cocaina, ciocolata și LiCl au produs o creștere dependentă de timp a ieșirii norepinefrinei în mpFC a grupurilor tratate în mod fals, atingând o creștere maximă de ≈200% la 40 min, ≈70% la 120 min și ≈100% la 60 min, respectiv (figura 1a). Deși eliberarea crescută a norepinefrinei în pFC ca răspuns la cocaină a fost raportată pe scară largă, după cunoștințele noastre, acesta este primul raport al creșterii norepinefrinei crescută indusă de prima expunere la ciocolată sau LiCI sistemic în mpFC. Acești stimuli au produs, de asemenea, o creștere paralelă dependentă de timp a fluxului de dopamină în NAc a animalelor tratate cu ficat (Fig. 1b), în concordanță cu opinia că acest domeniu joacă un rol major în procesarea stimulilor specifici indiferent de valența lor (3 , 6). Efectele acestei epuizări asupra eliberării norepinefrinei în mpFC au fost, de asemenea, evaluate. Depleția de norepinefrină prefrontală a fost obținută prin epuizarea neurotoxică selectivă a aferente corticale de norepinefrină prefrontală (grupuri epuizabile cu norepinefrină) în mpFC după protejarea dopaminei printr-un inhibitor selectiv de absorbție. Această metodă a determinat o epuizare profundă a nivelelor de norepinefrină (≈90%), lăsând nivelurile țesuturilor de dopamină practic neafectate. Animalele de control (grupurile tratate în mod fals) au fost supuse aceluiași tratament ca șoarecii cu deficit de norepinefrină dar au primit vehicul intracerebral. (Nivelurile de țesut de norepinefrină au fost după cum urmează: grupul tratat cu ficat, 698 ± 26 ng / g țesut umed, grupul epuizat cu norepinefrină, 63 ± 17 ng / g țesut umed. 203 ng / g țesut umed, grupul epuizat cu norepinefrină, 18 ± 189 ng / g țesut umed.)
Fig. 1.
Depleții de norepinefrină corticală frontală pe norepinefrină extracelulară în mpFC și dopamină în NAc. Norepinefrina extracelulară (NE) în mpFC (a) și dopamina (DA) în NAc (b) ale animalelor tratate cu fals sau norepinefrină injectate cu ser fiziologic, (mai mult ...)
Depleția selectivă a norepinefrinei în mpFC a diminuat creșterea dopaminei și a eliberării coronale norepinefrine prefrontale induse de ambele medicamente și ciocolată (Fig. 1), deși nu a afectat în mod semnificativ dopamina bazică extracelulară în NAc (grupul tratat cu ficat, 1.35 ± 0.15 pg per 20 ± 1.29 ± 0.18 pg per 20 μl) sau norepinefrina extracelulară bazală în mpFC (grupul tratat în mod fals, 1.31 ± 0.18 pg pe 20 μl, grupul deficiență de norepinefrină, 1.26 ± 0.17 pg pe 20 μl). Valorile medii bazale ale dopaminei în NAc și norepinefrinei în mpFC pentru fiecare grup [salină, cocaină (20 mg / kg), LiCl (3 meq / kg) și ciocolată]
Rezultatele noastre indică faptul că transmisia intactă noradrenergică în cadrul MPFC este o condiție necesară pentru stimularea eliberării dopaminei indusă atât de stimulentele recompensatoare, cât și de cele aversive din cadrul NAc, sugerând astfel puternic rolul său important în manifestarea motivațională.
Experiment 2.
Pentru a investiga dacă transmisia prefrontală a norepinefrinei este necesară pentru a obține proprietățile apetisante și aversive condiționate de stimulentele asociate cu recompensele primare și evenimentele aversive, am evaluat efectele epuizării selective a norepinefrinei prefrontale asupra condiționării locului.
Depleția noradrenergică prefrontală a eliminat CPP indusă de cocaină și ciocolată, precum și CPA indusă de LiCl. Astfel, deși animalele tratate cu ficat au arătat o preferință semnificativă pentru compartimentul cuplat cu cocaină sau ciocolată și o aversiune semnificativă față de compartimentul pereche LiCl (Fig. 2a), animalele epuizabile cu norepinefrină nu au arătat nici o preferință pentru nici un compartiment (Figura 2b ).
Fig. 2.
Depleție de norepinefrină corticală frontală la condiționarea locului. Efectele consumului de alimente (1 g de ciocolată cu lapte; grup tratat fals, n = 8; grup epuizat cu norepinefrină, n = 8) și injecție sistemică (ip) de soluție salină (Sal) (grup tratat fals, (mai mult ...)
Rețineți că în experimentele preliminare am observat că atât CPP, cât și CPA ale animalelor tratate în mod fals au fost indistinguizabile de cele ale animalelor naive. Animalele care au experimentat împerecherea în ambele compartimente nu au avut nici o preferință pentru nici un compartiment, indiferent de starea de leziune (falsă tratată sau norepinefrină epuizată). Comportamentul animalelor epuizate cu norepinefrină tratate cu cocaină, ciocolată sau LiCl a fost similar cu cel al animalelor care au experimentat numai soluția vehiculului în timpul antrenamentului; adică nu au avut nici o preferință pentru nici un compartiment.
DISCUŢIE
Aici prezentăm dovezi că transmisia prefrontală a norepinefrinei corticale, prin modularea dopaminei în NAc, este o condiție necesară pentru atributul motivator de motivație atât pentru stimulii de recompensă cât și pentru aversiune.
În primul rând, deoarece experiența anterioară reprezintă un factor determinant al impactului motivațional al oricărui stimul dat (7), am evaluat, prin microdializa intracerebrală, efectele primei expuneri la cocaină sistemică sau LiCl, precum și efectele consumului de ciocolată asupra norepinefrinei sau dopaminei în mpFC și respectiv NAc. Cocaina, ciocolata și LiCl au produs o creștere dependentă de timp a dopaminei acumulate, precum și a fluxului de norepinefrină prefrontală al grupurilor tratate cu ficuie. O creștere semnificativă a depășirii norepinefrinei a fost evidentă în MPFC a animalelor tratate în condiții de simetrie în intervalul 20 min de primire a ciocolatei; depășirea ulterioară a revenit la nivelurile inițiale și a fost urmată de o creștere mare susținută. Deși această creștere indusă de ciocolată bifazică a norepinefrinei în mpFC nu a paralel cu creșterea dopaminei în NAc, creșterea inițială a fost probabil legată de impactul alimentelor gustoase și de creșterea dopaminei în NAc. Pe de altă parte, cea de-a doua creștere mare ar putea reprezenta o corelație neurochimică a excitației corticale necesare procesării informațiilor spațiale legate de căutarea și localizarea recompensei alimentare (17). De fapt, sa sugerat că creșterea debitului de norepinefrină servește la semnalarea prezenței stimulilor cu o înaltă importanță motivațională (17). Astfel, acest debit crescut de norepinefrină ar putea permite atenția selectivă necesară pentru a căuta alimente gustoase suplimentare și ar putea ajuta la obținerea unor proprietăți apetitoare condiționate de stimuli legați de alimente. Cu toate acestea, efectele postingestice ale consumului de alimente asupra norepinefrinei nu pot fi excluse.
Deși a fost raportată pe scară largă eliberarea sporită a dopaminei în NAc indusă de stimulente recompensatoare sau aversive și creșterea eliberării de norepinefrină în pFC ca răspuns la cocaină, acesta este primul raport referitor la creșterea fluxului de norepinefrină indusă de expunerea la ciocolată sau LiCl în mpFC. Cel mai important, arătăm aici că transmisia coronală noradrenergică prefrontală este necesară pentru fluxul de dopamină acumbalat indus de prima expunere la acești stimuli motivaționali. De fapt, nici o crestere semnificativa atat a norepinefrinei prefrontale, cat si a fluxului de dopamina acumulata, indusa de acesti stimuli, a fost evidenta la soarecii cu deficit de norepinefrina. Norepinefrina în mpFC ar putea activa eliberarea dopaminei de mezoaccumbeni printr-o proiecție corticală prefrontală excitatorie la celule dopaminice din zona tegmentală ventriculară (18, 19) și / sau prin proiecții glutamatergice corticoaccumbale (20). Mai mult decât atât, un rol pentru proiecțiile pFC la coeruleus locus în exercitarea unei influențe excitatorii poate fi luat în considerare deoarece acest nucleu sa dovedit a activa neuronii dopaminergici din zona tegmentală ventriculară (21-23), ceea ce ar putea duce la creșterea eliberării dopaminei în NAc.
Astfel, rezultatele noastre, in acord cu rapoartele anterioare, arata ca atat stimulentele neconditionate, cat si stimulii aversivi cresc fluxul norepinefrinei in mpFC (10-15), precum si eliberarea dopaminei in NAc (3, 24). Cel mai important, totuși, ele demonstrează că transmisia intactă noradrenergică în cadrul mpFC este o condiție necesară pentru stimularea eliberării dopaminei indusă atât de stimulente farmacologice cât și de stimuli naturali aversivi în cadrul NAc. Prin urmare, ele indică norepinefrina prefrontală și cumbală transmiterea dopaminei ca sistem neuronal, a cărui activare prin stimulente necondiționate de recompensare și aversivă este probabil un substrat pentru saliență motivațională. Această viziune este susținută de rezultatele experimentărilor comportamentale asupra efectelor epuizării norepinefrinei prefrontale asupra condiționării locului indusă de cocaină, ciocolată sau LiCl.
Astfel, cea de-a doua constatare importantă a acestui studiu este că depleția norepinefrinei corticale prefrontale afectează atât CPP indus de cocaină sau alimente, cât și CPA indusă de LiCl. Deși animalele tratate în mod obișnuit au arătat o preferință semnificativă pentru compartimentul asociat cu cocaină sau ciocolată și o aversiune semnificativă față de compartimentul pereche cu LiCl, animalele epuizabile cu norepinefrină nu au arătat nici o preferință pentru nici un compartiment, demonstrând astfel că transmisia intactă prefrontal cortic norepinefrină este necesară pentru obținerea de proprietăți condiționate de stimulente asociate cu evenimente primordiale de recompensare sau aversiv într-o procedură de condiționare a locului.
Rezultatele prezente indică faptul că, la șoarecii cu deficit de noradrenalină corticală prefrontală, lipsa eliberării de norepinefrină indusă prin expunerea la stimulente recompensatoare și aversive (stimul cronică, aliment sau LiCl) a împiedicat atribuirea motivării motivaționale stimulului condiționat (modelul spațial) sesiunile de asociere. De asemenea, rețineți că epuizarea norepinefrinei prefrontale nu a interferat nici cu procesele asociative, nici cu cele mnemonice deoarece, așa cum sa arătat anterior, animalele epuizate cu norepinefrină s-au dovedit capabile să învețe o sarcină de evitare pasivă (15) și să asocieze contextul cu efectele medicamentului (14). Cu toate acestea, este necesară o investigație suplimentară pentru a înțelege natura exactă a deficiențelor animalelor prefrontale cu deficit de norepinefrină corticală.
Transmiterea dopaminergică în cadrul NAc este considerată ca mediatizând impactul hedonic al recompensei sau anumite aspecte ale învățării pentru recompense (a se vedea referința 25 pentru revizuire). Rezultatele noastre, în acord cu o altă viziune (3), arată că transmisia dopaminei în NAc joacă un rol atât în comportamentul pozitiv, cât și în cel aversiv motivat; cel mai important, totuși, ele demonstrează că acest proces motivațional este guvernat de norepinefrina corticală prefrontală. De fapt, depleția selectivă a norepinefrinei prefrontale produce blocul CPA indus de CPC indusă de cocaină sau ciocolată și CPA indusă de LiCl și afectarea eliberării dopaminei în NAc indusă de acești stimuli semnificativi la șoarecii de control, demonstrând astfel că transmisia noradrenergică prefrontală prin modulare de eliberare a dopaminei în cadrul NAc, este o condiție necesară pentru procesarea motivantă a stimulilor atât pentru raportare, cât și pentru aversiune.
Luate impreuna, rezultatele prezente din experimentele comportamentale si de microdializa demonstreaza ca transmisia prefrontala a norepinefrinei nu numai ca mediaza proprietatile satisfacatoare ale medicamentelor frecvent abuzate, asa cum a sugerat studiile anterioare (14, 15), dar este necesara atribuirii motivative a saliencei atat pentru recompensa si aversiune, care demonstrează în continuare că medicamentele dependente, precum și stimulii farmacologice aversivi, exploatează același mecanism neurobiologic ca și stimulii naturali.
În concluzie, datele noastre extind constatările anterioare care indică sistemul dopaminergic mezolimbic ca un "sistem de saliență" implicat în toate comportamentele motivaționale (3, 6, 26). Ei demonstrează, de asemenea, că acest sistem se află sub controlul cortical prefrontal al norepinefrinei, susținând astfel ideea că stimulentele recompensatoare și aversive afectează căile similare în SNC (7).
Rezultatele noastre oferă informații despre neurobiologia recompensei și aversiunii, deoarece ele arată că procesarea atât a stimulilor stimulativi atât de recompensați și aversivi implică aceleași zone ale creierului; adică, aceștia indică transmiterea dopaminergică noradrenergică și cumbală dopaminergică ca sistem neuronal comun. Înțelegerea sistemelor neurotransmițătorilor activate de stimulenți emoționali sau de stimulente aversive și mecanismele lor moleculare va contribui la furnizarea unei baze pentru elucidarea funcționării sistemelor neuronale implicate în emotiile pozitive și negative.
MATERIALE SI METODE
Animale.
Șoarecii masculi din tulpina C57BL / 6JIco consangvinizată (Charles River Laboratories, Wilmington, MA), care sunt utilizați în mod obișnuit în fenotipărirea neurocomportamentală, săptămâni 8-9 vechi la momentul experimentelor, au fost găzduiți așa cum s-a descris anterior (14, 15). Fiecare grup experimental a constat din șase până la opt animale. Toate experimentele au fost efectuate în conformitate cu legislația națională italiană (Decreto Legislative nr. 116, 1992) care reglementează utilizarea animalelor pentru cercetare.
Droguri.
S-au achiziționat de la Sigma-Aldrich (St. Louis, MO), hidrat de clor, 6-hidroxidopamină (6-OHDA), GBR 12909, clorhidrat de cocaină și LiCI. S-au dizolvat cocaină (20 mg / kg), LiCl (3.0 meq / kg), hidrat de cloral (350-450 mg / kg) și GBR 12909 (15 mg / kg) volumul de 0.9 ml / kg. 10-OHDA a fost dizolvat în soluție salină conținând metabisulfit de sodiu (6 M). Pentru experimentele alimentare, recompensa a fost ciocolata cu lapte (0.1 g, Nestlé, Vevey, Elvetia).
Microdializă.
Animalele au fost anesteziate cu hidrat de cloral (450 mg / kg), montat într-un cadru stereotaxic (David Kopf Instruments, Tujunga, CA) echipat cu un adaptor pentru șoarece și implantat unilateral cu o canulă de ghidare (oțel inoxidabil, diametrul exterior al axului 0.38 mm , Metalant AB, Stockholm, Suedia) în mpFC sau în NAc (14, 15). Lungimea canulei de ghidare a fost de 1 mm pentru mpFC și 4.5 mm pentru NAc. Canula de ghidare a fost fixată cu adeziv epoxidic, iar cimentul dentar a fost adăugat pentru o stabilizare ulterioară. Coordonatele din bregma [măsurate conform metodelor lui Franklin și Paxinos (27)] au fost după cum urmează: + 2.52 anteroposterior și 0.6 lateral pentru mpFC și + 1.60 anteroposterior și 0.6 lateral pentru NAc [mai ales incluzând subdiviziunea coajă (27)]. Sonda (lungimea membranei de dializă 2 mm pentru mpFC și 1 mm pentru NAc și diametrul exterior al 0.24 mm, MAB 4 sonda de microdializă cuprophană, Metalant AB) a fost introdusă 24 h înainte de experimentele de microdializă. Animalele au fost ușor anesteziate cu hidrat de cloral (350 mg / kg) pentru a facilita introducerea manuală a sondei de microdializă în canula de ghidare. Animalele au fost returnate în cuștile lor. Țeava de ieșire și de intrare a sondei a fost protejată de Parafilm aplicat local. Membranele au fost testate pentru recuperarea in vitro a dopaminei și norepinefrinei (recuperarea relativă a fost următoarea: dopamina, 10.7 ± 0.82%, norepinefrină, 12.2 ± 0.75%; n = 20) în ziua precedentă utilizării pentru a verifica recuperarea.
Sonda de microdializă a fost conectată la o pompă CMA / 100 (Carnegie Medicine, Stockholm, Suedia) prin tubulatură PE 20 (Metalant AB) și un cuplu cu cuplu ultralivel pivotant lichid cu două canale (model 375 / D / 22QM; Instech Laboratories, Plymouth Meeting, PA) pentru a permite libera circulație. Lichidul cefalorahidian artificial (147 mM NaCI / 1 mM MgCL / 1.2 mM CaCl2 / 4 mM KCl) a fost pompat prin sonda de dializă la un debit constant de 2 μl / min. Experimentele au fost efectuate la 22-24 de ore după plasarea sondei. Fiecare animal a fost plasat într-o cușcă circulară prevăzută cu echipamente de microdializă (Instech Laboratories) și cu așternut în cușcă acasă pe podea. Perfuzia de dializă a fost începută 1 oră mai târziu. După începerea perfuziei de dializă, șoarecii au fost lăsați neperturbați timp de ± 2 ore înainte de colectarea probelor de bază. Concentrația medie a celor trei probe colectate imediat înainte de tratament (variație <10%) a fost luată ca concentrație bazală. Înainte de începerea experimentelor de microdializă, șoarecii au fost repartizați la unul dintre diferitele tratamente (ser fiziologic, cocaină, ciocolată sau LiCl) din cadrul fiecărui grup (tratat cu fals sau norepinefrină epuizată). Pentru experimentele cu alimente, animalele au fost plasate într-un program de privare a alimentelor (28) cu 4 zile înainte de începerea experimentelor.
Dialysatul a fost colectat la fiecare 20 min pentru 120 (pentru grupurile de cocaină și LiCl) sau 160 (pentru grupurile alimentare) min. Sunt raportate numai datele de la șoareci cu o canulă corect plasată. Plasările au fost judecate prin colorarea cu albastru de metil. Douăzeci de microlitri de probe de dializat au fost analizate prin HPLC. Restul 20 μl a fost păstrat pentru o posibilă analiză ulterioară. Concentrațiile (pg per 20 μl) nu au fost corectate pentru recuperarea sondei. Sistemul HPLC a constat dintr-un sistem HPLC Alliance (Waters, Milford, MA) și un detector coulometric (model 5200A, Coulochem II, ESA, Chelmsford, MA) furnizat cu o celulă de condiționare (M 5021) . Celula de condiționare a fost setată la 5011 mV, electrodul 400 a fost setat la 1 mV, iar electrodul 200 a fost setat la -2 mV. A fost utilizată o coloană Nova-Pack C250 (18 x 3.9 mm; Waters) menținută la 150 ° C. Viteza de curgere a fost 33 ml / min. Faza mobilă a fost descrisă anterior (1.1, 14). Limita de detectare a testului a fost 15 pg.
Scăderea norepinefrinei în mpFC.
Anestezia și setul chirurgical sunt descrise mai sus. Animalele au fost injectate cu GBR 12909 (15 mg / kg) 30 min înainte de microinjecția 6-OHDA pentru a proteja neuronii dopaminergici. Injectarea bilaterală a 6-OHDA (1.5 μg pe 0.1 μl pentru 2 min pentru fiecare parte) a fost făcută în mpFC [coordonatele au fost + 2.52 anteroposterior, ± 0.6 lateral și -2.0 ventral față de bregma (27)] printr- canulă (diametrul exterior 0.15 mm, Unimed, Lausanne, Elveția) conectată la o seringă 1-μl printr-un tub din polietilenă și condusă de o pompă CMA / 100. Canula a fost lăsată la locul ei pentru o perioadă suplimentară de 2 min după sfârșitul perfuziei. Animalele tratate cu sham au fost supuse aceluiași tratament, dar au primit vehicul intracerebral. Animalele au fost folosite pentru microdializa sau experimente comportamentale 7 zile după operație.
Nivelurile de norepinefrină și de țesut dopaminic în mpFC au fost evaluate așa cum s-a descris anterior (14, 15) pentru a evalua gradul de epuizare.
Amenajarea locului.
Experimentele comportamentale au fost efectuate utilizând un aparat de condiționare a locului (14, 15, 29). Aparatul cuprindea două camere gri din plexiglas (15 × 15 × 20 cm) și o alee centrală (15 × 5 × 20 cm). Două uși glisante (4 × 20 cm) au conectat aleea la camere. În fiecare cameră au fost utilizate ca stimuli condiționați două paralelipipede triunghiulare (5 × 5 × 20 cm) din plexiglas negru și dispuse în diferite modele (care întotdeauna acoperă aceeași suprafață a camerei). Animalele au fost folosite pentru experimente comportamentale 7 zile după operație. Înainte de condiționare, șoarecii au fost repartizați la unul dintre diferitele tratamente (salină, cocaină, ciocolată sau LiCl) în fiecare grup (tratat în mod obișnuit sau cu norepinefrină epuizată).
Procedura de antrenament pentru condiționarea locului a fost descrisă anterior (14, 15). Pe scurt, în ziua 1 (pretest), șoarecii au fost liberi să exploreze întregul aparat pentru 20 min. În timpul următoarelor zile 8 (faza de condiționare), șoarecii au fost restricționați zilnic pentru 40 min alternativ într-una din cele două camere. Pentru condiționarea locului cu stimuli farmacologici, unul dintre modele a fost asociat consecutiv cu soluție salină și celălalt cu cocaină (20 mg / kg ip, CPP) sau LiCl (3.0 meq / kg ip, CPA) în timpul fazei de condiționare. Aceste doze au fost alese pe baza studiilor anterioare care arată că șoarecii C57BL / 6JIco prezintă un CPP mai puternic la o doză de cocaină de 20 mg / kg (30, 31) și o tendință spre aversiune în testul CPA la o doză de LiCl de 3.0 meq / kg (32). Pentru animalele din grupul martor, ambele camere au fost asociate cu soluție salină. Pentru CPP cu alimente, unul dintre modele a fost asociat consecvent cu alimentele standard (1 g de dietă standard de șoarece), iar cealaltă cu alimente gustoase (1 g de ciocolată de lapte). Animalele au fost plasate într-un program de restricționare a alimentelor (28) 4 zile înainte de începerea condiționării. Acest program a durat toată condiționarea.
Pentru toate experimentele de condiționare a locului, perechile au fost echilibrate astfel încât pentru jumătate din fiecare grup experimental stimulul necondiționat (cocaină, ciocolată sau LiCl) a fost asociat cu unul dintre cele două tipare; pentru cealaltă jumătate a fiecărui grup, stimulul necondiționat a fost asociat cu celălalt model. Testarea expresiei CPP sau CPA a fost efectuată în ziua 10 utilizând procedura de testare preliminară. Datele comportamentale au fost colectate și analizate de sistemul de urmărire video complet automatizat EthoVision (Noldus, Wageningen, Olanda). Pe scurt, sistemul experimental este înregistrat de o cameră video CCD. Semnalul este apoi digitalizat (de un dispozitiv hardware numit frame grabber) și transmis în memoria computerului. Ulterior, datele digitale sunt analizate prin intermediul software-ului EthoVision pentru a obține „timpul petrecut” (în secunde), care este utilizat ca date brute pentru scorurile de preferință în fiecare sector al aparatului de către fiecare subiect.
Statistici.
Amenajarea locului.
Pentru experimentele de condiționare a locului, s-au efectuat analize statistice prin calcularea timpului (în secunde) petrecut în compartimentele centru (centru), compartimente de combinație medicament / pereche de ciocolată (pereche) și salină / pereche standard alimentat (Neparat) în ziua testului. În cazul animalelor care au primit pereche de seringi cu ambele compartimente, compartimentul cuplat a fost identificat ca primul care a fost expus.
Efectele epuizării selective prefrontale a norepinefrinei corticale asupra condiționării locului.
Datele obținute de la experimentele de condiționare a locului au fost analizate prin utilizarea măsurilor repetate ANOVA cu unul dintre factori (pretratament, două nivele: tratat fals și norepinefirină epuizată) și unul în interiorul factorului (pereche, trei nivele: Centru, asociat și Neparat) salin / soluție salină, soluție salină / cocaină (20 mg / kg), soluție salină / LiCl (3 meq / kg) și alimente / ciocolată standard. Deoarece comparațiile importante sunt cele dintre compartimentele cuplate și cele nereparate, comparațiile medii ale timpului petrecut în aceste camere au fost făcute prin utilizarea măsurătorilor repetate ANOVA în cadrul fiecărui grup.
ANOVA cu două căi a dezvăluit o interacțiune semnificativă de pretratare × asociere pentru cocaină [F (2, 28) = 3.47; P <0.05], LiCI [F (2, 28) = 4.55; P <0.05] și ciocolată [F (2, 28) = 3.5; P <0.05].
ANOVA cu măsuri repetate în cadrul fiecărui grup a dezvăluit un efect semnificativ al factorului de împerechere numai pentru animalele tratate fals, injectate cu cocaină [F (1, 14) = 24.3; P <0.0005], LiCI [F (1, 14) = 10.3; P <0.01], sau ciocolată [F (1, 14) = 7.31; P <0.05].
Reducerea norepinefrinei în mpFC.
Efectele epuizării norepinefrinei prefrontale asupra nivelurilor tisulare de dopamină și norepinefrină în mpFC au fost analizate prin ANOVA cu două căi. Factorii au fost după cum urmează: leziune (două niveluri: tratată fals și norepinefrină epuizată) și experiment (două niveluri: experiment comportamental și experimente de microdializă). Comparații individuale între grupuri au fost efectuate atunci când a fost adecvat prin testul post hoc, testul Duncan cu interval multiplu. Au fost efectuate analize statistice pe date din experimente comportamentale și de microdializă. ANOVA bidirecțională pentru efectele epuizării prefrontale a norepinefrinei asupra nivelului țesutului de dopamină și norepinefrină în mpFC a arătat un efect de leziune semnificativ numai pentru norepinefrină [F (1, 188) = 2.02; P <0.0005], dar fără efecte experimentale.
Microdializă.
Au fost efectuate analize statistice pe date brute (concentrații de pg la 20 μl). Efectele epuizării prefrontale a norepinefrinei asupra eliberării de norepinefrină în mpFC sau asupra fluxului de dopamină în NAc a animalelor provocate cu cocaină (20 mg / kg) sau LiCl (3 meq / kg) au fost analizate prin măsuri repetate ANOVA cu doi dintre factori (pretratament, două niveluri, tratat fals și norepinefrină epuizată; și tratament, trei niveluri, soluție salină, cocaină și LiCl) și unul în cadrul factorului (timp, șapte niveluri, 0, 20, 40, 60, 80, 100 și 120). Efectele epuizării prefrontale a norepinefrinei asupra eliberării de norepinefrină în mpFC sau asupra scurgerii de dopamină în NAc a animalelor expuse la ciocolată au fost analizate prin măsuri repetate ANOVA cu unul între factor (pretratament, două niveluri, tratat fals și norepinefrină epuizat) și unul în cadrul factorului timp, nouă niveluri, 0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 și 160). Efectele simple au fost evaluate de ANOVA unidirecțional pentru fiecare punct de timp. Comparații individuale între grupuri au fost efectuate atunci când a fost adecvat prin testul post-hoc, testul Duncan cu interval multiplu.
Analizele statistice pentru efectele stimulilor farmacologici asupra fluxului de norepinefrină prefrontală au relevat o pretratare semnificativă × tratament × interacțiune în timp [F (12, 180) = 4.98; P <0.005]. Analizele statistice pentru efectele consumului de ciocolată asupra eliberării de noradrenalină au relevat o interacțiune de pretratare × timp [F (8, 80) = 7.77; P <0.005]. Analizele simple de efect au evidențiat un efect semnificativ al timpului doar pentru grupul tratat cu falsificare și o diferență semnificativă între grupurile tratate cu simulare și grupurile epuizate cu norepinefrină după injectarea cu cocaină sau LiCl, precum și după consumul de ciocolată.
Analizele statistice pentru efectele stimulilor farmacologici asupra fluxului de dopamină accumbal au relevat o pretratare semnificativă × tratament × interacțiune în timp [F (12, 180) = 10.02; P <0.0005]. Analizele statistice ale datelor privind ciocolata au relevat o interacțiune semnificativă de pretratare × timp [F (8, 80) = 2.12; P <0.05]. Analizele simple de efect au arătat un efect semnificativ al timpului doar pentru grupurile tratate cu falsificare și o diferență semnificativă între grupurile tratate cu simulare și grupurile epuizate cu noradrenalină după injectarea de droguri (cocaină sau LiCl), precum și după consumul de ciocolată.
MULȚUMIRI
Îi mulțumim Dr. E. Catalfamo pentru asistență curajoasă. Această cercetare a fost susținută de Ministero della Ricerca Scientifica e Tecnologica (PRIN 2005), Universitatea "La Sapienza" Ateneo (2004 / 2005) și Ministero della Salute (Progetto Finalizzato RF03.182P).
ABREVIERI
NAc nucleul accumbens
p cortexul prefrontal pFC
mpFC medial pFC
CPP condiție preferată a locului
CPA condiționată de aversiunea locului
6-OHDA 6-hidroxidopamină.
Note de subsol
Autorii nu declară nici un conflict de interese.
Acest articol este o transmitere directă PNAS.
REFERINȚE
1. O'Doherthy J. Curr Opin Neurobiol. 2004; 14: 769-776. [PubMed]
2. Rolls ET. Behav Brain Sci. 2000; 23:. 177-191 [PubMed]
3. Berridge KC, Robinson TE. Brain Res Rev. 1998; 28: 309-369. [PubMed]
4. Becerra L, Breiter HC, Wise R, Gonzalez RG, Borsook D. Neuron. 2001; 32:. 927-946 [PubMed]
5. Gottfried JA, O'Doherthy J, Dolan RJ. J Neurosci. 2002; 22: 10829-10837. [PubMed]
6. Jensen J, Mcintosh AR, Crawley AP, Mikulis DJ, Remington GR, Kapur S. Neuron. 2003; 40:. 1251-1257 [PubMed]
7. Borsook D, Becerra L, Carlezon WA, Jr, Shaw M, Renshaw P, Elman I, Levine J. Eur J Pain. 2007; 11:. 7-20 [PubMed]
8. Wise R. Nat Rev Neurosci. 2004; 5:. 483-494 [PubMed]
9. Bechara A, Tranel D, Damasio H. Brain. 2000; 123:. 2189-2202 [PubMed]
10. McQuade R, Creton D, Stanford SC. Psychopharmacology. 1999; 145:. 393-400 [PubMed]
11. Dazzi L, Seu E, Cherchi G, Biggio G. Eur J Pharmacol. 2003; 476:. 55-61 [PubMed]
12. Feenstra MGP, Teske G, Botterblom MHA, de Bruin JP. Neurosci Lett. 1999; 272:. 179-182 [PubMed]
13. Mingote S, de Bruin JPC, Feenstra MGP. J Neurosci. 2004; 24:. 2475-2480 [PubMed]
14. Ventura R, Cabib S, Alcaro A, Orsini C, Puglisi-Allegra S. J Neurosci. 2003; 23:. 1879-1885 [PubMed]
15. Ventura R, Alcaro A, Puglisi-Allegra S. Cereb Cortex. 2005; 15:. 1877-1886 [PubMed]
16. Di Chiara G, Bassareo V, Fenu S, De Luca MA, Spina L, Cadoni C, Acquas E, Carboni E, Valentini V, Lecca D. Neuropharmacology. 2004; 47:. 227-241 [PubMed]
17. Aston-Jones G, Rajkowski J, Cohen J. Biol Psychiatry. 1999; 46:. 1309-1320 [PubMed]
18. Shi WX, Pun CL, Zhang XX, MD Jones, Bunney BS. J Neurosci. 2000; 20:. 3504-3511 [PubMed]
19. Sesack SR, Pickel VM. J. Comp. Neurol. 1992; 320:. 145-160 [PubMed]
20. Darracq L, Drouin C, Blanc G, Glowinski J, Tassin JP. Neuroscience. 2001; 103:. 395-403 [PubMed]
21. Jodo E, Chiang C, Aston-Jones G. Neuroscience. 1998; 83:. 63-79 [PubMed]
22. Grenhoff J, Nisell M, Ferre S, Aston-Jones G, Svensson TH. J Neural Transm. 1993; 93: 11-25.
23. Liprando LA, Miner LH, Blakely RD, Lewis DA, Sesack SR. Synapse. 2004; 52:. 233-244 [PubMed]
24. Salamone JD, Correa M, Mingote S, Weber SM. J. Pharmacol Exp Ther. 2003; 305:. 1-8 [PubMed]
25. Everitt BJ, Robbins TW. Nat Neurosci. 2005; 11:. 1481-1487 [PubMed]
26. Horvitz JC. Behav Brain Res. 2002; 137:. 65-74 [PubMed]
27. Franklin KBJ, Paxinos G. Brainul mouse-ului: în coordonatele stereotaxice. San Diego: Academic; 1997.
28. Ventura R, Puglisi-Allegra S. Synapse. 2005; 58:. 211-214 [PubMed]
29. Cabib S, Orsini C, Le Moal M, Piazza PV. Ştiinţă. 2000; 289:. 463-465 [PubMed]
30. Romieu P, Phan VL, Martin-Fardon R, Maurice T. Neuropsychopharmacology. 2002; 4:. 444-455 [PubMed]
31. Orsini C, Bonito-Oliva A, Conversi D, Cabib S. Psychopharmacology. 2005; 181:. 327-336 [PubMed]
32. Risinger FO, Cunningham CL. Pharmacol Biochem Behav. 2000; 1:. 17-24 [PubMed]
;
