Optogenetics avslöjar en roll för ackumbalmedia spiny neurons som uttrycker dopamin D2 receptorer i kokaininducerad beteendssensibilisering (2014)

Gå till:

Abstrakt

Långvariga, läkemedelsinducerade anpassningar inom nucleus accumbens (NAc) har föreslagits för att bidra till läkemedelsmedierade beroendeframkallande beteenden. Här har vi använt ett optogenetiskt tillvägagångssätt för att undersöka rollen hos NAc-medium spiny neuroner (MSNs) som uttrycker dopamin D2-receptorer (D2Rs) vid kokaininducerad beteendemässig sensibilisering. Adeno-associerade virala vektorer som kodar för kanalhodopsin-2 (ChR2) levererades till NAc från transgena möss från D2R-Cre. Detta tillät oss att selektivt fotostimulera D2R-MSN i NAc. D2R-MSN bildar lokala hämmande kretsar, eftersom fotostimulering av D2R-MSN framkallade hämmande postsynaptiska strömmar (IPSC: er) i angränsande MSN. Fotostimulering av NAc D2R-MSN in vivo- påverkade varken initieringen eller uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering. Men fotostimulering under läkemedelsuttagningsperioden försvagade uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering. Dessa resultat visar att D2R-MSN: er av NAc spelar en nyckelroll i tillbakadragen inducerad plasticitet och kan bidra till återfall efter upphörande av drogmissbruk.

Nyckelord: optogenetik, medelstarka nervceller, dopamin D2-receptorer, kokain, drogberoende

Beskrivning

Dopamin-signalering (DA) är förknippad med belöningsförväntning och målstyrt beteende (Wise, 2004; Goto och Grace, 2005; Berridge, 2007). En av de välkända patologierna för dopaminergiska störningar är drogberoende (Robinson och Berridge, 1993, 2003). Efter upprepad exponering för beroendeframkallande ämnen inträffar adaptiva förändringar på molekyl- och cellnivå i DA-mesolimbiska vägen; dessa kan leda till drogberoende, vilket är en kronisk, återfallande störning där tvångsmässigt läkemedelssökande och läkemedelsbeteende kvarstår trots deras allvarliga negativa konsekvenser (Thomas et al., 2008; Baik, 2013). Karakterisering av modifieringarna som sker i det mesolimbiska dopaminerge systemet är alltså nyckeln till att förstå läkemedelsberoende.

Dopamin D1-receptorer (D1R) och D2-receptorer (D2R) uttrycks starkt i de medelstora spiny neuronerna (MSNs) i striatum. Det har föreslagits att långvariga läkemedelsinducerade anpassningar i det ventrala striatum, bättre känd som nucleus accumbens (NAc), bidrar till utvecklingen av beroende samt läkemedelssökande och återfallsbeteenden (Lobo och Nestler, 2011; Smith et al., 2013). Dopaminerga cellkroppar från det ventrale tegmentära området innerverar mestadels NAc. Över 95% av cellerna inom NAc är MSN: er, som får excitatoriska ingångar från fyra huvudhjärnregioner: prefrontala cortex, hippocampus ventrala subplan, basolaterala amygdala och talamus (Sesack och Grace, 2010; Lüscher och Malenka, 2011). MSN: er inom NAc kan delas in i två stora underpopulationer: direktväg MSN: er som uttrycker D1R: er och projicerar direkt till DA-områden i mitten av hjärnan, och indirekta vägvägar MSN som uttrycker D2R: er och projicerar till ventral pallidum (Kreitzer och Malenka, 2008; Säck och nåd, 2010; Lüscher och Malenka, 2011; Smith et al., 2013). Eftersom MSN är GABAergic kommer aktivering av MSNs neuroner att hämma deras nedströmsmål som också är GABAergic (Chevalier och Deniau, 1990). Därför kommer aktivering av D1R-MSN: er att väcka DA-nervceller i mitten av hjärnan, vilket sedan bidrar till regleringen av belöningsrelaterat beteende (Lüscher och Malenka, 2011; Bocklisch et al., 2013).

Nyligen genomförda studier som använde genetiskt manipulerade möss som uttrycker Cre-rekombinas på ett celltypspecifikt sätt har avslöjat olika roller för D1R-MSN och D2R-MSNs i kokainberoende beteenden. Sådana möss möjliggör genetisk inriktning av specifika toxiner, optogenetiska prober eller DREADD (designerreceptorer exklusivt aktiverade av ett designerläkemedel) för att selektivt manipulera D1R-MSN eller D2R-MSN. Detta tillvägagångssätt har lett till viss konsensus om MSN: s roll i beroendeframkallande beteenden: D1R-MSN: s uppenbarligen främjar beroendeframkallande beteenden, medan ingen specifik roll (eller en hämmande roll) i utvecklingen av läkemedelsinducerade beroendeframkallande beteenden har föreslagits för D2R-MSNs (Hikida et al., 2010; Lobo et al., 2010; Ferguson et al., 2011; Bock et al., 2013). Kokaineksponering inducerar uppenbarligen synaptisk modifiering och förändringar i genuttryck i båda MSN-populationerna (Lobo et al., 2010; Lobo och Nestler, 2011; Grueter et al., 2013). Även om det verkar som om D1R-MSN och D2R-MSN spelar motsatta roller i kokainmedierade beroendeframkallande beteenden, är den exakta rollen för D2R-MSN inte tydlig.

Tidigare har det visats att D2R knockout (KO) -möss uppvisar normalt kokainmedierat beteendemässigt sensibilisering och kokain-sökande beteende, med endast en liten minskning av känsligheten orsakad av frånvaron av D2R (Baik et al., 1995; Chausmer et al., 2002; Sim et al., 2013). Exponering för stress under droguttag undertrycker emellertid uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering såväl som kokain-sökande och återfalls beteende hos D2R KO-möss (Sim et al., 2013). Specifik nedslagning av D2R i NAc påverkar inte basal lokomotorisk aktivitet, och inte heller kokaininducerad beteendesensibilisering, men ger förmågan att stressa att hämma uttryck av kokaininducerad beteendesensibilisering (Sim et al., 2013). Dessa fynd tyder starkt på att blockering av D2R i NAc inte förhindrar kokainmedierad beteendesensibilisering. Snarare verkar det som om D2R i NAc spelar en distinkt roll i reglering av de stressutlösta synaptiska modifikationerna under tillbakadragande som leder till en ökning av beteende mot kokain-sökande och återfall (Sim et al., 2013).

Här har vi använt optogenetik för att ytterligare utvärdera NAc D2R-MSN: s roll i kokaininducerad beteendesensibilisering. Med hjälp av hjärnskivor finner vi att fotostimulering av D2R-MSN: er aktiverar lokala hämmande kretsar inom NAc som involverar angränsande MSN: er. Fotostimulering av NAc D2R-MSN: er in vivo- påverkar varken initieringen eller uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering. Men repetitiv aktivering av NAc D2R-MSN under läkemedelsavlägsnandet dämpar kokaininducerat beroendeframkallande beteende. Våra resultat visar att D2R-MSN av NAc spelar en nyckelroll i tillbakadragen inducerad plasticitet och kan bidra till återfall efter upphörande av drogmissbruk.

Material och metoder

Möss

D2-Cre BAC transgena möss på en C57Bl / 6-bakgrund erhölls från MMRRC (Mutant Mouse Regional Resource Centers, B6.FVB (Cg) -Tg (Drd2-cre) ER44Gsat / Mmucd). I beteendeexperiment användes kullkamrater som saknade D2-Cre-transgenen som kontroller för D2-Cre-mössen. Möss hölls i en specifik patogenfri barriäranläggning under konstanta förhållanden med temperatur och fuktighet och i ett 12-h ljus, 12-h mörkt schema. Djurvård och hantering utfördes i enlighet med standarder som godkänts av Institutional Animal Care and Use Committee of Korea University och KIST.

Virusvektorberedning

pAAV-EF1a-DIO-hChR2 (H134R) -EYFP-WPRE tillhandahöll generöst av Karl Deisseroth (Stanford Univ.). För framställning av AAV odlades HEK293T-celler i DMEM-media med antibiotika och FBS. Dagen före transfektion pläterades fyra plattor bortom 90% sammanflöde från skålar med 10-cm på fem skålar av 15 cm och inkuberades under 18 – 22 h eller tills 60 till 70% sammanflöde. HEK293T-celler transfekterades med pAAV-DIO-ChR2-EYFP, pAAV-DJ och pH-hjälp med användning av jetPEI-transfektionsreagens (QBiogene). DNA / DMEM / PEI-cocktail virvlades och inkuberades vid rumstemperatur under 20 min. Efter inkubation tillsattes transfektionsblandningen till varje skål 15 cm. Transfekterade celler skördades 48 h efter transfektion och inkuberades med 0.5% natriumdeoxikolat (Sigma; D6750) och 50 enheter / ml bensonasnukleas (Sigma; E1014) vid 37 ° C under 1 timmar. Efter avlägsnande av cellulärt skräp genom centrifugering vid 3000 × g under 15 min, filtrerades supernatanten genom ett 0.45 mm PVDF-filter (Millipore). Rening av AAV-DJ-partiklar utfördes med användning av HiTrap-heparinaffinitetskolumner (GE Healthcare). För koncentration av AAV användes Amicon ultra-15 centrifugalfilterenheter med en avskiljning av molekylvikt 100,000. Koncentrerat virus alikvoterat och fryst för lagring vid −80 ° C. De slutliga virala koncentrationerna var 3 ~ 6 × 1012 viruspartiklar per ml för varje AAV.

Stereotaxisk injektion och placering av optisk fiber

Djuren bedövades genom ip-injektioner av 1.6 pl Zoletil och 0.05 pl xylazin (Rompun, Bayer) per gram kroppsvikt och placerades i en stereotaxisk apparat (David Kopf Instruments, Tujunga, CA). För injektion av virus användes en 31-gauge sprutnål för att bilateralt infusera 2 | il virus i NAc i en vinkel på 0 ° (AP +1.7; ML ± 1.3; DV -4.5) med en hastighet av 0.1 ul / min. Nålen lämnades på plats under 10 minuter efter injektion innan den långsamt drogs tillbaka. Den fiberoptiska kanylen för implantation bestod av en zirkoniumoxidhylsa (1.25 mm i diameter och 4.5 mm lång) och en plan spets av en optisk fiber (200 um i diameter). Implantationen av den fiberoptiska kanylen i NAc för belysning av D2-MSN utfördes omedelbart efter injektion av virus. Koordinaterna för implantering av den fiberoptiska kanylen var en vinkel på 0 ° (AP +1.7; ML ± 1.35; DV -4.2) för att rikta NAc. För att hjälpa till att förankra den optiska fibern förankrades två skruvar i skallen på baksidan av implantationsstället i den fiberoptiska kanylen. För att fixera den fiberoptiska kanylen på skallen applicerades C&B Superbond (Sun Medical) på ytan av skallen runt basen av kanylen. När C&B Superbond härdats släpptes kanylen från hållaren och tandcement (Poly-F, Dentsply) applicerades runt kanylen och skruvarna. För att stänga snittet runt kanyleringsstället användes Vetbond-vävnadslim (3 M, 7003449). Efter implantation fick möss subkutan injektion av antibiotika (Enrofloxacin, 5 mg / kg, q 12 timmar) och analgesi (Carprofen, 5 mg / kg, q 24 timmar) under 3 på varandra följande dagar.

In vivo fotostimulering

En 200 um patchkabel anslöts till den yttre delen av den kroniskt implanterbara optiska fibern med användning av en hylsa. Optiska fibrer fästes genom en FC / PC-adapter till en blå laserdiod (473 nm, MBL-III 473-150 mW), och ljuspulser genererades genom en stimulator (BNC 575). För fotostimulering av ChR2-uttryckande neuroner var stimuleringsparadigmet 20 Hz-frekvens, 5 ms pulsvaraktighet och 2 – 5 mW ljuskraft. Ljuseffekt som emitterades från patchkabeln mättes med hjälp av en strömmätare (PM100D) med en S121C-ljussensor.

Beteendeanalys

Beteendeexperiment utfördes med manliga D2-Cre-möss vid 11 – 13 veckors ålder, med undantag av möss som utsattes för elektrofysiologisk analys som var 5 – 6 veckors ålder. Åldersmatchade D2-Cre- och Cre-negativa kontrollmöss injicerades med virus och hölls individuellt och fick anpassa sig till buren tills beteendestestet. För varje manipulering överfördes möss till försöksrummet 60 min före experimentets början för att möjliggöra habituation och för att reducera stress (ljusrummet i experimentrummet var 70 lux). Varje experimentapparat rengjordes med 70% etanol mellan experimenten för att avlägsna eventuella luktkoder.

Kokainsensibilisering

För påbörjande av kokainkänslighet vanades möss till saltinjektioner (ip) under 3 på varandra följande dagar och injicerades sedan med saltlösning eller kokain (15 mg kg-1, ip) för 5 dagar i rad. Möss injicerades intraperitonealt (ip) med antingen kokainhydroklorid (Johnson Mattney, Edinburgh, Storbritannien) löst i saltlösning (0.9% NaCl) eller saltlösning med en 30 G-nål. Omedelbart efter varje injektion testades möss med avseende på horisontell lokomotorisk aktivitet i en öppen fältkammare under 30 min. För mätning av effekten av fotostimulering på initiering och uttryck av sensibilisering (figur (Figurâ € <â € <â € <5), 5) fick möss blålysbelysning bilateralt genom dubbla fiberoptiska lappkablar på NAc under fyra 3-minutersperioder under 30 min-sessioner i hemmaburar. Lösningssladdar från den fiberoptiska kanylen belägen på musskallen avlägsnades och möss gavs minst 10 min vila. Möss injicerades sedan med antingen kokain eller saltlösning (coc 1d-coc 5d). Efter initiering av sensibilisering drogs kokain ut under 14 dagar utan någon injektion av saltlösning. Under denna uttagsperiod tillämpades ingen fotostimulering. Uttrycket av beteendesensibilisering för kokain bestämdes sedan genom injektion av en utmaningsdos av läkemedlet (10 mg kg-1, ip) efter fotostimulering av NAc såsom illustreras i figur Figure5A.5A. För att mäta effekten av fotostimulering under återkallningsperioden för kokain (figur (Figure6), 6) möss underkastades samma protokoll för sensibilisering som beskrivits ovan (för figur Figure5) 5) utom fotostimulering gavs. Efter initiering av kokainkänslighet applicerades fotostimulering på NAc dagligen under 1 h under den totala uttagningsperioden på 14 dagar. Efter 14 dagars tillbakadragande injicerades alla mössgrupper med utmanande dosering av kokain, (10 mg kg-1).

Figur 1 

Selektiv fotostimulering av medelstora spiny neuroner i nucleus accumbens. (EN) Selektivt uttryck av ChR2 i NAc D2R-neuroner genom leverans av AAV-DIO-ChR2-EYFP-virala vektorer. skalfält: bakgrundsbild, 1 mm: infoga, 200 um. (B) Konfokala bilder .
Figur 2 

Fotostimulering av D2RCre-MSNs driver lokala hämmande kretsar. (EN) Konfokal bild av en levande NAc-skiva, som visar en färgämnesnerv som inte uttrycker ChR2 och en angränsande cell (pilhuvud) som uttryckte ChR2 och kan fotostimuleras. (B) IPSC .
Figur 3 

Egenskaper hos NAc-celler. (EN) Två-foton fluorescensbild av neuroner fyllda med Alexa 594. (A1) visar en neuron från ChR2 + / AP-gruppen, medan (A3) visar en neuron från ChR2− / IPSC-gruppen. (A2) och (A4) är högförstoringsbilder från .
Figur 4 

Effekter av in vivo optogenetisk aktivering av D2-MSN i NAc på basal lokomotorisk aktivitet. (A) Sagittalvy av D2 Cre-möss injicerade vid NAc med AAV-DIO-ChR2-EYFP följt av bilateral implantation av fiberoptisk kanyl. 473 nm blå ljusstimulering .
Figur 5 

Effekter av aktivering av D2-MSN under sensibilisering för kokain. (EN) Experimentellt schema för fotostimulering av D2-MSN under initiering och uttryck av sensibilisering för kokain. Blåbelysning (2 ~ 5 mW, 5 ms, 20 Hz) levererades för fyra .
Figur 6 

Effekter av aktivering av D2-MSN under uttag till upprepad kokaineksponering. (EN) Experimentellt schema för fotostimulering av D2-MSN under uttag till kokain. Blåbelysning (2 ~ 5 mW, 5 ms, 20 Hz) levererades under åtta 3-min perioder .

Immunofluorescens och konfokal lasermikroskopi

För immunofluorescens bedövades möss med Zoletil (Virbac, 1.6 ul / g, intraperitonealt) och 0.05 | il / g Rompun (Bayer) och perfunderades med filtersteriliserad 0.1 M PBS följt av fixering med användning av 4% paraformaldehyd / PBS-lösning (Sigma). Hjärnan avlägsnades sedan och efterfixerades under 4 h med iskall fixativ som ovan. Hjärnorna dehydratiserades sedan i 30% sackaros / 0.1 M PBS under 2 dagar. Hjärnor frystes sedan och 40-um tjocka i följd koronalsektioner bereddes på en kryostat (Leica CM 1900, Tyskland). Avsnitt (40 um) blockerades under 1 h i 0.1 M PBS innehållande 5% normalt getserum och 0.2% Triton X-100 och inkuberades med polyklonalt kanin anti-D2R (1: 500, Millipore, AB5084P) över natt vid XNUM. Efter tvätt med PBS innehållande 4% Triton X-0.2, inkuberades prover vid RT under 100 h med Alexa Fluor 1 get-anti-kanin IgG (568: 1; Molecular Probes, Eugene, OR, USA) och 500 ul / ml 0.2, 4-diamidino-6-fenyl-indol HCl (DAPI; Sigma, St. Louis, MO, USA) i PBS innehållande 2% normalt getserum och 1% Triton X-0.2. Som negativ kontroll inkuberades prover endast med DAPI och den sekundära antikroppen. Sektioner undersöktes på ett C100 Plan Apo × 1 / 40 vattenskonfokalaser-skanningssystem (LSM 1.4, Zeiss, Berlin, Tyskland).

Elektrofysiologi och fotostimulering i skivor av nucleus accumbens

Möss användes för experiment 4 veckor efter virusinjektion för att uppnå optimalt uttryck av ChR2-EYFP. Möss bedövades sedan och halshuggas för beredning av akuta hjärnskivor. Hjärnan avlägsnades snabbt och placerades omedelbart i iskall skärande lösning innehållande (i mM) 250 sukros, 26 NaHCO3, 10 D-glukos, 3 Myo-inositol, 2.5 KCl, 2 Na-pyruvat, 1.25 NaH2PO4, 0.5 askorbinsyra, 1 Kynurensyra och 7 MgCl2 som bubblades med 95% O2/ 5% CO2 (pH = 7.4). Koronala hjärnskivor (250 | im tjock) innehållande NAc framställdes med användning av en vibratom (Leica VT 1200 S) och inkuberades sedan i gasad konstgjord cerebrospinalvätska (ACSF) innehållande (i mM): 11 D-glukos, 125 NaCl, 25 NaHCO31.25 NaH2PO4, 2.5 KCl, 1.25 MgCl2 och 2.5 CaCl2 vid 34 ° C under 1 h innan inspelning. Skivor överfördes sedan till en inspelningskammare för nedsänkning i vilken O2-mättad ACSF-lösning överflödades kontinuerligt. Celler i NAc och VTA visualiserades med användning av ett 2-fotonmikroskop (Olympus FV1000 MPE, Tokyo, Japan) utrustat med en 25X vattenfördjupningslins och infraröd DIC-optik. Hela-celle patchklämminspelningar erhölls från NAc-celler med en Multiclamp 700B-förstärkare och Digidata 1440A-digitaliserare (Molecular Devices, LLC). Data samplades med användning av pCLAMP 10.2-programvara och analyserades ytterligare med användning av Clampfit 10.2-programvara (Molecular Devices, LLC). Patchelektroder med resistanser mellan 3 – 5 MΩ fylldes med en inre lösning innehållande (i mM): 130 K-gluconate, 2 NaCl, 2 MgCl2, 20 HEPES, 4 Na2ATP, 0.4 Na3GTP, 0.5 EGTA och 10 Na2- fosfokreatin, med pH justerat till 7.3 med användning av 1 N KOH. Bicukullin (10 pM) applicerades bad på hjärnskivan för att blockera GABA-receptorer i en delmängd av experiment.

NAc-celler som uttrycker ChR2-EYFP fotostimulerades av en LED-ljuskälla (460 ± 27 nm, UHP-Mic-LED-460, Prizmatix). Blått ljus från LED filtrerades och dämpades ytterligare av en filterkub utrustad med ett exciteringsfilter (470 – 495 nm); ljusblinkar (10 ms varaktighet, 0.0366 – 0.354 mW / mm2) levererades till hjärnskivan via objektivet 25X vid frekvenserna av 5 – 40 Hz. I en delmängd av experiment mättes fotströmmar i ChR2-uttryckande celler som svar på 2s varaktighetsljus blinkar.

Statistisk analys

Data presenteras som medel ± sem och analyserades med de två-svansade studenterna t-test, eller med tvåvägs variansanalys följt av Bonferronis post hoc testa. en P-värde på <0.05 ansågs statistiskt signifikant.

Resultat

Selektiv fotostimulering av medelstora spiny neuroner i nucleus accumbens

För att bestämma NAc D2R-MSN: s roll i kokainmedierat beroendeframkallande beteende använde vi en optogenetisk metod för att stimulera NAc D2R-neuroner. För att selektivt kontrollera aktiviteten för D2R-MSNs i NAc med ljus injicerades virala vektorer som kodar AAV-DIO-ChR2-EYFP stereotaxiskt in i NAc från D2R-Cre BAC transgena möss. 4 veckor efter viral injektion observerades ett robust uttryck av ChR2-EYFP i NAc (figur (Figure1A) .1A). Specificiteten för ChR2-uttryck i D2R-MSNs bekräftades genom immunofluorescens konfokalanalys: uttryck av YFP-märkt ChR2 samlokaliserades med D2R i NAc (figur (Figure1B), 1B), vilket visar att ChR2 uttrycktes i D2R-uttryckande neuroner i NAc.

Även om en sådan metod har använts i andra studier (t.ex. Lobo et al., 2010), kommer detaljerna om virusinjektionsförfaranden att variera från ett laboratorium till ett annat, vilket gör det viktigt att dokumentera optogenetisk kontroll under våra specifika experimentella förhållanden. Vi utvärderade det funktionella uttrycket för ChR2 genom att göra inspelningar av hela cellplåster från MSN i NAc-skivor. MSN identifierades genom: (1) en relativt hyperpolariserad vilande membranpotential (RMP), vanligtvis mer negativ än −80 mV; (2) ett regelbundet mönster av AP-avfyrning som svar på applicerade strömpulser; (3) lång latens för avfyrning av den första AP under en aktuell puls; (4) frånvaro av en spänning "sag" under hyperpolarisering orsakad av en hyperpolarisationsaktiverad katjonström (Ih); och (5) relativt liten storlek på deras cellkroppar (Chang och Kitai, 1985; O'Donnell och Grace, 1993; Le Moine och Bloch, 1996; Taverna et al., 2008). Blått ljus (470 nm) applicerades över hela synfältet (0.78 mm)2) medan MSN: er spänns fast vid en hållpotential på −69 mV. Vissa MSN: er uttryckte ChR2, uppenbart som YFP-fluorescens i deras somata (pilar i figurer 1C1, C3). Sådana neuroner uppvisade väsentliga fotoströmmar, med ljusare ljusstimulerande framkallande större fotoströmmar (figur (Figure1D) .1D). Förhållandet mellan toppfotströmsamplitud och ljusintensitet (figur (Figure1E) 1E) hade en halvmaximal ljuskänslighet av 0.054 ± 0.0023 mW / mm2 och en maximal toppamplitud av 1.16 ± 0.16 nA (medelvärde ± sem, n =

Under nuvarande klämförhållanden avfyrar MSN som uttrycker ChR2 AP pålitligt som svar på tåg av ljuspulser (10 ms varaktighet; figur Figure1F) .1F). Under dessa förhållanden är ljusintensiteter större än 0.1 mW / mm2 var tillräckliga för att framkalla AP (figur (Figure1G, 1G, n = 5). AP: er framkallades pålitligt vid fotostimuleringsfrekvenser upp till 20 Hz, medan vid 40 Hz de ljusinducerade svaren summerades för att orsaka en varaktig depolarisering som var mindre effektiv vid framkallande av AP (figurer 1F, G).

Fotostimulering av D2R-MSN driver lokala hämmande kretsar

För att undersöka konsekvenserna av D2R-MSNs aktivitet på lokala kretsar i NAc, fotostimulerade vi presynaptiska MSN som uttrycker ChR2 medan vi mätte postsynaptiska svar i ChR2-negativa MSN (figur (Figure2A) .2A). Neuronen som visas i figur Figure2A2A uttrycker inte ChR2, vilket indikeras av frånvaron av EYFP-fluorescens såväl som frånvaron av korta latensfotokraft som de som visas i figur Figure1D.1D. Men när de postsynaptiska MSN: n hölls som en potential av −69 mV, blinkar 10 ms varaktighetsljus framåtströmmar efter en latens på 9.0 ± 0.42 ms (figur (Figure2B, 2B, n = 15). För att bestämma arten av dessa svar varierades den postsynaptiska membranpotentialen mellan −99 mV till −39 mV, medan en ljus blixt applicerades (figur (Figure2C) .2C). Ljusinducerade svar varierade med membranpotential (figur (Figure2D, 2D, n = 6) och vänd polariteten vid −81 ± 3.4 mV. Med tanke på att jämviktspotentialen för kloridjoner är −80 mV under våra joniska förhållanden, kan de ljusinducerade utströmmarna bero på kloridflöde medierat av postsynaptisk GABAA receptorer. För att testa denna möjlighet, GABAA receptorantagonist bicuculline (10 | im) sattes till den externa lösningen. Detta läkemedel blockerade helt ljusinducerade svar (figur (Figure2B), 2B), vilket bekräftar att de ljusinducerade svaren var GABAergiska hämmande postsynaptiska strömmar (IPSC).

Baserat på deras svar på fotostimulering kunde MSN: n som vi registrerade från klassificeras i en av 4-grupper: (1) celler som uttrycker en tillräcklig mängd ChR2 för att avfyra AP: er som svar på fotostimulering (ChR2 + / AP), som beskrivits ovan; (2) celler som uttrycker en liten mängd ChR2, som visade sig en depolarisering under undergränsen som svar på ljus (ChR2 + / No AP); (3) tysta celler som inte hade något uttryck för ChR2 men fick ljusinducerade IPSC från presynaptiska MSN som uttrycker ChR2 (ChR2− / IPSC); och (4) ChR2-negativa celler som inte uppvisade IPSC: er som svar på fotostimulering av andra MSN: er (ChR2− / No IPSC). Den relativa andelen celler i var och en av dessa kategorier visas i figur Figure2E2E (n = 53). Sammantaget uttryckte nästan hälften av cellerna (45.3%) ChR2 (summan av grupper (1) och (2)). Inget av de MSN som vi registrerade visade både fotoströmmar och IPSC som svar på fotostimulering; detta indikerar att D2R-positiva MSN inte innerverar andra medlemmar i samma cellpopulation inom NAc.

Denna klassificering av svar på ljus indikerar att fotostimulering av ChR2 + / No AP-celler (grupp 2) och ChR2− / No IPSC-celler (grupp 4) inte kommer att generera några elektriska signaler som kan bidra till kretsaktivitet. För att definiera effekterna av fotostimulering på kretsfunktionen karakteriserade vi således i detalj egenskaperna hos ChR2 + / AP MSNs (grupp 1), som kommer att generera AP när NAc fotostimuleras, och ChR2− / IPSC-celler (grupp 3), som är postsynaptiska till ChR2 + / AP MSN: er eftersom de får ljusinducerade IPSC: er. ChR2 + / AP och ChR2− / IPSC-celler i NAc identifierades båda som spiny neuroner (figur (Figure3A) .3A). Det fanns inga signifikanta skillnader i de morfologiska eller elektrofysiologiska egenskaperna hos neuroner i dessa två grupper. Till exempel var neuronens somata i dessa två grupper lika stora (figur (Figure3B) .3B). Dessutom har deras RMP: er (−83.0 ± 1.7 vs. −85.0 ± 1.8 mV; medelvärde ± sem; n = 10, Figur Figure3C) 3C) och ingångsmotstånd (113 ± 15 vs. 133 ± 13 MΩ, n = 6, Figur Figure3D) 3D) var inte heller annorlunda (p > 0.05 tvåsidiga studenter t-test) medan deras AP-avfyrningsmönster som svar på strömpulser (figurer 3E, F) var också liknande (p > 0.05 tvåsidiga studenter t-testa, n = 6). Sammanfattningsvis aktiverar fotostimulering av D2R-MSN i NAc lokala inhiberande kretsar med postsynaptiska neuroner som är mycket lik D2R-MSN: er men inte uttrycker D2R.

Optogenetisk stimulering av NAc D2R-MSNs i kokaininducerad beteendesensibilisering

Vi undersökte nästa beteendekonsekvenserna av in vivo- fotostimulering av NAc D2R-MSN: er. Eftersom fotostimulering av D2R-MSN i dorsalt striatum minskar lokomotorisk aktivitet (Kravitz et al., 2010), började vi med att karakterisera effekterna av accumbens D2R-MSN-aktivering på basal lokomotorisk aktivitet. För detta ändamål injicerades D2R-Cre-möss med DIO-AAV-ChR2-EYFP-virus bilateralt i NAc (D2-Cre (+) NAc-ChR2). D2R-MSN fotostimulerades sedan med blått ljus (473 nm, 5 ms pulsvaraktighet, 20 Hz) levererades till NAc via en optisk fiber. Photostimuli applicerades under fyra 3-min varaktighetsperioder inom 50 min session när möss hölls i lokomotorisk aktivitetskammare (figur (Figure4A) .4A). Parallellt injicerades icke-Cre WT-kullmöss på samma sätt med virus och fick liknande blåbelysning. D2-Cre (+) NAc-ChR2-möss visade en jämförbar eller något förhöjd nivå av basal lokomotorisk aktivitet i jämförelse med kontrollen D2R-Cre (-) NAc-ChR2-möss (figurer 4B, C). Fotostimulering av D2R-MSN: er i D2-Cre (+) NAc-ChR2-möss orsakade en signifikant minskning av den lokomotoriska aktiviteten som återhämtade sig efter att ljusstimulatet slutade (figur (Figure4B) .4B). Inga sådana effekter observerades i kontroll D2R-Cre (-) NAc-ChR2-möss (figurer 4B, C), vilket indikerar att effekterna av fotostimulering orsakades av aktivering av ChR2, snarare än möjliga icke-specifika effekter såsom uppvärmning av hjärnvävnad. Därför indikerade våra data att fotostimulering av D2R-MSN i NAc framkallade en minskning av lokomotorisk aktivitet.

Dessa resultat fastställde vår förmåga att kontrollera aktiviteten för D2R-MSN inom NAc in vivo-. Därefter använde vi denna förmåga för att undersöka påverkan av D2R-MSN-aktivitet på beteendesensibilisering till upprepad administrering av kokain. Beteende sensibilisering hänvisar till processen som tillåter en initial exponering för psykostimulantia, såsom kokain, för att förbättra förmågan att efterföljande läkemedelseksponeringar stimulerar lokomotorisk aktivitet. Denna process kan delas in i initierings- och uttrycksfaser: initiering beskriver de omedelbara neurala händelserna som inducerar beteendens sensibilisering (Vanderschuren och Kalivas, 2000; Sim et al., 2013), medan uttryck är känt för att vara en långvarig form av beteendemässig plastiskhet som kvarstår efter droguttag (Vanderschuren och Kalivas, 2000; Sim et al., 2013). Vi undersökte därför kokaininducerad beteendesensibilisering under upprepade intraperitoneala (ip) injektioner av kokain, medan vi använde optogenetik för att kontrollera aktiviteten för D2R-MSN i NAc under vart och ett av dessa faser.

Efter vana vid saltinjektion under 3 dagar injicerades möss med kokain (15 mg / kg) på 5 på varandra följande dagar och lokomotorsvar registrerades under 30 min efter varje injektion (figur (Figure5A) .5A). Photostimuli levererades under 30 min-sessioner före kokaininjektion, varvid 3 min-belysningsperioder varandra varandra med 5 min-perioder där ljuset stängdes av (figur (Figure5A) .5A). Med tanke på att fotostimulering av D2R-MSN i NAc minskar basal lokomotorisk aktivitet (figur (Figure4), 4) levererades fotostimuli omedelbart före administrering av kokain för att undvika eventuell interferens med beteendemässiga svar på kokaininjektion.

Både kontroll av D2-Cre (-) NAc-ChR2-möss och D2-Cre (+) NAc-ChR2-möss visade en markant ökning av den lokomotoriska aktiviteten som svar på upprepade kokaininjektioner (figur (Figure5B), 5B), vilket indikerar initiering av sensibilisering. Fotostimulering av D2R-MSN i NAc tycktes inte påverka initieringen av beteendemässig sensibilisering, eftersom kokaininducerad beteendesensibilisering var liknande i D2-Cre (+) NAc-ChR2-möss och kontroll av D2-Cre (-) NAc-ChR2-möss.

Efter induktion av beteendesensibilisering genom att upprepa sådana injektioner av kokain (15 mg / kg) under 5 dagar drogs läkemedlet ut under 14 dagar och graden av uttryck för sensibilisering undersöktes genom att utmana mössen med en lägre dos kokain (10 mg / kg). Uttryck av sensibilisering är en långvarig form av beteendemässig plasticitet som kvarstår efter droguttag (Steketee och Kalivas, 2011; Sim et al., 2013). För att undersöka D2R-MSN: s roll i uttryck för sensibilisering fotostimulerades NAc omedelbart före administrering av kokain (figur (Figure5A) 5A) och sensibilisering mättes som mängden lokomotorisk aktivitet inducerad genom kokaininjektionen.

I båda kokainförbehandlade grupper av möss - D2-Cre (-) NAc-ChR2-möss (D2-Cre (-) :: coc-coc) och D2-Cre (+) NAc-ChR2 (D2-Cre (+): : coc-coc) - kraftigt uttryck för sensibilisering inträffade (figur (Figure5C) .5C). Tidsförloppet för förändringar i kokainstimulerad rörelse var också lika mellan de två grupperna (figur (Figure5C), 5C), utan någon signifikant skillnad observerad mellan två grupper. Sammantaget indikerar dessa två fotostimuleringsexperiment att aktivering av D2R-MSN i NAc inte påverkar initiering eller uttryck av kokaininducerad beteendesensibilisering.

Fotostimulering av NAc D2R-MSN under uttag av läkemedel

Kronisk stress under läkemedelsavlägsnande efter upprepad kokaineksponering resulterar i selektiv rekrytering av en D2R-beroende anpassningsmekanism som kontrollerar den stressinducerade ökningen i kokain-sökande och återfalls beteenden i samband med förändringar i synaptisk plasticitet i NAc (Sim et al., 2013). Detta indikerar att de mekanismer som är involverade genom droguttagning skiljer sig från de som är involverade i drogindikerad sensibilisering. Därför undersökte vi därefter om fotostimulering av D2R-MSN i NAc under uttag av kokain påverkar uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering.

Efter induktion av beteendemässig sensibilisering genom upprepad injektion av kokain såsom ovan, delades D2-Cre (-) och D2-Cre (+) -möss upp i två grupper under 14-dagens tillbakadragningsperiod: en grupp utsattes för daglig ljusstrålning av NAc för 1 h (3 min × 8 gånger), medan den andra gruppen inte var (figur (Figure6A) .6A). Upprepad fotostimulering av D2R-MSN i NAc under uttag av kokain påverkade inte uttrycket av sensibilisering i D2-Cre (-) :: coc-coc-möss (figur (Figure6B) .6B). Däremot, i D2-Cre (+) :: coc-coc-möss, dämpades uttrycket av sensibilisering signifikant genom upprepad fotostimulering under läkemedelsavlägsnande (figur (Figure6B), 6B) även om tidsförloppet för den kokaininducerade stimuleringen av rörelse inte påverkades (figur (Figure6C) .6C). Således reducerade fotostimulering av D2R-MSNs av NAc under läkemedelsavlägsnande uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering (kokain × fotostimuleringsinteraktion F(1,18) = 11.08, P = 0.0037, Figur Figure6B) .6B). Dessa data indikerar att aktivering av D2R-NAc MSN under perioden för drogavsnitt påverkar kokain-sökande och återfalls beteenden.

Diskussion

Betydande bevis tyder på att kokain-inducerad beteendesensibilisering är förknippad med förbättrad dopaminerg överföring i det mesocorticolimbiska systemet innefattande det ventrale tegmentala området, prefrontala cortex och nucleus accumbens (NAc). I synnerhet kännetecknas uttrycksfasen för beteendesensibilisering av en bestående läkemedelshögkänslighet efter upphörande av läkemedlet, vilket är associerat med en kaskad av anpassningsmekanismer (Kalivas och Duffy, 1990; Robinson och Berridge, 1993; Kalivas et al., 1998) som kan bidra till tvångsmedicinskt sug (Robinson och Berridge, 1993; Kalivas et al., 1998; Steketee och Kalivas, 2011). Det har föreslagits att kokain-inducerade förändringar i molekylär, cellulär och beteendemässig plasticitet inom NAc, i samband med DA-receptorsignaler i MSN, kan reglera läkemedelsmedierade beroendeframkallande beteenden (Lobo et al., 2010; Schmidt och Pierce, 2010; Ferguson et al., 2011; Pascoli et al., 2011; Bocklisch et al., 2013; Grueter et al., 2013).

Nyligen genomförda studier med genetiskt konstruerade möss som villkorligt uttrycker Cre-rekombinas har avslöjat roller för D1R-MSN eller D2R-MSN i kokainberoendeframkallande beteenden. Optogenetisk aktivering av D1R-MSNs av NAc efter 6 dagar av upprepad kokainadministration ökar den lokomotoriska aktiviteten, medan aktivering av D2R-MSNs enligt uppgift inte har någon effekt (Lobo et al., 2010). Dessa data antyder att upprepad exponering för kokain förbättrar produktionen av D1R-MSN från NAc. Inhibering av D1R-uttryckande MSN med stivkrampstoxin (Hikida et al., 2010) minskar kokainkonditionerad platspreferens (CPP), medan inga förändringar i kokain-CPP observerades efter avskaffande av synaptisk överföring i D2R-MSN: er (Hikida et al., 2010). Optogenetisk aktivering av D1R-MSN i dorsalt striatum inducerar ihållande förstärkning, medan stimulering av D2-receptoruttryckande neuroner inducerar övergående bestraffning (Kravitz et al., 2012). En ny studie har också rapporterat att hämning av D2R-MSN via en kemikogenetisk metod ökar motivationen att få kokain, medan optogenetisk aktivering av D2R-MSN undertrycker kokainens självadministrering (Bock et al., 2013). Å andra sidan, Bocklisch et al. (2013) rapporterade att D1R-MSN: er av NAc-projektet till VTA, specifikt till GABAergiska neuroner inom VTA, medan D2R-MSN: er inte projicerar direkt till VTA. Denna krets betyder att optogenetisk aktivering av D1R-MSN hämmar DA-neuroner, vilket slutligen förbättrar kokaininducerat beroendeframkallande beteende (Bocklisch et al., 2013).

Trots den till synes enkla organisationen av dessa två populationer av MSN: er, det faktum att MSN: er mottar flera ingångar och har olika utgångar från / till andra hjärnområden, samt bildar lokala kretsar mellan MSN: er och andra klasser av internuroner, den resulterande utsignalen från D1R- MSN och D2R-MSN kan ge komplicerade och olika molekylära, cellulära och beteendeeffekter.

Tidigare har det visats att D2R bidrar till synaptiska modifieringar som inducerats under droguttag och dessa förstärker återfallet till kokain-sökande, utan att det påverkar initialt läkemedelsförvärv eller läkemedelssökande (Sim et al., 2013). Våra nuvarande data indikerar att fotostimulering av D2R-MSN i NAc framkallar en minskning av basal lokomotorisk aktivitet. Lobo et al. (2010) upptäckte ingen förändring i rörelse när antingen MSN-subtyp aktiverades, men de undersökte endast total lokomotorisk aktivitet snarare än att undersöka omedelbara svar från basal lokomotorisk aktivitet på fotostimulering. Kravitz et al. (2010) fann också att optogenetisk aktivering av D2R-MSN i dorsalt striatum också minskar lokomotorisk aktivitet. Således är våra data de första som visar att basal lokomotorisk aktivitet hämmas genom fotostimulering av D2R-MSN: er av NAc och de första som systematiskt undersöker tidsförloppet för basal lokomotorisk aktivitet under fotostimulering av dessa neuroner.

I den aktuella studien observerade vi att optogenetisk aktivering av D2R-MSN i NAc inte påverkade initieringen eller uttrycket av beteendesensibilisering. Men fotostimulering av D2R-MSN under läkemedelsavlägsningsperioden försvagade uttrycket av kokaininducerad sensibilisering. Därför indikerar våra data att D2R-MSN rekryterar någon signal specifikt under tillbakadragningsperioden som pågår för att förändra genuttryck eller andra former av signalering och därmed utlösa förändringar i synaptisk plasticitet, vilket leder till förändringar i kokaininducerad beteendemässighet. Hur dessa MSN: er utnyttjar celltypspecifika anpassningar som kan ge sina distinkta konsekvenser i beroende-beteende är inte känt. Grueter et al. (2013) föreslog att osFosB i NAc differentierar synaptiska egenskaper och belöningsrelaterade beteenden på ett celltyp- och underregionsspecifikt sätt. Nyligen Chandra et al. (2013) rapporterade att upprepad ChR2-aktivering av D1R-MSN men inte D2R-MSN orsakade en nedreglering av Tiam1-genen, ett protein som var involverat i omarrangemanget av aktincytoskelettet, liknande effekterna av kokain. För att förstå de mekanismer som ger varaktiga effekter av läkemedelsinducerade beteenden kommer det därför att vara viktigt att avgränsa den cellselektiva induktionen av molekylära händelser i dessa MSN som kontrollerar synaptisk anpassning till repetitiv läkemedelseksponering.

I samband med repetitiv läkemedelseksponering har tillbakadragande föreslagits att spela en viktig roll eftersom vissa förändringar förekommer bara flera veckor efter den slutliga exponeringen för kokain. Detta antyder att avhållsamhet är en viktig förmedlare i utvecklingen av plasticitet (Robinson och Berridge, 2003; Boudreau och Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007). Dessa observationer ökar möjligheten att tillbakadragandet i sig kan vara en utlösare för förändringarna i NAc som är under kontroll av D2R-beroende signalering. Vårt resultat som visar att aktivering av D2R-MSN i NAc under läkemedelsuttag påverkar kokaininducerad beteendesensibilisering ger övertygande stöd för denna idé.

Det har tidigare visats att upprepad exponering för stress under läkemedelsuttag undertrycker uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering såväl som kokain-sökande och återfalls beteende hos D2R KO-möss (Sim et al., 2013). Det är därför intressant att fotostimulering av D2R-MSN under läkemedelsavlägsnande också dämpar uttrycket av sensibilisering. Stressinducerad synaptisk plasticitet vid glutamategiska synapser förändras i NAc från D2R KO-möss (Sim et al., 2013). Även om det ännu inte är känt om fotostimulering av D2R MSN: er eller kronisk stress under tillbakadragningsperioden framkallar liknande förändringar i synaptisk plasticitet, stöder våra nuvarande fynd hypotesen att D2R-MSN: er av NAc spelar en nyckelroll i uttagningsinducerad plasticitet och kan bidra till återfall efter upphörande av narkotikamissbruk. Ytterligare undersökning kommer att krävas för att ta reda på de funktionella neuralkretsar där D2R MSN deltar under uttag av läkemedel och för att analysera och jämföra konsekvenserna av D2R-MSN: s fotostimulering och kronisk stress på synaptisk plasticitet i denna krets.

En annan möjlig roll för D2R-uttryckande MSN: er kan vara att hämma utsignalen från D1R-MSN: er från NAc. Tidigare forskning indikerar att även om MSN: er projicerar långa axoner till avlägsna mål, inträffar omfattande överlappning mellan axons kollateraler och de dendritiska träden hos intilliggande spiny projektionsneuroner (Grofová, 1975; Preston et al., 1980; Wilson och Groves, 1980). Detta kan indikera möjlig lokal synaptisk anslutning för MSN inom NAc. Intracellulära inspelningar från par av spiny projektionsneuroner har identifierat funktionella hämmande förbindelser mellan MSN i råtta striatum (Czubayko och Plenz, 2002; Tunstall et al., 2002; Koos et al., 2004; Gustafson et al., 2006). Det har också rapporterats att synapserna som bildas av återkommande säkerhetsaxoner av MSN i striatum inte är slumpmässiga, D2R-MSN skapar synaptiska anslutningar både med andra D2R-MSN och med D1R-MSN, medan D1R-MSN nästan uteslutande bildar synaptiska anslutningar med andra D1R-MSN (Taverna et al., 2008). Även om GABAergic sammankoppling av lokala återkommande axonala collateraler mellan ackumulerade MSN också har rapporterats (Taverna et al., 2004), är det fortfarande inte klart ännu om D2R-MSN: er slumpvis bildar lokala mikrokretsar eller om de bidrar till mikrokretsar i NA med förmånsanslutning som de gör i striatum. Våra data antyder att D2R-MSN i NAc som uttrycker ChR2 gör synaptiska anslutningar med angränsande MSN som uttrycker D1R, och att D2R-MSN sedan utövar en hämmande kontakt till D1-MSN för att modulera D1R-medierad marknadsföring av beroendeframkallande beteenden.

Sammanfattningsvis har vi visat att optogenetisk aktivering av NAc D2R-MSN förändrar tillbakadragningsinducerad plasticitet som inträffar under kokainberoende. Med tanke på att aktivitet av D2R-beroende signalering under tillbakadragningsperioden verkar vara en nyckelreglerare för uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering, föreslår vi att D2R-MSN är en viktig förmedlare av långvarig anpassning för drogsökande och återfall. Identifieringen av molekylsubstrat för D2R-beroende signalering, tillsammans med identifiering av specifik krets av NAc D2R-MSN som används under repetitiv läkemedelsexponering, bör tillhandahålla nya mål för terapeutisk intervention i läkemedelsåterfall.

Intresset om intressekonflikter

Författarna förklarar att forskningen genomfördes i avsaknad av kommersiella eller finansiella relationer som kan tolkas som en potentiell intressekonflikt.

Erkännanden

Detta arbete stöds av National Research Foundation of Korea (NRF) -stöd finansierat av ministeriet för vetenskap, IKT och framtidsplanering av hjärnforskningsprogrammet (till Ja-Hyun Baik; bidrag nr. 2013M3C7A1056101) och av bio- och medicintekniken Utvecklingsprogram (till Ja-Hyun Baik; bidrag nr. 2013M3A9D5072550) och World Class Institute (WCI) -programmet från National Research Foundation of Korea (NRF) finansierat av ministeriet för vetenskap, IKT och framtidsplanering (till George J. Augustine ; WCI 2009-003), liksom av ett Korea University Grant (till Ja-Hyun Baik) och ett CRP-bidrag från National Research Foundation of Singapore (till George J. Augustine).

Referensprojekt

  1. Baik JH (2013). Dopamin-signalering i belöningsrelaterat beteende. Främre. Neuralkretsar 7: 152 10.3389 / fncir.2013.00152 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  2. Baik JH, Picetti R., Saiardi A., Thiriet G., Dierich A., Depaulis A., et al. (1995). Parkinsonliknande lokomotorisk nedsättning hos möss som saknar dopamin D2-receptorer. Natur 377, 424 – 428 10.1038 / 377424a0 [PubMed] [Cross Ref]
  3. Berridge KC (2007). Debatten om dopamins roll i belöning: fallet för incitamentsförmåga. Psykofarmakologi (Berl) 191, 391 – 431 10.1007 / s00213-006-0578-x [PubMed] [Cross Ref]
  4. Bock R., Shin JH, Kaplan AR, Dobi A., Markey E., Kramer PF, et al. (2013). Att stärka den ackumulerade indirekta vägen främjar motståndskraft mot tvångsmässigt kokainanvändning. Nat. Neurosci. 16, 632 – 638 10.1038 / nn.3369 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  5. Bocklisch C., Pascoli V., Wong JC, House DR, Yvon C., de Roo M., et al. (2013). Kokain hämmar dopaminneuroner genom förstärkning av GABA-överföring i det ventrale tegmentalområdet. Vetenskap 341, 1521 – 1525 10.1126 / science.1237059 [PubMed] [Cross Ref]
  6. Boudreau AC, Reimers JM, Milovanovic M., Wolf ME (2007). AMPA-receptorer i cellytan i råttkärnan ökar under kokainabstinens men internaliseras efter kokainutmaning i samband med förändrad aktivering av mitogenaktiverade proteinkinaser. J. Neurosci. 27, 10621 – 10635 10.1523 / jneurosci.2163-07.2007 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  7. Boudreau AC, Wolf ME (2005). Beteende sensibilisering för kokain är förknippat med ökat AMPA-receptor ytuttryck i nucleus accumbens. J. Neurosci. 25, 9144 – 9151 10.1523 / jneurosci.2252-05.2005 [PubMed] [Cross Ref]
  8. Chandra R., Lenz JD, Gancarz AM, Chaudhury D., Schroeder GL, Han MH, et al. (2013). Optogenetisk hämning av D1R innehållande kärnans accumbens-neuroner förändrar kokainmedierad reglering av Tiam1. Främre. Mol. Neurosci. 6: 13 10.3389 / fnmol.2013.00013 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  9. Chang HT, Kitai ST (1985). Projektionsneuroner i nucleus accumbens: en intracellulär märkningsstudie. Brain Res. 347, 112 – 116 10.1016 / 0006-8993 (85) 90894-7 [PubMed] [Cross Ref]
  10. Chausmer AL, Elmer GI, Rubinstein M., Low MJ, Grandy DK, Katz JL (2002). Kokaininducerad lokomotorisk aktivitet och diskriminering av kokain i dopamin D2-receptormutanta möss. Psykofarmakologi (Berl) 163, 54 – 61 10.1007 / s00213-002-1142-y [PubMed] [Cross Ref]
  11. Chevalier G., Deniau JM (1990). Disinhibition som en grundläggande process i uttrycket av striatal funktioner. Trender Neurosci. 13, 277 – 280 10.1016 / 0166-2236 (90) 90109-n [PubMed] [Cross Ref]
  12. Czubayko U., Plenz D. (2002). Snabb synaptisk överföring mellan striatala, spiny projektionsneuroner Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 15764 – 15769 10.1073 / pnas.242428599 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  13. Ferguson SM, Eskenazi D., Ishikawa M., Wanat MJ, Phillips PE, Dong Y., et al. (2011). Övergående neuronal hämning avslöjar motsatta roller indirekta och direkta vägar vid sensibilisering. Nat. Neurosci. 14, 22 – 24 10.1038 / nn.2703 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  14. Goto Y., Grace AA (2005). Dopaminerg modulering av den limbiska och kortikala drivningen av kärnkraft i målstyrd beteende. Nat. Neurosci. 8, 805 – 812 10.1038 / nn1471 [PubMed] [Cross Ref]
  15. Grofová I. (1975). Identifiering av striatala och pallida neuroner som projicerar till substantia nigra. En experimentell studie med retrograd axonal transport av pepparrotsperoxidas. Brain Res. 91, 286 – 291 10.1016 / 0006-8993 (75) 90550-8 [PubMed] [Cross Ref]
  16. Grueter BA, Robison AJ, Neve RL, Nestler EJ, Malenka RC (2013). ΔFosB modulerar differentiellt kärnan accumbens direkt och indirekt vägfunktion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 1923-1928 10.1073 / pnas.1221742110 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  17. Gustafson N., Gireesh-Dharmaraj E., Czubayko U., Blackwell KT, Plenz D. (2006). En jämförande spänning och strömklämmeanalys av återkoppling och framåtriktad synaptisk överföring i den striatala mikrokretsen in vitro. J. Neurophysiol. 95, 737 – 752 10.1152 / jn.00802.2005 [PubMed] [Cross Ref]
  18. Hikida T., Kimura K., Wada N., Funabiki K., Nakanishi S. (2010). Särskilda roller för synaptisk överföring i direkta och indirekta streatala vägar till belöning och aversivt beteende. Neuron 66, 896 – 907 10.1016 / j.neuron.2010.05.011 [PubMed] [Cross Ref]
  19. Kalivas PW, Duffy P. (1990). Effekt av akut och daglig kokainbehandling på extracellulär dopamin i nucleus accumbens. Synapse 5, 48 – 58 10.1002 / syn.890050104 [PubMed] [Cross Ref]
  20. Kalivas PW, Pierce RC, Cornish J., Sorg BA (1998). En roll för sensibilisering i begär och återfall i kokainberoende. J. Psychopharmacol. 12, 49 – 53 10.1177 / 026988119801200107 [PubMed] [Cross Ref]
  21. Koos T., Tepper JM, Wilson CJ (2004). Jämförelse av IPSC: er som framkallas av spiny och snabbt spikande neuroner i neostriatumet. J. Neurosci. 24, 7916 – 7922 10.1523 / jneurosci.2163-04.2004 [PubMed] [Cross Ref]
  22. Kourrich S., Rothwell PE, Klug JR, Thomas MJ (2007). Kokainupplevelse kontrollerar dubbelriktad synaptisk plasticitet i nucleus accumbens. J. Neurosci. 27, 7921 – 7928 10.1523 / jneurosci.1859-07.2007 [PubMed] [Cross Ref]
  23. Kravitz AV, Freeze BS, Parker PR, Kay K., Thwin MT, Deisseroth K., et al. (2010). Reglering av parkinsonmotoriska beteenden genom optogenetisk kontroll av basal ganglia-kretsar. Nature 466, 622 – 626 10.1038 / nature09159 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  24. Kravitz AV, Tye LD, Kreitzer AC (2012). Särskilda roller för direkta och indirekta vägar striatal neuroner i förstärkning. Nat. Neurosci. 15, 816 – 818 10.1038 / nn.3100 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  25. Kreitzer AC, Malenka RC (2008). Striatal plasticitet och basal ganglia-kretsfunktion. Natur 60, 543 – 554 10.1016 / j.neuron.2008.11.005 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  26. Le Moine C., Bloch B. (1996). Uttryck av D3-dopaminreceptorn i peptidergiska neuroner i nucleus accumbens: jämförelse med D1- och D2-dopaminreceptorerna. Neuroscience 73, 131 – 143 10.1016 / 0306-4522 (96) 00029-2 [PubMed] [Cross Ref]
  27. Lobo MK, Covington HE, 3rd, Chaudhury D., Friedman AK, Sun H., Damez-Werno D., et al. (2010). Celltypspecifik förlust av BDNF-signalering efterliknar optogenetisk kontroll av kokainbelöning. Vetenskap 330, 385 – 390 10.1126 / science.1188472 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  28. Lobo MK, Nestler EJ (2011). Den striatal balansering agerar i narkotikamissbruk: distinkta roller för direkt och indirekt väg medelstora spiny neuroner. Främre. Neuroanat. 5: 41 10.3389 / fnana.2011.00041 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  29. Lüscher C., Malenka RC (2011). Läkemedel framkallade synaptisk plasticitet i beroende: från molekylära förändringar till kretsombyggnad. Neuron 69, 650 – 663 10.1016 / j.neuron.2011.01.017 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  30. O'Donnell P., Grace AA (1993). Fysiologiska och morfologiska egenskaper hos accumbens kärn- och skalneuroner registrerade in vitro. Synapse 13, 135 – 160 10.1002 / syn.890130206 [PubMed] [Cross Ref]
  31. Pascoli V., Turiault M., Lüscher C. (2011). Omvändning av synaptisk förstärkning av kokain återställer läkemedelsinducerat adaptivt beteende. Nature 481, 71 – 75 10.1038 / nature10709 [PubMed] [Cross Ref]
  32. Preston RJ, Bishop GA, Kitai ST (1980). Medium spiny neuronprojektion från råttens neostriatum: en intracellulär pepparrotsperoxidasstudie. Brain Res. 183, 253 – 263 10.1016 / 0006-8993 (80) 90462-x [PubMed] [Cross Ref]
  33. Robinson TE, Berridge KC (1993). Den neurala grunden för läkemedelsbehov: En incitament-sensibiliseringsteori av beroende. Brain Res. Brain Res. Rev. 18, 247-291 10.1016 / 0165-0173 (93) 90013-p [PubMed] [Cross Ref]
  34. Robinson TE, Berridge KC (2003). Missbruk. Annu. Rev. Psychol. 54, 25-53 10.1146 / annurev.psych.54.101601.145237 [PubMed] [Cross Ref]
  35. Schmidt HD, Pierce RC (2010). Kokaininducerade neuroadaptationer vid glutamatöverföring: potentiella terapeutiska mål för begär och missbruk. Ann. NY Acad. Sci. 1187, 35 – 75 10.1111 / j.1749-6632.2009.05144.x [PubMed] [Cross Ref]
  36. Sesack SR, Grace AA (2010). Cortico-basal ganglia belöningsnätverk: mikrokretsar. Neuropsykofarmakologi 35, 27 – 47 10.1038 / npp.2009.93 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  37. Sim HR, Choi TY, Lee HJ, Kang EY, Yoon S., Han PL, et al. (2013). Roll av dopamin D2-receptorer i plasticitet av stressinducerat beroendeframkallande beteende. Nat. Commun. 4: 1579 10.1038 / ncomms2598 [PubMed] [Cross Ref]
  38. Smith RJ, Lobo MK, Spencer S., Kalivas PW (2013). Kokaininducerade anpassningar i D1 och D2 anordnar projektionsneuroner (en dikotomi som inte nödvändigtvis är synonymt med direkta och indirekta vägar). Curr. Opin. Neurobiol. 23, 546 – 552 10.1016 / j.conb.2013.01.026 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  39. Steketee JD, Kalivas PW (2011). Narkotikahantering: beteendesensibilisering och återfall till läkemedelssökande beteende. Pharmacol. Rev. 63, 348 – 365 10.1124 / pr.109.001933 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  40. Taverna S., Ilijic E., Surmeier DJ (2008). Återkommande säkerhetsanslutningar av striatala medelstänkta nervceller störs i modeller av Parkinsons sjukdom. J. Neurosci. 28, 5504 – 5512 10.1523 / JNEUROSCI.5493-07.2008 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  41. Taverna S., van Dongen YC, Groenewegen HJ, Pennartz CM (2004). Direkt fysiologisk bevis för synaptisk anslutning mellan medelstora spiny neuroner i råttkärnor i lägen. J. Neurophysiol. 91, 1111 – 1121 10.1152 / jn.00892.2003 [PubMed] [Cross Ref]
  42. Thomas MJ, Kalivas PW, Shaham Y. (2008). Neuroplasticitet i det mesolimbiska dopaminsystemet och kokainberoende. Br. J. Pharmacol. 154, 327 – 342 10.1038 / bjp.2008.77 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
  43. Tunstall MJ, Oorschot DE, Kean A., Wickens JR (2002). Inhiberande interaktioner mellan spiny projektionsneuroner i råttstriatum. J. Neurophysiol. 88, 1263 – 1269 10.1152 / jn.00886.2001 [PubMed] [Cross Ref]
  44. Vanderschuren LJ, Kalivas PW (2000). Förändringar av dopaminerg och glutamatergisk överföring vid induktion och uttryck av beteendesensibilisering: en kritisk granskning av prekliniska studier. Psykofarmakologi (Berl) 151, 99 – 120 10.1007 / s002130000493 [PubMed] [Cross Ref]
  45. Wilson CJ, Groves PM (1980). Fin struktur och synaptisk koppling av den gemensamma roviga nerven hos råttan neostriatum: en studie som använder intracellulär injektion av pepparrotsperoxidas. J. Comp. Neurol. 194, 599 – 615 10.1002 / cne.901940308 [PubMed] [Cross Ref]
  • Wise RA (2004). Dopamin, lärande och motivation. Nat. Pastor Neurosci. 5, 483 – 494 10.1038 / nrn1406 [PubMed] [Cross Ref]