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 bidra till läkemedelsmedierade beroendeframkallande beteenden. Här har vi använt en optogenetisk metod för att undersöka rollen av NAc-medium taggiga neuroner (MSN) som uttrycker dopamin D2-receptorer (D2R) i kokaininducerad beteendesensibilisering. Adenoassocierade virala vektorer som kodar för channelrhodopsin-2 (ChR2) levererades till NAc hos D2R-Cre-transgena möss. Detta gjorde det möjligt för oss att selektivt fotostimulera D2R-MSN i NAc. D2R-MSN bildar lokala hämmande kretsar, eftersom fotostimulering av D2R-MSN framkallade hämmande postsynaptiska strömmar (IPSC) i angränsande MSN. Fotostimulering av NAc D2R-MSN in vivo påverkade varken initieringen eller uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering. Fotostimulering under läkemedelsabstinensperioden dämpade dock uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering. Dessa resultat visar att D2R-MSN:er av NAc spelar en nyckelroll i abstinensinducerad plasticitet och kan bidra till återfall efter att drogmissbruk upphört.

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

Beskrivning

Dopamin (DA)-signalering är associerad med belöningsförväntningar och målinriktat beteende (Wise, 2004 ; Goto och Grace, 2005 ; Berridge, 2007 ). En av de välkända patologierna vid dopaminerga störningar är drogberoende (Robinson och Berridge, 1993 , 2003 ). Efter upprepad exponering för beroendeframkallande substanser sker adaptiva förändringar på molekylär och cellulär nivå i DA:s mesolimbiska signalväg; dessa kan leda till drogberoende, vilket är en kronisk, återkommande sjukdom där tvångsmässigt drogsökande och droganvändande beteenden kvarstår trots deras allvarliga negativa konsekvenser (Thomas et al., 2008 ; Baik, 2013 ). Karakterisering av de modifieringar som sker i det mesolimbiska dopaminerga systemet är således nyckeln till att förstå drogberoende.

Dopamin D1-receptorer (D1R) och D2-receptorer (D2R) uttrycks i hög grad i striatums medelstora taggiga neuroner (MSN). Det har föreslagits att långvariga läkemedelsinducerade anpassningar i ventrala striatum, mer känt som nucleus accumbens (NAc), bidrar till utvecklingen av beroende samt drogsökande och återfallsbeteenden (Lobo och Nestler, 2011 ; Smith et al., 2013 ). Dopaminerga cellkroppar från det ventrala tegmentala området innerverar mestadels NAc. Över 95 % av cellerna i NAc är MSN, som tar emot exciterande input från fyra stora hjärnregioner: prefrontala cortex, hippocampus ventrala subikulum, basolaterala amygdala och talamus (Sesack och Grace, 2010 ; Lüscher och Malenka, 2011 ). MSN inom NAc kan delas in i två huvudsakliga subpopulationer: MSN med direkt signalväg som uttrycker D1R och projicerar direkt till DA-områden i mitten av hjärnan, och MSN med indirekt signalväg som uttrycker D2R och projicerar till ventral pallidum (Kreitzer och Malenka, 2008 ; Sesack och Grace, 2010 ; Lüscher och Malenka, 2011 ; Smith et al., 2013 ). Eftersom MSN är GABAerga, kommer aktivering av MSN-neuroner att hämma deras nedströmsmål, vilka också är GABAerga (Chevalier och Deniau, 1990 ). Därför kommer aktivering av D1R-MSN att excitera DA-neuroner i mitten av hjärnan, vilket sedan bidrar till regleringen av belöningsrelaterade beteenden (Lüscher och Malenka, 2011 ; Bocklisch et al., 2013 ).

Nyligen genomförda studier med genetiskt modifierade möss som uttrycker Cre-rekombinas på ett celltypspecifikt sätt har avslöjat olika roller för D1R-MSN och D2R-MSN i kokainberoendebeteenden. Sådana möss möjliggör genetisk målinriktning av specifika toxiner, optogenetiska prober eller DREADD (designerreceptorer som exklusivt aktiveras av en designerdrog) för att selektivt manipulera D1R-MSN eller D2R-MSN. Denna metod har lett till viss enighet om MSN:s roll i beroendebeteenden: D1R-MSN främjar tydligen beroendebeteenden, medan ingen specifik roll (eller en hämmande roll) i utvecklingen av läkemedelsinducerade beroendebeteenden har föreslagits för D2R-MSN (Hikida et al., 2010 ; Lobo et al., 2010 ; Ferguson et al., 2011 ; Bock et al., 2013 ). Kokainexponering 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 att D1R-MSN och D2R-MSN spelar motsatta roller i kokainmedierade beroendeframkallande beteenden, är den exakta rollen för D2R-MSN inte klarlagd.

Tidigare har det visats att D2R knockout (KO)-möss uppvisar normal kokainmedierad beteendesensibilisering och kokainsökande beteenden, med endast en liten minskning av känsligheten orsakad av frånvaron av D2R (Baik et al., 1995 ; Chausmer et al., 2002 ; Sim et al., 2013 ). Emellertid undertrycker exponering för stress under drogabstinens uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering såväl som kokainsökande och återfallsbeteenden hos D2R KO-möss (Sim et al., 2013 ). Specifik knockdown av D2R i NAc påverkar inte basal lokomotorisk aktivitet, inte heller kokaininducerad beteendesensibilisering, men ger stress förmågan att hämma uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering (Sim et al., 2013 ). Dessa fynd tyder starkt på att blockad av D2R i NAc inte förhindrar kokainmedierad beteendesensibilisering. Snarare verkar det som att D2R i NAc spelar en tydlig roll i regleringen av de stressutlösta synaptiska modifieringarna under abstinens som leder till en ökning av kokainsökande och återfallsbeteenden (Sim et al., 2013 ).

Här har vi använt optogenetik för att ytterligare utvärdera rollen av NAc D2R-MSN i kokaininducerad beteendesensibilisering. Med hjälp av hjärnskivor finner vi att fotostimulering av D2R-MSN aktiverar lokala hämmande kretsar inom NAc som involverar angränsande MSN. Fotostimulering av NAc D2R-MSN in vivo påverkar varken initieringen eller uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering. Emellertid minskar upprepad aktivering av NAc D2R-MSN under drogabstinensperiod kokaininducerat beroendebeteende. Våra resultat visar att D2R-MSN från NAc spelar en nyckelroll i abstinensinducerad 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 tillhandahölls generöst av Karl Deisseroth (Stanford Univ.). För framställning av AAV odlades HEK293T-celler i DMEM-media med antibiotika och FBS. Dagen före transfektion placerades fyra plattor bortom 90 % konfluens från 10 cm stora plattor på fem 15 cm stora plattor och inkuberades i 18–22 timmar eller tills 60 till 70 % konfluens uppnåtts. HEK293T-celler transfekterades med pAAV-DIO-ChR2-EYFP, pAAV-DJ och pHelper med hjälp av jetPEI-transfektionsreagens (QBiogene). DNA/DMEM/PEI-cocktailen virvlades och inkuberades vid rumstemperatur i 20 minuter. Efter inkubation tillsattes transfektionsblandningen till varje 15 cm stor platta. Transfekterade celler skördades 48 timmar efter transfektion och inkuberades med 0.5 % natriumdeoxikolat (Sigma; D6750) och 50 enheter/ml bensonasnukleas (Sigma; E1014) vid 37 °C i 1 timme. Efter avlägsnande av cellulärt skräp genom centrifugering vid 3000 × g i 15 minuter filtrerades supernatanten genom ett 0.45 mm PVDF-filter (Millipore). Rening av AAV-DJ-partiklar utfördes med hjälp av HiTrap heparin-affinitetskolonner (GE Healthcare). För koncentrering av AAV användes Amicon ultra-15 centrifugalfilterenheter med en molekylviktsgräns på 100 000. Koncentrerat virus delades upp i alikvoter och frystes för förvaring vid -80 °C. De slutliga viruskoncentrationerna var 3~6 × 10^ 12 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 initiering av kokainsensibilisering vandes mössen vid saltlösningsinjektioner (ip) i 3 dagar i följd och injicerades sedan med saltlösning eller kokain (15 mg kg⁻¹ , ip) i 5 dagar i följd. Mössen 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 mössen för horisontell lokomotorisk aktivitet i en öppen kammare i 30 minuter. För mätning av effekten av fotostimulering på initiering och uttryck av sensibilisering (Figur ​(Figur ​​​​5 ),5 ) gavs mössen blått ljus bilateralt genom dubbla fiberoptiska patchkablar till NAc under fyra 3-minutersperioder under 30-minuterssessioner i hemmaburar. Patchkablar från fiberoptikkanylen på musskallen togs bort och mössen gavs minst 10 minuters vila. Mössen injicerades sedan med antingen kokain eller saltlösning (coc 1d-coc 5d). Efter initiering av sensibiliseringen abstinerades kokainet i 14 dagar utan injektion av saltlösning. Under denna abstinensperiod tillämpades ingen fotostimulering. Uttrycket av beteendemässig sensibilisering mot kokain bestämdes sedan genom injektion av en utmaningsdos av läkemedlet (10 mg kg⁻¹ , ip) efter fotostimulering av NAc, såsom illustreras i figur ​Figur5A.5A . För att mäta effekten av fotostimulering under kokainabstinensperioderna (Figur ​(Figur6),6 ) utsattes mössen för samma protokoll för sensibilisering som beskrivits ovan (för figur ​Figur5)5 ), förutom att fotostimulering gavs. Efter initiering av kokainsensibilisering applicerades fotostimulering på NAc dagligen i 1 timme under den totala abstinensperioden på 14 dagar. Efter 14 dagars abstinens injicerades alla grupper av möss med utmaningsdosen 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 med en LED-ljuskälla (460 ± 27 nm, UHP-Mic-LED-460, Prizmatix). Blått ljus från LED-lampan filtrerades ytterligare och dämpades med en filterkub utrustad med ett excitationsfilter (470–495 nm); ljusblixtar (10 ms varaktighet, 0.0366–0.354 mW/mm² ) levererades till hjärnskivan via 25X objektivlinsen vid frekvenser på 5–40 Hz. I en delmängd av experimenten mättes fotoströmmar i ChR2-uttryckande celler som svar på 2 sekunders varaktighet av ljusblixtar.

Statistisk analys

Data presenteras som medelvärden ± sem och analyserades med tvåsidigt Student's t- test, eller med tvåvägsvariansanalys följt av Bonferronis post hoc- test. Ett p -värde på <0.05 ansågs statistiskt signifikant.

Resultat

Selektiv fotostimulering av medelstora spiny neuroner i nucleus accumbens

För att fastställa rollen av NAc D2R-MSN i kokainmedierade beroendebeteenden använde vi en optogenetisk metod för att stimulera NAc D2R-neuroner. För att selektivt kontrollera aktiviteten hos D2R-MSN i NAc med ljus injicerades virala vektorer som kodar för AAV-DIO-ChR2-EYFP stereotaxiskt i NAc hos D2R-Cre BAC-transgena möss. 4 veckor efter viral injektion observerades ett robust uttryck av ChR2-EYFP i NAc (Figur ​(Figur1A).1A ). Specificiteten för ChR2-uttryck i D2R-MSN bekräftades genom immunofluorescens-konfokalanalys: uttryck av YFP-märkt ChR2 samlokaliserades med D2R i NAc (Figur ​(Figur1B),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 kring virusinjektionsprocedurerna att variera från ett laboratorium till ett annat, vilket gör det viktigt att dokumentera optogenetisk kontroll under våra specifika experimentella förhållanden. Vi bedömde det funktionella uttrycket av ChR2 genom att göra patchclamp-inspelningar av hela celler från MSN i NAc-skivor. MSN identifierades genom: (1) en relativt hyperpolariserad vilomembranpotential (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 strömpuls; (4) frånvaro av ett spännings-"sänkning" under hyperpolarisering orsakad av en hyperpolarisationsaktiverad katjonström (I h ); 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 mm² ) medan MSN:erna spänningsklämdes vid en hållpotential på −69 mV. Vissa MSN:er uttryckte ChR2, vilket framgår av YFP-fluorescens i deras somata (pilar i figurerna 1C1, C3 ). Sådana neuroner uppvisade betydande fotoströmmar, där ljusare ljusstimuli framkallade större fotoströmmar (figur ​(figur1D).1D ). Sambandet mellan maximal fotoströmamplitud och ljusintensitet (figur ​(figur1E)1E ) hade en halvmaximal ljuskänslighet på 0.054 ± 0.0023 mW/mm² och en maximal toppamplitud på 1.16 ± 0.16 nA (medelvärde ± sem, n = 4).

Under strömtångsförhållanden avfyrade MSN:er som uttrycker ChR2 AP:er tillförlitligt som svar på ljuspulser (10 ms varaktighet; Figur ​Figur1F).1F ). Under dessa förhållanden var ljusintensiteter större än 0.1 mW/mm2 tillräckliga för att framkalla AP:er (Figur ​(Figur1G,1G , n = 5). AP:er framkallades tillförlitligt vid fotostimuleringsfrekvenser upp till 20 Hz, medan vid 40 Hz summerades de ljusinducerade svaren för att orsaka en ihållande depolarisering som var mindre effektiv på att framkalla AP:er (Figur 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 samtidigt som vi mätte postsynaptiska svar i ChR2-negativa MSN:er (Figur ​(Figur2A).2A ). Neuronen som visas i Figur ​Figur2A2A uttrycker inte ChR2, vilket indikeras av frånvaron av EYFP-fluorescens såväl som frånvaron av fotoströmmar med kort latens som de som visas i Figur ​Figur1D.1D . Men när de postsynaptiska MSN:erna hölls med en potential på −69 mV, framkallade 10 ms varaktiga ljusblixtar utåtriktade strömmar efter en latens på 9.0 ± 0.42 ms (Figur ​(Figur2B,2B , n = 15). För att bestämma naturen hos dessa svar varierades den postsynaptiska membranpotentialen mellan −99 mV och −39 mV, medan en ljusblixt applicerades (Figur ​(Figur2C).2C ). Ljusinducerade svar varierade med membranpotentialen (Figur ​(Figur2D,2D , n = 6) och reverserade sin polaritet vid −81 ± 3.4 mV. Med tanke på att jämviktspotentialen för kloridjoner är −80 mV under våra jonförhållanden, kan de ljusinducerade utåtriktade strömmarna bero på kloridflöde medierat av postsynaptiska GABA A- receptorer. För att testa denna möjlighet tillsattes GABA A- receptorantagonisten bikukullin (10 µM) till den externa lösningen. Detta läkemedel blockerade fullständigt ljusinducerade svar (Figur ​(Figur2B),2B ), vilket bekräftar att de ljusinducerade svaren var GABAerga hämmande postsynaptiska strömmar (IPSC).

Baserat på deras svar på fotostimulering kunde de MSN som vi registrerade från klassificeras i en av fyra grupper: (1) celler som uttrycker en tillräcklig mängd ChR2 för att avfyra AP som svar på fotostimulering (ChR2+/AP), vilka beskrevs ovan; (2) celler som uttrycker en liten mängd ChR2, vilka uppvisade en subtröskeldepolarisering som svar på ljus (ChR2+/Ingen AP); (3) tysta celler som inte hade något uttryck av ChR2 men fick ljusinducerade IPSC från presynaptiska MSN som uttrycker ChR2 (ChR2−/IPSC); och (4) ChR2-negativa celler som inte uppvisade IPSC som svar på fotostimulering av andra MSN (ChR2−/Ingen 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 grupperna (1) och (2)). Inget av de MSN som vi registrerade uppvisade både fotoströmmar och IPSC som svar på fotostimulering; detta indikerar att D2R-positiva MSN inte innerverar andra medlemmar av samma cellpopulation inom NAc.

Denna klassificering av ljusreaktioner indikerar att fotostimulering av ChR2+/No AP-celler (grupp 2) och ChR2−/No IPSC-celler (grupp 4) inte genererar några elektriska signaler som skulle kunna bidra till kretsaktivitet. För att definiera effekterna av fotostimulering på kretsfunktionen karakteriserade vi därför i detalj egenskaperna hos ChR2+/AP MSN (grupp 1), vilka genererar AP när NAc fotostimuleras, och ChR2−/IPSC-celler (grupp 3), vilka är postsynaptiska till ChR2+/AP MSN eftersom de tar emot ljusinducerade IPSC. ChR2+/AP- och ChR2−/IPSC-celler i NAc identifierades båda som taggiga neuroner (Figur ​(Figur3A).3A ). Det fanns inga signifikanta skillnader i de morfologiska eller elektrofysiologiska egenskaperna hos neuronerna i dessa två grupper. Till exempel var somata hos neuronerna i dessa två grupper liknande i storlek (Figur ​(Figur3B).3B ). Dessutom var deras RMP:er (−83.0 ± 1.7 vs. −85.0 ± 1.8 mV; medelvärde ± sem; n = 10, figur ​Figur3C)3C ) och ingångsresistanser (113 ± 15 vs. 133 ± 13 MΩ, n = 6, figur ​Figur3D)3D inte heller olika ( p > 0.05 tvåsidigt Student's t -test) medan deras AP-avfyrningsmönster som svar på strömpulser (figurerna 3E, F ) också var likartade ( p > 0.05 tvåsidigt Student's t -test, n = 6). Sammanfattningsvis aktiverar fotostimulering av D2R-MSN i NAc lokala hämmande kretsar med postsynaptiska neuroner som är mycket lika D2R-MSN men uttrycker inte D2R.

Optogenetisk stimulering av NAc D2R-MSNs i kokaininducerad beteendesensibilisering

Vi undersökte sedan de beteendemässiga konsekvenserna av in vivo- fotostimulering av NAc D2R-MSN. Eftersom fotostimulering av D2R-MSN i dorsalstriatum minskar den lokomotoriska aktiviteten (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) levererat till NAc via en optisk fiber. Fotostimuli applicerades under fyra 3-minutersperioder inom 50-minuterssessionen när mössen hölls i kammaren för registrering av lokomotorisk aktivitet (Figur ​(Figur4A).4A ). Parallellt injicerades icke-Cre WT-kullmöss som kontrollmöss på liknande sätt med virus och fick liknande blått ljus. D2-Cre(+) NAc-ChR2-möss uppvisade en jämförbar eller något förhöjd nivå av basal lokomotorisk aktivitet i jämförelse med kontrollmössen D2R-Cre(−) NAc-ChR2 (Figur 4B, C ). Fotostimulering av D2R-MSN i D2-Cre(+) NAc-ChR2-möss orsakade en signifikant minskning av den lokomotoriska aktiviteten som återhämtade sig efter att ljusstimulansen upphörde (Figur ​(Figur4B).4B ). Inga sådana effekter observerades hos kontrollmössen D2R-Cre(−) NAc-ChR2 (Figur 4B, C ), vilket indikerar att effekterna av fotostimulering orsakades av aktivering av ChR2, snarare än möjliga ospecifika effekter såsom uppvärmning av hjärnvävnad. Därför indikerade våra data att fotostimulering av D2R-MSN i NAc framkallade en minskning av den lokomotoriska aktiviteten.

Dessa resultat etablerade vår förmåga att kontrollera aktiviteten hos D2R-MSN inom NAc in vivo . Vi använde sedan denna förmåga för att undersöka påverkan av D2R-MSN-aktivitet på beteendesensibilisering vid upprepad administrering av kokain. Beteendesensibilisering avser den process som tillåter en initial exponering för psykostimulantia, såsom kokain, att förbättra förmågan hos efterföljande läkemedelsexponeringar att stimulera rörelseaktivitet. Denna process kan delas in i initierings- och uttrycksfaser: initiering beskriver de omedelbara neurala händelser som inducerar beteendesensibilisering (Vanderschuren och Kalivas, 2000 ; Sim et al., 2013 ), medan uttryck är känt för att vara en långvarig form av beteendeplasticitet som kvarstår efter läkemedelsabstinens (Vanderschuren och Kalivas, 2000 ; Sim et al., 2013 ). Vi undersökte därför kokaininducerad beteendesensibilisering under upprepade intraperitoneala (ip) injektioner av kokain, samtidigt som vi använde optogenetik för att kontrollera aktiviteten hos D2R-MSN i NAc under var och en av dessa faser.

Efter vana vid kokaininjektion under 3 dagar injicerades mössen med kokain (15 mg/kg) under 5 dagar i följd och de rörelserelaterade reaktionerna registrerades i 30 minuter efter varje injektion (Figur ​(Figur5A).5A ). Fotostimuli administrerades under 30-minuterssessioner före kokaininjektion, varvade 3-minutersperioder av belysning med 5-minutersperioder där ljuset var släckt (Figur ​(Figur5A).5A ). Med tanke på att fotostimulering av D2R-MSN i NAc minskar basal rörelseaktivitet (Figur ​(Figur4),4 ), administrerades fotostimuli omedelbart före administrering av kokain för att undvika eventuell störning av beteendemässiga reaktioner på kokaininjektion.

Både kontrollmöss av D2-Cre(−) NAc-ChR2 och D2-Cre(+) NAc-ChR2 uppvisade en markant ökning av den lokomotoriska aktiviteten som svar på upprepade kokaininjektioner (Figur ​(Figur5B),5B ), vilket indikerar initiering av sensibilisering. Fotostimulering av D2R-MSN i NAc verkade inte påverka initieringen av beteendesensibilisering, eftersom kokaininducerad beteendesensibilisering var likartad hos D2-Cre(+) NAc-ChR2-möss och kontrollmöss av D2-Cre(−) NAc-ChR2.

Efter induktion av beteendemässig sensibilisering genom att upprepa sådana injektioner av kokain (15 mg/kg) i 5 dagar, utsattes läkemedlet i 14 dagar och graden av uttryck av 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 läkemedelsutsättning (Steketee och Kalivas, 2011 ; Sim et al., 2013 ). För att undersöka rollen av D2R-MSN i uttryck av sensibilisering, fotostimulerades NAc omedelbart före administrering av kokain (Figur ​(Figur5A)5A ) och sensibilisering mättes som mängden lokomotorisk aktivitet inducerad av kokaininjektionen.

I båda grupperna av möss som förbehandlats med kokain – D2-Cre(−) NAc-ChR2-möss (D2-Cre(−)::coc-coc) och D2-Cre(+) NAc-ChR2 (D2-Cre(+)::coc-coc) – inträffade ett robust uttryck av sensibilisering (Figur ​(Figur5C).5C ). Tidsförloppet för kokainstimulerade rörelseförändringar var också likartad mellan de två grupperna (Figur ​(Figur5C),5C ), utan någon signifikant skillnad observerad mellan de två grupperna. 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 drogabstinens efter upprepad kokainexponering resulterar i selektiv rekrytering av en D2R-beroende anpassningsmekanism som kontrollerar den stressinducerade ökningen av kokainsökande och återfallsbeteenden i samband med förändringar i synaptisk plasticitet i NAc (Sim et al., 2013 ). Detta indikerar att de mekanismer som används vid drogabstinens skiljer sig från de som är involverade i droginducerad sensibilisering. Vi undersökte därför härnäst om fotostimulering av D2R-MSN i NAc under kokainabstinens påverkar uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering.

Efter induktion av beteendesensibilisering genom upprepad injektion av kokain enligt ovan, delades D2-Cre(-) och D2-Cre(+) möss in i två grupper under 14 dagars abstinensperioden: en grupp utsattes för daglig blåljusstimulering av NAc i 1 timme (3 min × 8 gånger), medan den andra gruppen inte gjorde det (Figur ​(Figur6A).6A ). Upprepad fotostimulering av D2R-MSN i NAc under kokainabstinens påverkade inte uttrycket av sensibilisering hos D2-Cre(-):: coc-coc möss (Figur ​(Figur6B).6B ). Däremot dämpades uttrycket av sensibilisering signifikant hos D2-Cre(+):: coc-coc möss genom upprepad fotostimulering under läkemedelsabstinens (Figur ​(Figur6B),6B ), även om tidsförloppet för den kokaininducerade stimuleringen av rörelseförmågan inte påverkades (Figur ​(Figur6C).6C ). Således minskade fotostimulering av D2R-MSN från NAc under droguttag uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering (kokain × fotostimuleringsinteraktion F (1,18) = 11.08, P = 0.0037, figur ​Figur6B).6B ). Dessa data indikerar att aktivering av D2R-NAc MSN under perioden med droguttag påverkar kokainsökande och återfallsbeteenden.

Diskussion

Avsevärda bevis tyder på att kokaininducerad beteendesensibilisering är associerad med ökad dopaminerg transmission i det mesokortikolimbiska systemet, bestående av det ventrala tegmentala området, prefrontala cortex och nucleus accumbens (NAc). I synnerhet kännetecknas uttrycksfasen av beteendesensibilisering av en ihållande läkemedelshyperresponsivitet efter att drogen upphört, vilket är associerat med en kaskad av anpassningsmekanismer (Kalivas och Duffy, 1990 ; Robinson och Berridge, 1993 ; Kalivas et al., 1998 ) som kan bidra till tvångsmässigt drogbegär (Robinson och Berridge, 1993 ; Kalivas et al., 1998 ; Steketee och Kalivas, 2011 ). Det har föreslagits att kokaininducerade förändringar i molekylär, cellulär och beteendemässig plasticitet inom NAc, i samband med DA-receptorsignalering 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 modifierade möss som villkorligt uttrycker Cre-rekombinas har avslöjat roller för D1R-MSN eller D2R-MSN i kokainberoende. Optogenetisk aktivering av D1R-MSN från NAc efter 6 dagar av upprepad kokainadministrering ökar den lokomotoriska aktiviteten, medan aktivering av D2R-MSN enligt uppgift inte har någon effekt (Lobo et al., 2010 ). Dessa data tyder på att upprepad exponering för kokain ökar produktionen av D1R-MSN från NAc. Hämning av D1R-uttryckande MSN med tetanustoxin (Hikida et al., 2010 ) minskar kokainbetingad platspreferens (CPP), medan inga förändringar i kokain-CPP observerades efter att synaptisk transmission i D2R-MSN avskaffats (Hikida et al., 2010 ). Optogenetisk aktivering av D1R-MSN i dorsalstriatum inducerar ihållande förstärkning, medan stimulering av D2-receptoruttryckande neuroner inducerar övergående bestraffning (Kravitz et al., 2012 ). En nyligen genomförd 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 självadministrering av kokain (Bock et al., 2013 ). Å andra sidan rapporterade Bocklisch et al. ( 2013 ) att D1R-MSN i NAc projicerar till VTA, specifikt till GABAerga neuroner inom VTA, medan D2R-MSN inte projicerar direkt till VTA. Denna krets innebär att optogenetisk aktivering av D1R-MSN avhämmar DA-neuroner, vilket slutligen förstärker 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 induceras under drogabstinens och dessa förstärker återfallet till kokainsökande, utan att påverka initialt drogförvärv eller drogsökande (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 någon av MSN-subtyperna 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 dorsalstriatum också minskar den lokomotoriska aktiviteten. Således är våra data de första som visar att basal lokomotorisk aktivitet hämmas av fotostimulering av D2R-MSN från 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. Fotostimulering av D2R-MSN under abstinensperioden minskade dock uttrycket av kokaininducerad sensibilisering. Därför indikerar våra data att D2R-MSN rekryterar någon signal specifikt under abstinensperioden som sedan förändrar genuttryck eller andra former av signalering och därigenom utlöser förändringar i synaptisk plasticitet, vilket leder till förändringar i kokaininducerad beteendesensibilisering. Hur dessa MSN använder celltypspecifika anpassningar som kan producera sina distinkta konsekvenser i beroenderelaterade beteenden är inte känt. Grueter et al. ( 2013 ) föreslog att ΔFosB i NAc differentiellt modulerar synaptiska egenskaper och belöningsrelaterade beteenden på ett celltyps- och subregionsspecifikt sätt. Nyligen har Chandra et al. ( 2013 ) rapporterade att upprepad ChR2-aktivering av D1R-MSN men inte D2R-MSN orsakade en nedreglering av Tiam1-genen, ett protein involverat i omorganiseringen av aktincytoskelettet, liknande effekterna av kokain. För att förstå de mekanismer som ger bestående effekter av läkemedelsinducerade beteenden är det därför viktigt att avgränsa den cellselektiva induktionen av molekylära händelser i dessa MSN som kontrollerar synaptisk anpassning till upprepad läkemedelsexponering.

I samband med upprepad drogexponering har abstinens föreslagits spela en viktig roll eftersom vissa förändringar uppträder först några veckor efter den sista exponeringen för kokain. Detta tyder på att avhållsamhet är en viktig mediator 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 abstinens i sig kan vara en utlösande faktor för de förändringar i NAc som kontrolleras av D2R-beroende signalering. Vårt resultat som visar att aktivering av D2R-MSN i NAc under drogabstinens påverkar kokaininducerad beteendesensibilisering ger övertygande stöd för denna idé.

Det har tidigare visats att upprepad exponering för stress under drogabstinens hämmar uttrycket av kokaininducerad beteendesensibilisering såväl som kokainsökande och återfallsbeteenden hos D2R KO-möss (Sim et al., 2013 ). Det är därför intressant att fotostimulering av D2R-MSN under drogabstinens också minskar uttrycket av sensibilisering. Stressinducerad synaptisk plasticitet vid glutamatiska synapser förändras i NAc hos D2R KO-möss (Sim et al., 2013 ). Även om det ännu inte är känt om fotostimulering av D2R MSN eller kronisk stress under abstinensperioden framkallar liknande förändringar i synaptisk plasticitet, stöder våra nuvarande resultat hypotesen att D2R-MSN från NAc spelar en nyckelroll i abstinensinducerad plasticitet och kan bidra till återfall efter upphörande av drogmissbruk. Ytterligare undersökning kommer att krävas för att ta reda på de funktionella neurala kretsar där D2R MSN deltar under läkemedelsabstinens och för att analysera och jämföra konsekvenserna av D2R-MSNs fotostimulering och kronisk stress på synaptisk plasticitet i denna specifika krets.

En annan möjlig roll för D2R-uttryckande MSN skulle kunna vara att hämma utsöndringen av D1R-MSN från NAc. Tidigare forskning indikerar att även om MSN projicerar långa axoner till avlägsna mål, sker omfattande överlappning mellan axonkollateraler och de dendritiska träden hos intilliggande taggiga projektionsneuroner (Grofová, 1975 ; Preston et al., 1980 ; Wilson och Groves, 1980 ). Detta skulle kunna indikera möjlig lokal synaptisk anslutning för MSN inom NAc. Intracellulära inspelningar från par av taggiga projektionsneuroner har identifierat funktionella hämmande kopplingar mellan MSN i råttstriatum (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 kollaterala axoner hos MSN i striatum inte är slumpmässiga, D2R-MSN skapar synaptiska kopplingar både med andra D2R-MSN och med D1R-MSN, medan D1R-MSN nästan uteslutande bildar synaptiska kopplingar med andra D1R-MSN (Taverna et al., 2008 ). Även om den GABAerga sammankopplingen genom lokala återkommande axonala kollateraler mellan ackumbala MSN också har rapporterats (Taverna et al., 2004 ), är det fortfarande inte klart om D2R-MSN slumpmässigt bildar lokala mikrokretsar eller om de bidrar till mikrokretsar i NA med preferensiell koppling som de gör i striatum. Våra data tyder på att D2R-MSN i NAc som uttrycker ChR2 skapar synaptiska kopplingar med angränsande MSN som uttrycker D1R, och att D2R-MSN sedan utövar en hämmande kontakt med D1-MSN för att modulera den D1R-medierade främjandet 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]