Konvergent behandling av både positiva och negativa motivativa signaler av VTA-dopaminneuronala populationer (2011)

KOMMENTARER: Denna forskning visar att belöningskretsarna och dopaminproducerande nervceller svarar på rädsla. Samma krets som driver oss med dopamin för att uppnå våra mål, som orgasm, aktiveras också av rädsla. Det är därför vi "gillar" läskiga saker - berg-och dalbanor, bungy-jumping, skräckfilmer, etc. Vi undrar om rädsla eller ångest som producerar pornografi ökar mängden frigjort dopamin. Detta skulle vara vettigt, eftersom många användare flyttar in i porrgenrer som orsakar ångest och rädsla. Om en porranvändare inte längre får tillräckligt med dopamin från nuvarande genre kan han söka porr som kommer att åberopa ångest och rädsla för att få en större dopaminfix. Adrenalin och noradrenalin stimulerar också belöningskretsarna, vilket beskrivs i andra artiklar i detta avsnitt.


Fullständig studie: Konvergent bearbetning av både positiva och negativa motivationssignaler av VTA-dopaminens neuronala befolkningar

Wang DV, Tsien JZ, 2011 PLoS ONE 6 (2): e17047. doi: 10.1371 / journal.pone.0017047

Abstrakt

Dopaminneuroner i det ventrale tegmentalområdet (VTA) har traditionellt studerats för sina roller i belöningsrelaterad motivation eller drogberoende. Här studerar vi hur VTA-dopaminneurpopulationen kan behandla rädsla och negativa upplevelser samt belöna information i fritt beteende möss. Med användning av multi-tetrode-inspelning finner vi att upp till 89% av de förmodade dopaminneuronerna i VTA uppvisar betydande aktivering som svar på den konditionerade tonen som förutspår matbelöning, medan samma dopaminneuronpopulation också svarar på de rädda upplevelserna som gratis höst och skaka händelser. Majoriteten av dessa VTA förmodade dopaminneuroner uppvisar undertryckning och offset-rebound-excitation, medan ~ 25% av de registrerade förmodade dopaminneuronerna uppvisar excitation genom de rädsla händelserna. Det är viktigt att VTA-förmodade dopaminneuroner uppvisar parametriska kodningsegenskaper: deras varaktighet för avfyrning av förändringar är proportionell mot den fruktansvärda händelsetiden. Dessutom visar vi att den kontextuella informationen är avgörande för att dessa nervceller får fram positiva eller negativa motivationssvar med samma betingade ton. Sammantaget tyder våra resultat på att VTA-dopaminneuroner kan använda den konvergerande kodningsstrategin för bearbetning av både positiva och negativa erfarenheter, intimt integrerat med ledtrådar och miljömässigt sammanhang.

siffror

Citation: Wang DV, Tsien JZ (2011) Konvergent bearbetning av både positiva och negativa motiveringssignaler av VTA Dopamine Neuronal Populations. PLoS ONE 6 (2): e17047. doi: 10.1371 / journal.pone.0017047

Redaktör: Hiromu Tanimoto, Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Tyskland

Mottagen: November 9, 2010; Accepterad: Januari 19, 2011; Publicerad: Februari 15, 2011

Upphovsrätt: © 2011 Wang, Tsien. Detta är en artikel med öppen åtkomst som distribueras under villkoren i Creative Commons Attribution License, som tillåter obegränsad användning, distribution och reproduktion i vilket medium som helst, förutsatt att den ursprungliga författaren och källan krediteras.

finansiering: Detta arbete stöddes av medel från NIMH (MH060236), NIA (AG024022, AG034663 & AG025918), USAMRA00002 och Georgia Research Alliance (alla till JZT). Finansierarna hade ingen roll i studiedesign, datainsamling och analys, beslut att publicera eller förbereda manuskriptet.

Konkurrerande intressen: Författarna har förklarat att inga konkurrerande intressen existerar.

Beskrivning

Dopaminneuroner i det ventrale tegmentalområdet (VTA) har traditionellt studerats för sina roller i belöningsrelaterad motivation eller drogberoende [1]-[3]. VTA-dopaminneuroner tros emellertid också vara viktiga för negativ motivation [1]-[4]. I litteraturen har dopaminneurons roll i positiv motivation väl etablerats och stöds av många studier som visar att belöning (t.ex. mat, juice) och belöningssignaler (konditionerade stimuli) framkallar en kort latens (50 – 110 ms) och kortvarig (~ 200 ms) brastaktivitet hos dopaminuronet [5]-[9]. Dessa dopaminneurons respons tycks koda ett brett spektrum av nya och belöningsrelaterade händelser genom en förutsägelsefelregel [5]-[9]. VTA-dopaminaktivitet har också visat sig spela en väsentlig roll i drogberoende: nästan alla beroendeframkallande läkemedel ökar den synaptiska dopaminnivån i nucleus accumbens som får omfattande dopaminerga insatser från VTA-området [10]-[12].

VTA-dopaminneurons roll i negativ motivation har också noterats. Ett antal studier har funnit att avversiva händelser (t.ex. oral infusion av kinin eller LiCl) eller negativa tillstånd (t.ex. läkemedelsavlägsnande) kan förändra dopaminkoncentrationer i hjärnområden som är inerverade av VTA-dopamins neuroner. [13]-[15]. Dessutom leder störning av dopaminöverföring i VTA nedströmsstrukturer till försämrad konditionering till aversiva eller rädsla upplevelser [16], [17]. Dopaminnivåer kan dessutom uppvisa motsatta funktioner i förstärkning av beteende: den lägre dopaminnivån i nucleus accumbens tros förbättra straff- men försvårar belöningsbaserat lärande, medan den högre dopaminnivån förbättrar belöning- men försvårar straffbaserat lärande [18]. Dessa ovanstående studier tyder starkt på att VTA-dopaminneuroner också spelar en viktig roll vid bearbetning av negativa motivationssignaler. Den exakta rollen för VTA-dopaminneuron i negativ motivation är dock inte helt klar.

Å andra sidan finner nyligen genomförda studier att dopaminneuroner i substantia nigra pars compacta (SNc) kan reagera på både belöning (t.ex. juice) och aversiv stimuli (t.ex. luftpuff) och två populationer av SNc-dopaminneuroner kan tydligt förmedla positiva och negativa motivationssignaler [9], [19]. Det har emellertid framkommit oro för huruvida luftpuff till skinnet, eller konditionerad ledning som förutsäger förekomsten av luftpuff, verkligen är avskyddande för apor så länge sådana aktiviteter inte anses vara skadliga [9]. Dessutom är SNc-dopaminneuroner kända för att bearbeta olika aspekter av information, och med distinkta neuroutkretsar för ingång och utgång vad gäller VTA [5]. Därför finns det ett starkt intresse för att undersöka om och hur VTA-dopamin-neuronerna bearbetar negativa upplevelser, och om det finns distinkta dopamin-neuronpopulationer som ägnar sig åt att bearbeta positiv och negativ information.

För att ta itu med dessa viktiga frågor använde vi extra-cellulär inspelning med flera tetroder i fritt beteende möss och använde två typer av robusta rädsla händelser (fritt fall och skaka) [20] som ett sätt att studera VTA-neurons roll vid bearbetning av negativa motivationssignaler. Vi tränade också möss för att para ihop en neutral ton med efterföljande matleverans, vilket gjorde det möjligt för oss att undersöka hur samma VTA-dopaminneurpopulation kan behandla positiva rörelsessignaler. Eftersom sammanhangsinformation är en så integrerad del av många övergripande upplevelser, frågade vi dessutom om och hur miljösammanhang kan spela en roll i att urskilja belöning eller aversiv information. I detta avseende genomförde vi vidare en uppsättning experiment där vi tränade möss för att para en enda ton med både matbelöning och rädsla händelse men i olika sammanhang, vilket gjorde det möjligt för oss att bestämma hur de konditionerade VTA-dopamins neurala svar påverkades i sig av miljökontext. Våra resultat antyder att VTA-dopaminneuroner kan använda sig av den konvergerande kodningsstrategin för bearbetning av både positiva och negativa erfarenheter.

Resultat

Klassificering av förmodade dopaminneuroner

Vi implanterade rörliga buntar med åtta tetroder (8 kanaler) i VTA på höger halvklot hos möss och inspelningselektrodens positioner bekräftades av histologi i slutet av vårt experiment (Figur 1A). Data från 24-möss från vilka vi registrerade förmodade dopaminneuroner användes i de aktuella analyserna. Totalt 210-enheter med tydliga spikvågformer registrerades från dessa 24-möss (för exempel på välisolerade enheter, se Figur S1). Av dem klassificerades 96-enheter som förmodade dopaminneuroner baserat på deras avfyrningsmönster (se Material och metoder) och de andra 114-enheterna klassificerades således som icke-dopaminneuroner. De klassificerade förmodade dopaminneuronerna uppvisade vanligtvis breda, trefasiska handlingspotentialer (Figur 1B, röd), även om med variation, medan icke-dopaminneuroner uppvisade smalare trefasisk eller bi-fasisk handlingspotential (Figur 1B, blå respektive svart). Det är viktigt att bara neuroner med låga hastigheter för baslinje (0.5 – 10 Hz; Figur 1C), relativt långt intervall mellan spikar (> 4 ms) och regelbundet skjutmönster klassificerades som förmodade dopaminneuroner. Däremot uppvisade klassificerade icke-dopaminneuroner vanligtvis högre utgångshastighet vid baslinjen (> 10 Hz; Figur 1C) och / eller signifikant modulering i avfyrningshastighet under rörelse, relativt till tyst vakenhet [21]-[23].

miniatyr

Bild 1. Muti-tetrode-inspelning och VTA-neuronklassificering.

(A) Elektrodspår som visas på ett exempel på koronal hjärnsektion (uppe till höger) och platser för elektroduppsättningsspetsar (från 21-möss) på diagram med atlasavsnitt [52]. Blå fyrkanter representerar de platser där typ-1 / 2 förmodade DA-neuroner registrerades; röda fyrkanter representerar de platser där neuron av typ 3 registrerades; lila kvadrater representerar platserna där både typ-1 / 2 och typ-3-neuroner registrerades (se Figur 2 för klassificering av de tre typerna av förmodade DA-neuroner). (B) Exempel på typiskt inspelade piggvågformer för förmodade DA (röda) och icke-DA (blå och svarta) neuroner. Halva AP-bredden mättes från tråget till följande topp av handlingspotentialen. (C) Gränsvärden och halva AP-bredden för de klassificerade DA (röda) och icke-DA (svarta) neuronerna. DA, dopamin; Icke-DA, icke-dopamin; AP, handlingspotential.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g001

Tre typer av rädselsvariga VTA-förmodade dopaminneuroner

Vi använde två typer av robusta rädsla händelser (fritt fall och skaka) för att undersöka hur VTA-neuronerna kan reagera på negativa upplevelser [20]. Efter att möss återhämtat sig från operationerna och stabila inspelningar uppnåddes (vanligtvis 1 ~ 2 veckor efter operationen) inledde vi experimenten. Varje mus placerades i en fritt fallskammare eller skakningskammare, där ungefär 20-försök med fritt fall eller skakshändelser gavs varje session med ett intervall på 1 – 2 min mellan försöken (Figur 2A). Intervallet mellan sessionerna är vanligtvis 1 – 2 timmar. Vi övervakade alltid stabiliteten hos inspelade enheter genom att undersöka spikvågformens former, baslinjens avfyrningsstatus och spikklusterfördelningar före och efter händelserna och genom hela experimenten. Vi bedömde att det inte fanns någon tillfällig förlust av enheter under de två rädsla händelserna genom att undersöka samtidigt inspelade enheter (t.ex. två enheter inspelade från samma tetrode som visade motsatta skjutförändringar) (Figur S2). Vi såg också till att inga konstgjorda elektriska eller mekaniska ljud inkluderades i den inspelade informationen genom att utvärdera vågformerna precis före, under och efter de rädda händelserna (Figur S3). Sammantaget delades dessa förmodade dopaminneuroner (n = 96) till stor del i tre huvudtyper baserat på deras responsegenskaper på de två rädsla händelserna: typ-1 (59%, 57 / 96), typ-2 (13%, 12 / 96) och typ 3 (25%, 24 / 96).

miniatyr

Bild 2. Tre typer av VTA förmodade dopamin (DA) neuroner.

(växelström) Peri-event raster (1-20-försök, från topp till botten) och histogram av tre exempel på VTA-förmodade dopaminneuroner (A: typ-1, B: typ-2 och C: typ-3) som svar på fri fall (vänsterpaneler), skaka (mellanpaneler) och den konditionerade tonen som pålitligt förutsagde sockerpellets leverans (högerpaneler). (D) Procentandelar av olika typer av förmodade DA-neuroner. (E, F) Procentandelar av rädselsundertryckta (E: typ-1 och 2) och rädsla-upphetsade (F: typ-3) förmodade DA-neuroner som aktiverades signifikant av den konditionerade tonen som pålitligt förutsagde sockerpelletsleverans. Fritt fall, 30 cm hög; Skaka, 0.2 sek; Tone, 5 kHz, 1 sek.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g002

Typiska 1 VTA-förmodade dopaminneuroner visade inte bara signifikant undertryckande av deras avfyrning som svar på både fritt fall och skakhändelser (Figur 2A, vänster och mittpaneler) (P<0.05, Wilcoxon signerad-rank test), men också en stark offset-rebound excitation vid avslutandet av båda händelserna. Vi definierade rebound-exciteringen som offset-toppfyringshastigheten (utjämnad med ett Gauss-filter) till att vara minst två gånger högre än baslinjefyrningshastigheten och med z-poäng större än 2. Sådan rebound-excitation kan signalera säkerheten i slutet av rädda händelser eller en motivering av sådana händelser. Vi frågade sedan om dessa typ-1-dopaminneuroner svarade på belöningssignaler. Genom att para ihop en neutral ton upprepade gånger med den efterföljande leveransen av en sockerpellets, fann vi att dessa nervceller också ökade sin avfyrning avsevärt till den konditionerade tonen som pålitligt förutsagde belöning (Bild 2A, höger panel). Därför var dessa typ-1 dopaminneuroner lyhörda för både belöning och negativa signaler.

Typ-2 VTA förmodade dopaminneuroner visade signifikant undertryck (P<0.05, Wilcoxon undertecknade rankningstest) under fritt fall eller skakning, men de hade ingen återaktivering efter att dessa händelser avslutades (z-poäng <2) (Figur 2B, vänster och mittpaneler). I likhet med de typ-1 förmodade dopaminneuronerna ökade dessa typ-2-nervceller sina skott betydligt till den konditionerade tonen som pålitligt förutspådde belöning (Bild 2B, höger panel). Således uppvisar både typ-1 och typ-2-dopaminneuroner dubbelriktad modulering av de negativa och positiva händelserna, det vill säga de minskar avfyrningen till de rädda händelserna medan de ökar deras avfyrning till belöningssignalerna.

Spännande, vi registrerade också en tredje typ av dopaminerge-liknande neuroner, som delade mer likhet med typ-1 / 2 förmodade dopamin-neuroner snarare än icke-dopamin-neuroner. Dessa typ-3-nervceller (ungefär 25% av alla registrerade förmodade dopamin-neuroner) ökade sin avfyrning till både fritt fall och skakningshändelser (Figur 2C, vänster och mittpaneler) (P<0.05, Wilcoxon signerad-rank test). Deras ökade avfyrning följdes vanligtvis av en förskjutning. Dessutom kan dessa typ 3-dopaminneuroner också öka sin avfyring som svar på den konditionerade tonen som förutspådde belöning (Bild 2C, höger panel). Dessa typ-3-nervceller, som ökade deras avfyrning till både positiva och negativa händelser, är helt åtskilda från typ-1 och typ-2-dopaminneuroner. Detta antyder starkt mångfalden i VTA-dopaminneurpopulationen [24], [25].

Sammantaget utgör typ-1- och typ-2-nervceller en majoritet (72%) av den registrerade VTA-förmodade dopamin-neuronpopulationen, medan typ-3-neuroner utgör cirka 25%, med de återstående förmodade dopamin-neuronerna (3%) svarar inte på rädsla händelser (Figur 2D). Dessutom tyder våra analyser på att alla dessa nervceller svar på de negativa händelserna tenderar att vara riktade enhetliga (45 neuroner testade för både fritt fall och skakhändelser), det vill säga, neuroner undertrycktes (eller aktiverades) av fritt fallhändelsen var alltid undertrycks (eller aktiveras) av andra rädda händelser, såsom skakhändelsen, och vice versa. Av de rädsla-undertryckta dopaminneuronerna (typ-1 och typ-2) som vi undersökte för deras lyhördhet för belöningssignalerna visade 96% av dem (44/46) signifikant aktivering genom den givande tonen (Figur 2E) (P<0.05, Wilcoxon undertecknat-rank test). Detta visar tydligt att den stora majoriteten av typ 1 och typ 2 VTA-dopaminneuroner kan dubbelriktat svara på både positiva och negativa händelser, det vill säga de visar excitation genom belöningsinformation medan de undertrycks av rädda upplevelser. Å andra sidan kan cirka 71% av de förmodade dopaminneuronerna av typ 3 (12/17) som aktiverades av fruktade händelser också aktiveras av belöningssignalerna (Figur 2F) (P<0.05, Wilcoxon undertecknat-rank test). Detta tyder starkt på att de rädda händelserna, inte bara belöningen, kan väcka några av de VTA-förmodade dopaminneuronerna.

Avfyrningsmönster och farmakologikarakteriseringar

Trots deras likheter i avfyrningsmönster och piggvågformer av de tre typerna av förmodade dopaminneuroner (t.ex. Figur 3A-C), märkte vi några skillnader mellan dem. Först uppvisade dopaminergiska liknande neuroner av typ 3 en signifikant lägre sannolikhet (9 ± 2.3%, medelvärde ± sem) av bränningsbränning jämfört med typ-1 (55.2 ± 2.5%) eller typ-2 (32.0 ± 3.8%) förmodad dopamin neuroner (Figur 3D och E). För det andra visade neuron av typ 3 en mycket lägre avfyrningshastighet för baslinjen (2.15 ± 0.33 Hz, medelvärde ± sem; n = 24) jämfört med typ-1 (5.66 ± 0.27 Hz; n = 57) eller typ-2 (4.92 ± 0.49 Hz; n = 12) neuroner (Figur 3F).

miniatyr

Bild 3. Avfyrningsmönster och farmakologikarakteriseringar.

(VÄXELSTRÖM) Tre exempel på tetrode-inspelade förmodade dopaminneuroner (typ-1, typ-2 och typ-3) och deras representativa spikvågformer. PC1 och PC2 representerar de första respektive andra huvudkomponenterna i den huvudsakliga komponentanalysen. Blå prickar representerar individuella spikar för de isolerade dopaminneuronerna; svarta prickar indikerar enskilda toppar för andra osorterade VTA-neuroner. (D) Interspik-intervaller mellan tre exempel på förmodade dopaminneuroner (typ-1, typ-2 och typ-3). (E) Procentandelar av bränning för de tre typerna av förmodade dopaminneuroner. Felfält, sem; ***P<0.001, studentens t-testa. (F) Gränsvärden för de tre typerna av förmodade dopaminneuroner. Felstänger, sem; ***P<0.001, studentens t-testa. (G) Kumulativ piggaktivitet av dig exempel på förmodade dopaminneuroner (typ-1, typ-2 och typ-3) som svar på dopaminreceptoragonisten apomorfin. Det noterades att typ-1 och typ-3 förmodade dopaminneuroner registrerades samtidigt från en tetrode. (H och I) Gränsvärdena och efter läkemedlets avfyrningshastighet för antagande dopamin (H) och icke-dopamin (I) neuroner. Möss injicerades med dopaminreceptoragonisten apomorfin (1 mg / kg, ip) och avfyrningshastigheterna var i genomsnitt 30 minuter före och 30 min efter apomorfininjektion.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g003

Vi injicerade också mössen med dopaminreceptoragonisterna apomorfin (1 mg / kg, ip) och / eller kinpirol (1 mg / kg, ip) som huvudsakligen har visat sig hämma aktiviteten hos dopaminneuron. [6], [8], [24], [25]. Totalt 77 VTA-neuroner (inklusive 33-klassificerade förmodade dopaminneuroner och 44 icke-dopaminneuroner) testades med dopaminreceptoragonisterna. Våra farmakologiska resultat avslöjade att de allra flesta (96%; 23 / 24) av typ-1 och typ-2 förmodade dopaminneuroner undertrycktes signifikant, medan överraskande typ-3-nervceller (n = 9) i övrigt visade excitation med apomorfin (Figur 3H). Dessutom testades 4 klassificerade förmodade dopaminneuroner med både apomorfin och kinpirol (på olika dagar). Dessa 4 förmodade dopaminneuroner uppvisade liknande svar på apomorfin och kinopirol: neuroner (n = 2) undertryckta av apomorfin dämpades också av kinpirol; neuroner (n = 2) aktiverade av apomorfin aktiverades också med kinpirol. Däremot visade VTA icke-dopaminneuroner (n = 44) mycket begränsade eller inga förändringar i avfyrningshastighet efter injektion av apomorfin eller kinopirol (Figur 3I).

Svar från VTA förmodade dopaminneuroner på olika varaktigheter och intensiteter av rädsla händelser

För att ytterligare förstå kodningsegenskaperna för VTA-dopaminneuronerna för rädsla händelser genomförde vi en uppsättning parametriska experiment. Olika höjder av fritt fall (10 och 30 cm) och olika varaktigheter för skakning (0.2, 0.5 och 1 sek) utfördes i slumpmässiga ordningar under inspelningsexperimenten. Vi fann att VTA-dopaminneuroner uppvisade temporära dynamiska aktivitetsförändringar som var proportionella mot varaktiga händelser. Som visas i Figur 4A, typ-1 förmodade dopaminneuroner uppvisade varaktighetsberoende undertryckning under händelser med fritt fall (10 cm mot 30 cm hög). Befolkningsanalys avslöjade att, som svar på 10 och 30 cm fritt fall händelser (Figur 4B), var den genomsnittliga offset-excitationslatensen (latens för den utjämnade offset-toppbränningshastigheten) för typ-1 förmodade dopaminneuroner 293 ± 38 ms (medelvärde ± sd, n = 15) och 398 ± 28 ms (n = 20), respektive (P<0.001, studentens t-testa). Dessa resultat tyder på att svar från den typiska 1 förmodade dopaminneuronen korrelerar med varaktigheten av de rädda händelserna (Bild 4B, höger panel). Det noterades att offset-toppavfyrningshastigheten var något högre under 30 cm-fallafallet (30.9 ± 6.6 Hz; medelvärde ± sd) jämfört med 10 cm-händelsen (26.3 ± 5.9 Hz) (P = 0.04, studentens t-test), vilket tyder på att responser av typ-1 VTA-dopaminneuroner på negativa också i mindre grad kan spegla intensiteten för händelserna med fritt fall.

miniatyr

Bild 4. Svar från VTA typ-1 förmodade dopaminneuroner på olika varaktigheter och intensiteter av rädsla händelser.

(A) Peri-event raster (1 – 20 försök) och histogram av ett exempel typ-1 neuron som svar på 10 cm (vänster) och 30 cm (höger) fritt fall händelser. (B) Utjämnade befolkningsgenomsnitt peri-händelseshistogram (vänster) och offset-excitationslatenser (höger) av typ-1-neuroner som svar på 10 cm (blå linje; n = 15) och 30 cm (röd linje; n = 20) fritt fallhändelser . (C) Peri-händelse raster och histogram av en annan typ 1 neuron som svar på 0.5 sek (vänster) och 1 sek (höger) skaka händelser. (D) Utjämnade befolkningsgenomsnitt peri-händelseshistogram (vänster) och offset-excitationslatenser (höger) av typ-1-neuroner som svar på 0.2 sek (grön linje; n = 13), 0.5 sek (blå linje; n = 20) och 1 sek (röd linje; n = 14) skaka händelser. (E) Peri-händelse raster och histogram av en annan typ 1 neuron som svar på låg- (vänster) och högintensiva (höger) skakhändelser. (F) Utjämnade befolkningsgenomsnitt peri-händelseshistogram (vänster) och offset excitering topp avfyrningshastigheter (till höger) av typ-1 neuroner som svar på låg- (blå linje; n = 9) och hög intensitet (röd linje; n = 9) skaka händelser. Felstänger, sd; *P<0.05, ***P-8, Studentens t-testa.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g004

På liknande sätt visade dessa typ-1-neuroner varaktighetsberoende responsegenskaper på skakhändelserna (Figur 4C och D). De genomsnittliga offsetexiteringslatenserna var 374 ± 25 ms (medelvärde ± sd, n = 13), 672 ± 52 ms (n = 20) och 1169 ± 35 ms (n = 14) för skakhändelser som varade i 0.2, 0.5 och 1 sek, respektive (P<0.001, enkelriktad ANOVA). Uppföljningsstudenter t-tester visade mycket signifikanta skillnader för varje jämförelse (Bild 4D, höger panel). Det fanns emellertid inga signifikanta skillnader i offset-toppbränningsnivån över olika varaktigheter på skakhändelserna (P> 0.05; enkelriktad ANOVA). Vi varierade också intensiteten för skakhändelsen: typ 1-nervceller uppvisade något högre offset excitationstopp av högintensitetsskakningshändelser jämfört med lågintensitetshändelserna (Figur 4E och F; 29.1 ± 7.7 vs. 23.5 ± 9.5 Hz, medelvärde ± sd). Dessa resultat ovan tyder på att svar från VTA-typ-1 förmodade dopaminneuroner korrelerar med varaktigheten av rädsla händelser och i mindre grad intensiteten av rädsla händelser.

Dessutom korrelerade excitationstiden för dopaminergiska neuron av typ 3 också med varaktigheten av rädsla händelser. Som svar på 10 och 30 cm hösthändelser (Figur 5A och B), varade excitationsvaraktigheterna 251 ± 29 ms (medelvärde ± sd, n = 8) respektive 345 ± 33 ms (n = 10) (P<0.001, studentens t-testa). Som svar på 0.2, 0.5 och 1 sec skakar händelser (Figur 5C och D), excitationstiden för typ-3-nervceller var 294 ± 53 ms (n = 10), 573 ± 80 ms (n = 9) respektive 1091 ± 23 ms (n = 7) (P<0.001, enkelriktad ANOVA). Uppföljningsstudenter t-test visade mycket signifikanta skillnader för varje jämförelse (Bild 5D, höger panel). Som svar på olika intensiteter av skakhändelser uppvisade neuron av typ 3 högre excitationstopp med de högintensiva skakhändelserna jämfört med den låga intensiteten (Figur 5E och F; 24.2 ± 4.6 vs. 15.5 ± 1.3 Hz, medelvärde ± sd).

miniatyr

Bild 5. Svar från VTA typ-3 dopamineg-liknande neuroner på olika varaktigheter och intensiteter av rädsla händelser.

(A) Peri-händelse raster (1-20 försök) och histogram av ett exempel typ-3 neuron som svar på 10 cm (vänster) och 30 cm (höger) fritt fall händelser. (B) Utjämnade befolkningsgenomsnitt peri-händelseshistogram (vänster) och offset-excitationslatenser (höger) av typ-3-neuroner som svar på 10 cm (blå linje; n = 8) och 30 cm (röd linje; n = 10) fritt fallhändelser . (C) Peri-händelse raster och histogram av samma neuron (som visas i A) som svar på 0.5 sek (vänster) och 1 sek (höger) skaka händelser. (D) Utjämnade befolkningsgenomsnitt peri-händelseshistogram (vänster) och offset-excitationslatenser (höger) av typ-3-neuroner som svar på 0.2 sek (grön linje; n = 10), 0.5 sek (blå linje; n = 9) och 1 sek (röd linje; n = 7) skaka händelser. (E) Peri-händelse raster och histogram av en annan typ 3 neuron som svar på låg- (vänster) och högintensiva (höger) skakhändelser. (F) Utjämnade befolkningsgenomsnitt peri-händelseshistogram (vänster) och offset excitering topp avfyrningshastigheter (till höger) av typ-3 neuroner som svar på låg- (blå linje; n = 5) och hög intensitet (röd linje; n = 5) skaka händelser. Felstänger, sd; *P<0.05, ***P-5, Studentens t-testa.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g005

Tillsammans tyder dessa resultat på att de temporära dynamiska förändringarna i avfyrandet av VTA-förmodade dopaminneuroner korrelerade väl med stimulansvaraktigheterna för de rädda händelserna, med undertryckt avfyrning av typ-1 och typ-2-nervceller och ökad avfyrning för typ-3-nervceller. Deras avfyrande förändringar kan också korrelera med stimulansintensiteten för de rädda händelserna, men i mycket mindre grad.

Integrerad kodning av händelser och sammanhang

Hjärnan behandlar vanligtvis episodiska upplevelser i miljösammanhang, och detta gäller också beroendeframkallande beteenden. Kontekstuell information har föreslagits vara viktig för responsen hos dopaminneuroner för att belöna förutsägelser [26]. Vi frågade om miljösammanhanget spelade en roll i kodningen av negativa händelser, och ännu viktigare, hur VTA-dopaminneuronerna skulle reagera på samma konditionerade cue men samkopplade till distinkta sammanhang som skulle förutsäga motsatt resultat (t.ex. belöning kontra aversiv stimuli) .

Således genomförde vi en annan uppsättning experiment där möss utsattes för dubbelriktad konditionering (både belöning och aversiv konditionering). Vi använde en neutral ton som den konditionerade stimulansen (CS) för att para ihop med distinkta okonditionerade stimuli (USA, antingen sockerspell eller fritt fall) i olika miljöer (Figur 6A). Vi utsatte mössen för pavlovsk konditionering under en vecka under vilken möss mottog ~ 200 CS / USA-parningar för både belöning och aversiv konditionering (se Material och metoder). Efter träning närmade sig mössen sockerpelletsbehållaren snabbt, vanligtvis i 3 – 10 sek (4.3 sek i genomsnitt) efter det att den konditionerade tonen började, men utan någon uppenbar närma sig till kontrollskålen som inte fick sockerpellets, vilket indikerar effektiviteten och specificiteten för det associerande belöningslärandet (Bild 6B, vänster panel). Å andra sidan, som svar på den konditionerade tonen som förutspådde en händelse med fritt fall i kammaren med fritt fall, visade möss signifikant ökad bakåtrörelse efter att ha hört den konditionerade tonen (Bild 6B, höger panel), vilket kan spegla ett djurs undvikande eller defensiva beteende [27]. De ökade rädsla / ångestresponserna hos dessa möss framgick också av den ökade avföringen och urinering i fritt fallskammaren jämfört med belöningen eller neutrala kamrarna (Figur 6C).

miniatyr

Bild 6. Dubbelriktad kodning av positiva och negativa signaler via samma konditionerade ton i olika sammanhang.

(A) Schematiskt av experimentellt paradigm för dubbelriktad konditionering. En ton (5 kHz, 1 sek) användes genomgående: den förutspådde sockerpelletsleverans i belöningskammaren (övre); det förutspådde händelse i fritt fall i kammaren med fritt fall (mitten); och det förutsåg ingenting i den neutrala kammaren (botten). (B) Vänster, fördröjning av skålen närmar sig efter början av den konditionerade tonen som förutspådde sockerleverans. Höger visade möss signifikant ökad bakåtrörelse efter början av den konditionerade tonen som förutsåg händelse av fritt fall. (C) Aversionsliknande beteenden (frekvent avföring och urinering) framkallade i fritt fallskammaren jämfört med belöningen eller den neutrala kammaren. Felfält, sem; n = 10; *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001, studentens t-testa. (D, E) Peri-event rasters (1 – 20-studier) och histogram av två exempel på VTA-förmodade dopaminneuroner som svar på samma konditionerade ton som förutspådde sockerpellets leverans (vänster), som förutspådde fritt fall händelse (mitten), och det gjorde inte förutsäga allt (till höger), med ett intervall på 1 – 2 h mellan sessionerna. (F) Utjämnade befolkningsgenomsnitt peri-händelseshistogram av rädselförstängd (typ 1 och 2) förmodade dopaminneuroner som svar på samma konditionerade ton som förutspådde sockerpellets (vänster panel; n = 16), som förutspådde fritt fall händelse (mittpanelen ; samma 16-nervceller som visas på den vänstra panelen), och det förutspådde ingenting (högerpanel; n = 10). Fritt fall, 30 cm hög.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g006

Neuronala aktivitetsinspelningar i dessa konditionerade möss (efter 1-veckors träning) avslöjade att VTA-förmodade dopaminneuroner svarade signifikant på den konditionerade tonen som förutspådde en sockerpellets i belöningskammaren (Bild 6D, vänster panel). Intressant nog svarade samma VTA-neuroner också pålitligt på samma betingade ton när den förutspådde fritt fall i kammaren för fritt fall (Figur 6D, mittpanel). När samma konditionerade ton levererades till möss i en neutral kammare som inte var förknippad med någon händelse, skapade den inte några betydande förändringar i skjutningen (Bild 6D, höger panel).

Totalt registrerade vi 16 rädseldämpade (typ-1 och typ-2) dopaminneuroner från mössen som utsattes för det dubbelriktade konditioneringsprotokollet. Alla dessa neuroner uppvisade en signifikant ökning i avfyrningshastigheter efter uppkomsten av den konditionerade tonen som pålitligt förutspådde sockerpelleten (Figur 6D-F, vänster paneler) (P<0.001, Wilcoxon undertecknat rangtest). Som svar på samma ton som förutspådde fallet med fritt fall uppvisade hälften av nervcellerna (8/16) en signifikant minskning av avfyrningshastigheten (Figur 6D, mittpanel) (P<0.05, Wilcoxon undertecknade rankningstest), medan den andra hälften (8/16) visade en kort omedelbar aktiveringstopp (minst två gånger högre än baslinjens avfyrningshastighet och med z-poäng större än 2) följt av en signifikant undertryckning (Figur 6E, mittpanel) (P<0.05, Wilcoxon signerad-rank test). Som svar på samma ton representerad i en neutral kammare skedde det mycket begränsade eller inga förändringar i avfyringen (Figur 6D-F, höger paneler). Dessa resultat tyder på att typ-1 och typ-2 VTA förmodade dopaminneuroner kan i två riktningar koda de integrerade positiva och negativa signalerna (konditionerad ton- och sammanhangsinformation kombinerad) genom att öka respektive minska deras avfyrningar.

Betydelsen av sammanhang för att producera distinkta konditionerade svar var också tydlig i dopaminerge neuron av typ 3. Som ett exempel svarade neuronen av typen 3 signifikant på den konditionerade tonen som var förknippad med en sockerpellets i belöningskammaren (Bild 7A, vänster panel) eller fritt fall i fria fallkammaren (Figur 7A, mittpanel). Å andra sidan visade det inte någon förändring i skjutfrekvensen när tonen spelades i den neutrala kammaren (Bild 7A, höger panel). Befolkningsanalys bekräftade igen att dessa typ-3-nervceller ökade sin avfyrning till samma betingade ton i belöningen och fria fallskammare (Figur 7B, vänster och mittpaneler), men inte i den neutrala kammaren (Bild 7B, höger panel) (P <0.05, studentens t-testa). Sammantaget antyder ovanstående kontextuella experiment att information som representeras på VTA-dopamins neuronnivå är mycket bearbetad och rikt integrerad för att koda en given uppsättning positiva eller negativa motivationshändelser associerade med miljösammanhang.

miniatyr

Bild 7. Svar från typ 3-dopaminerge liknande neuroner på positiva och negativa signaler via samma konditionerade ton i olika sammanhang.

(A) Peri-händelse raster (1 – 20 försök) och histogram av ett exempel av typ-3 neuron som svar på samma betingade ton som förutspådde sockerpellets leverans (vänster), som förutspådde fritt fall händelse (mitten), och som inte förutspådde allt i den neutrala kammaren (höger). (B) Utjämnade befolkningsgenomsnitt peri-händelseshistogram av typ 3-nervceller (n = 6) som svar på samma konditionerade ton som förutspådde sockerpelletsleverans (vänster), som förutspådde fritt fallhändelse (mitten), och som inte förutspådde någonting ( höger). Fritt fall, 30 cm hög.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g007

Reaktionsstart för VTA-dopaminneuroner

Därefter planerar vi att undersöka den förmodade dopaminsneurons svarstid på både belönings- och fruktansvärda händelser. Peri-händelseshistogram av 10 och 30 cm händelser med fritt fall och peri-event-histogram av 0.2, 0.5 och 1 sek händelser kombinerades för individuella dopaminneuroner för beräkning av svarstartens latens. Inledningsperiod för svar bestämdes genom att först erhålla den genomsnittliga avfyrningshastigheten (medelvärdet) och standardavvikelsen (sd) från 1000-facken (bin = 10 ms) omedelbart före stimulans början. Svarlängden togs att vara den tid som motsvarar den första facket med minst tre på varandra följande fack med Z-poäng ≥2 efter stimulans början. På grund av den låga baslinjens avfyrningshastighet för dopaminneuron glattades histogram för peri-händelse (bin = 10 ms) med ett Gauss-filter (filterbredd = 3-fack) för beräkning av svarets startlängd för undertryckning (svar på början av latenser av typ -1 och typ-2-nervceller för fritt fall, skaka och den aversiva CS).

Våra resultat visade att typ-1 och typ-2 förmodade dopaminneuroner uppvisade liknande svar på början för att falla och skaka händelser (90.6 ± 31.3 ms mot 108.4 ± 48.6 ms; medelvärde ± sd) (Figur 8A och E). Typ-3 dopaminergiska liknande nervceller uppvisade också liknande svar på början av svar på de två rädsla händelserna (43.5 ± 20.6 ms vs. 46.8 ± 24.2 ms), liksom de två konditionerade stimuli (75.7 ± 19.0 ms vs. 62.9 ± 12.5 ms) ) (Figur 8B, D och F). Å andra sidan uppvisade typ-1- och typ-2-nervceller mycket längre svarstartfördröjning (av undertryckning) till den aversiva CS jämfört med svarstartens latens (av aktivering) till belöningen CS (181.6 ± 51.9 ms vs. 67.1 ± 19.0 ms) (Figur 8C och E). Sammantaget var undertryckningens latens för undertryck i allmänhet längre än aktiveringstiden för svarets aktivering för någon jämförelse (Figur 8E och F).

miniatyr

Bild 8. Svar på början av svar på VTA-förmodade dopaminneuroner.

(A) Svar på början av svar på individuella typ 1- och 2-dopamin neuroner för fritt fall och skakar händelser. (B) Svar på början av svar på individuella dopamin-neuroner av typ 3 till fritt fall och skakar händelser. (C) Svarstartfördröjningar för individuella typ 1 och 2 dopamin neuroner till belöningen CS som förutspådde sockerpelleten och den aversiva CS som förutspådde fritt fall. (D) Svar på början av svar på individuella typ 3-dopamin neuroner till belöningen CS som förutspådde sockerpelleten och den aversiva CS som förutspådde fritt fall. (E) Befolkningens genomsnittliga svar på början av latenser för typ-1 och 2-dopaminneuroner (från samma data som visas i A och C) och (F) typ-3 neuroner (från samma data som visas i B och D). Låstider för svarsbörjan för neuron av typ 1 / 2 för fritt fall, skakning och aversiv CS motsvarar fördröjningsfördröjningen; medan de andra motsvarar latenserna för aktivering. Felstänger, sd

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g008

Synkroni bland unika uppsättningar av VTA-dopaminneuroner

Eftersom dopaminnivåer i målområdena ofta har kopplats till olika kognitiva resultat har det länge antagits att synkroniserad avfyrning av dopaminneuroner kan representera en nervmekanism för att implementera denna neuralkemiska strategi [28], [29]. Denna uppfattning stöds av studier som visar att undergrupper av dopaminneuroner i substantia nigra pars compacta (SNc) uppvisade spontan synkroniserad aktivitet [24], [30]. Genom att använda inspelning av flera tetroder i våra experiment hade vi en möjlighet att undersöka de dynamiska korrelationerna mellan de samtidigt inspelade förmodade dopaminneuronerna i VTA (med upp till fem förmodade dopaminneuroner inspelade samtidigt). Våra analyser avslöjade att de allra flesta av de förmodade dopaminneuronerna visade spontant synkroniserad avfyrning, oavsett djurets sömnvaka cykel (Figur 9). Som ett exempel var kors-korrelation mellan två samtidigt inspelade typ-1 förmodade dopaminneuroner mycket signifikanta (Figur 9A och B). Från analysen av de sammanslagna datamängderna i stort sett visade den stora majoriteten (83%; 48/58 par) samtidigt inspelade typ-1-neuroner signifikant synkronisering (topp z-poäng> 11) i ett tidsfönster på cirka 100 ms oavsett om möss fritt uppförde sig eller sov (Figur 9C). På liknande sätt fanns det också en signifikant synkronisering mellan samtidigt inspelade typ-1 och typ-2 förmodade dopaminneuroner (Figur 9D-F). Av de samtidigt inspelade typ-1- och typ-2-dopaminneuronparna visade 75% (6 / 8) av signifikant synkronisering när möss antingen fritt bete sig eller sov (Figur 9F).

miniatyr

Bild 9. Synkroni bland unika uppsättningar av VTA förmodade dopaminneuroner.

(A) Peri-event-raster (1 – 20-studier) och histogram av två samtidigt inspelade typ-1-neuroner som svar på händelse med fritt fall, och (B) kors-korrelogrammet mellan dessa två nervceller när musen bete sig fritt. (C) De genomsnittliga kors-korrelogrammen mellan samtidigt inspelade typ-1-neuroner (48-par under fritt beteende, och 35-par under sömn). (D) Peri-event raster och histogram av två samtidigt inspelade typ-1 och typ-2-neuroner som svar på händelse med fritt fall, och (E) kors-korrelogrammet mellan dessa två nervceller under fritt beteende. (F) De genomsnittliga kors-korrelogram mellan samtidigt inspelade typ-1 och typ-2-neuroner (6-par under både fritt beteende och sömn). (G) Peri-händelse raster och histogram av två samtidigt registrerade typ-3 neuroner som svar på fritt fall händelse, och (H) kors-korrelogrammet mellan dessa två nervceller under fritt beteende. (I) De genomsnittliga kors-korrelogrammen mellan samtidigt inspelade typ-3-neuroner (15-par under fritt beteende, och 12-par under sömn). (J) Peri-händelse raster och histogram av två typ 1 och typ 3 neuroner (samtidigt inspelade från en tetrode) som svar på fritt fall händelse, och (K) kors-korrelogrammet mellan dessa två nervceller under fritt beteende. (L) De genomsnittliga kors-korrelogram mellan samtidigt inspelade typ-1 och typ-3-nervceller (12-par under fritt beteende, och 10-par under sömn). Fritt fall, 30 cm hög.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g009

Dessutom observerades också signifikant synkronisering inom den typiska 3 förmodade dopaminneurpopulationen (Bild 9G – I). Av de samtidigt registrerade typ-3 dopaminneuronparna visade 79% (15 / 19) av signifikant synkronisering (Figur 9I). Å andra sidan, när de samtidigt inspelade typ-1- och typ-3-neuronerna, eller typ-2 och typ-3-dopaminneuroner (n = 12-par) beräknades för sina kors-korrelationer, avslöjade det ingen signifikant synkronisering (Bild 9J – L). Tillsammans antyder den synkroniserade aktiviteten bland rädselsundertryckta förmodade dopaminneuroner (typ-1 och typ-2), liksom bland de rädselsupphöjda typ-3-neuronerna att olika underpopulationer av förmodade dopamin-neuroner kan få distinkta input från separata hjärnområden. och är integrerade med distinkta nätverk [25], [31], [32].

Diskussion

Våra inspelningar och analyser av ensemble ovan har gett en uppsättning bevis för dopaminsneurons roll vid bearbetning av både positiva och negativa erfarenheter. Vi fann att VTA-dopaminneuroner uppvisade olika responsegenskaper och de allra flesta förmodade dopaminneuroner svarar på både belöning och rädsla stimuli. Denna konvergenta kodningsstrategi av VTA-dopaminneuronerna är intressant mot bakgrund av en mycket citerad studie på vakna apor som visar att dopaminneuroner företrädesvis svarar på stimuli med aptitligt snarare än aversivt motivationsvärde [33]. Aversiv stimulans som luftpuff som används i denna studie är en ganska mild stimulans jämfört med de två rädsla händelserna som användes i vårt experiment. Vissa forskare har föreslagit att aversiv stimulans som luftpuff kanske inte uppvisar negativt värde eftersom apor kan lära sig att blinka eller stänga ögonen för den konditionerade stimulansen för att undvika den aversiva stimulansen [9], [34]. Å andra sidan visar nyare studier på vakna apor förekomsten av olika typer av dopaminneuroner i substantia nigra pars compacta (SNc) för att överföra både positiva och negativa signaler [5], [9], [19]. Därför kan både VTA- och SNc-dopaminneuroner följa en enhetlig kodningsstrategi för konvergent bearbetning av positiva och negativa motivationssignaler.

I VTA har en tidigare studie visat att olika populationer av VTA förmodade dopaminneuroner aktiverades eller dämpades av differentiell rädsla [35]. Nyligen rapporterades att dopaminneuroner belägna i en ventral del av VTA aktiverades av fothockar i anestesierade råttor [36]. Dessa två studier undersökte emellertid inte hur samma dopaminneuroner skulle reagera på belöning eller positiva händelser. Genom att dra nytta av fritt beteende tillstånd för våra inspelningsmöss presenterade vi mössen med både positiva och negativa stimuli och fann att de allra flesta av VTA-dopaminneuroner reagerar på belöning och negativa upplevelser.

Det är viktigt att notera att vår nuvarande extracellulära inspelningsteknik inte har kapacitet att visualisera olika typer av förmodade dopaminneuroner i vårt experiment. Vi uppskattar att typ-3 dopaminerge liknande neuroner registrerade i vårt experiment verkar vara beläget mer dorsalt eller anteriort i VTA-området (Figur 1A, röda och lila rutor). Det noterades emellertid att åtminstone 12-par av typ-1 / 2 och typ-3-neuroner registrerades samtidigt och i flera fall registrerades från en tetrode (t.ex. Figur 3G; Figur 9J). Ytterligare mer noggranna anatomiska experiment kan behöva ta itu med denna fråga. Ändå stöder våra resultat från vakna, fritt uppträdande möss ytterligare uppfattningen att även om majoriteten av de VTA-förmodade dopaminneuronerna uppvisar minskad aktivitet, kan en liten grupp dopaminergliknande nervceller aktiveras av negativa eller avskräckande händelser. De typ 3-dopaminergiska neuroner som registrerades i vårt experiment delade mer likhet med typ 1/2 förmodade dopaminneuroner snarare än icke-dopaminneuroner: alla tre typerna av nervceller uppvisade låg baslinjehastighet (0.5–10 Hz), relativt lång inter-spike intervall (> 4 ms) och vanligt skjutmönster. Å andra sidan uppvisade VTA-icke-dopaminneuroner mestadels högre baslinjehastighet (> 10 Hz) och stark modulering genom rörelse [21]-[23]. Som svar på de två fruktansvärda händelserna uppvisade majoriteten av dessa icke-dopaminneuroner (> 70%) signifikant aktivering och med en stor mångfald av temporala avfyrningsmönster. Den komplexa baslinjeaktiviteten, såväl som svarsegenskaperna hos dessa icke-dopaminneuroner på de två fruktansvärda händelserna, ligger utanför diskussionens omfattning här.

Våra nuvarande fynd ger också flera nya insikter om rollen som VTA-dopaminneuroner i både positiv och negativ motivation. Först svarar VTA förmodade dopaminneuroner på olika negativa stimuli på liknande sätt hos vakna djur. Det vill säga, neuroner som svarade på fritt fall svarade alltid på skakning på liknande sätt (undertryckande för typ-1 och typ-2-nervceller, aktivering för typ-3-nervceller). De enriktade svaren på de negativa händelserna inom en viss typ av VTA-dopaminneuroner liknar de som deras svar på ett brett spektrum av nya och belöningsrelaterade händelser [5], [37].

Den andra anmärkningsvärda funktionen är den kraftiga offset-rebound-excitationen av dopamin-neuroner av typ 1 vid avslutningen av fritt fall eller skakningshändelser. Denna kompenserade excitation hos de fritt beteende djur kan koda information som inte bara speglar en lättnad vid avslutandet av sådana rädda händelser [38]-[40], men kanske tillhandahåller några slags motiverande signaler (t.ex. motivation att fly). Det är också lika möjligt att den offset-redound-excitationen kan spela en viktig roll i att engagera spänningssökande beteenden (t.ex. extremsport, Tower of Terror-tur på Disney World). Det är anmärkningsvärt att påpeka att reboundaktiveringen av VTA-dopaminneuron också rapporterades vid avslutandet av fotskockstimuli i anestesierade råttor [36]. Ändå kommer det att vara av stort intresse att ytterligare undersöka dopaminneurons funktionella relevans i olika riskabla beteenden.

För det tredje uppvisar VTA-förmodade dopaminneuroner temporära dynamiska aktiviteter som korrelerar tätt med varaktiga händelser. Användningen av temporär aktivitetsförändring för kodning av den fruktansvärda händelsens varaktighet verkar vara meningsfull eftersom att undertrycket är mycket begränsat på grund av den låga baslinjens avfyrningshastighet för de flesta dopaminneuroner. Detta är intressant jämfört med upptäckten att dopaminneuroner uppvisar olika topprespons på olika värden på belöningsboluler [41]. När man beaktar källorna som driver undertrycket av typ-1 och typ-2-dopaminneuroner tyder nyligen på studier på att den laterala habenulära kärnan (LHb) och den GABAergic rostromedial tegmental nucleus (RMTg) spelar viktiga roller [42]-[45]. För det första uppvisar dessa kärnor motsatta svar på de givande eller aversiva stimuli jämfört med dopaminneurons svar på samma stimuli [42], [44]. För det andra undertrycks dopaminneuroner starkt efter aktivering av LHb eller RMTg [43], [45].

För det fjärde avslöjar vi vidare att VTA-dopaminneuroner kan uppvisa helt motsatta förändringar i deras bränningar med den betingade stimulansen för att signalera antingen belöning eller rädsla händelser som inträffade under distinkta sammanhang (Figur 6). Detta tyder starkt på att nervbearbetning som sker på VTA-nivå är mycket integrerad och den kontextuella informationen är en integrerad del av kodningsprocessen för både positiva och negativa upplevelser. Detta konstaterande överensstämmer med de anatomiska bevisen och tidigare hypoteser om att VTA-neuronerna får mycket bearbetad information från förhjärnstrukturerna såsom hippocampus och prefrontal cortex [37], [46]-[48]. Denna högnivåintegration av upplevelser och händelser hos VTA: s neuronpopulation kan förklara varför miljöer spelar en så dominerande roll när det gäller att framkalla begär eller förstärka vanor.

Slutligen har våra samtidiga inspelningstekniker gjort det möjligt för oss att visa en signifikant korrelation mellan typ-1 och typ-2 förmodade dopaminneuroner, såväl som bland typ-3-neuroner. Specificiteten för sådan avfyrande synkroni är mycket intressant med tanke på det möjliga VTA-nätverksarrangemanget. Detta antyder att VTA-förmodade dopaminneuroner kan använda två högspecifika synkroniserade strategier för optimering och dopaminöverföringseffektivitet och därigenom tillhandahålla en koordinerad modulering av nedströmsstrukturer såsom nucleus accumbens. Brist på synkroniserad aktivitet mellan typ-3 och typ-1 / 2-nervceller är förenlig med många andra skillnader bland dem, både elektro-fysiologiskt och farmakologiskt (Figur 3). Särskilt, till skillnad från typ-1 och typ-2 förmodade dopaminneuroner, nästan alla (96%; 23 / 24) som uppvisar betydande undertryck, visar typ-3-neuroner annars excitation av dopaminreceptoragonisterna (Figur 3H). Det noteras att förmodade dopaminneuroner rapporterades ha huvudsakligen hämmats eller inte påverkats av dopaminreceptoragonist i tidigare studier. Endast ett fåtal studier har rapporterat att vissa dopaminneuroner kan aktiveras av dopaminreceptoragonister [24], [25], kanske för att de aktiverade neuronerna helt enkelt klassificerades som icke-dopaminneuroner i tidigare studier. Det är anmärkningsvärt att ett litet antal VTA-dopaminneuroner, som också är TH-positiva, har rapporterats vara aktiverade av dopaminreceptoragonisten [25]. Framtida experiment, kanske med optogenetik, kommer att krävas för att bekräfta om dessa rädslaaktiverade typ-3-neuroner var dopaminneuroner. Och godkännandet av dessa typ-3-nervceller som dopamin-neuroner bör vara försiktigt hittills.

Sammanfattningsvis visar vi att de allra flesta VTA-förmodade dopaminneuroner kan svara på både belöning och rädseldriven aversiv information. Dessa förmodade dopaminneuroner svarar på olika negativa händelser på liknande sätt och ännu viktigare, deras temporära varaktigheter för dynamiska avfyrningsförändringar är proportionella mot varaktigheten av de rädda händelserna. VTA förmodade dopaminneuroner integrerar också signaler och sammanhangsinformation för att skilja mellan belöning och rädsla händelser. Sammantaget föreslår vi att VTA-dopaminneuroner kan använda den konvergerande kodningsstrategin på nätverkspopulation för att bearbeta både positiva och negativa upplevelser. En sådan konvergent kodning av upplevelser är också mycket integrerad med signaler och miljöförhållanden för att ytterligare förbättra beteendespecificiteten.

Material och metoder

Etik uttalande

Alla djur som användes i denna studie var enligt förfaranden som godkänts av Institutional Animal Care and Use Committee, Georgia Health Sciences University och omfattades under protokollnummer BR-07-11-001.

Ämnen

Totalt 71 manliga C57BL / 6J-möss användes för inspelning och var individuellt inrymda i en 12-h ljus / 12-h mörk cykel. Endast data från 24-möss från vilka vi registrerade förmodade dopaminneuroner användes i de aktuella analyserna.

operationer

En 32-kanals (en bunt med åtta tetroder), ultralätt (vikt <8 g), rörlig (skruvdriven) elektroduppsättning konstruerades liknande den som beskrivits tidigare [49]. Varje tetrode bestod av fyra X-NUMX-mikrometer Fe-Ni-Cr-ledningar (Stablohm 13, Kalifornien Fine Wire; med impedanser av typiskt 675 – 2 MΩ för varje tråd) eller 4-mikrometer i platina (17% Platinum 90% Iridium, California Fine Wire; med impedanser av vanligtvis 10 – 1 MΩ för varje tråd). En vecka före operationen avlägsnades möss (2 – 3 månader gamla) från standardburet och hölls i anpassade homecages (6 × 40 × 20 cm). På dagen för operationen bedövades möss med Ketamin / Xylazin (25 / 80 mg / kg, ip); elektrodesystemet implanterades sedan mot VTA i den högra halvklotet (12 mm bakom bregma, 3.4 mm lateralt och 0.5 – 3.8 mm ventralt mot hjärnytan) och säkrades med tandcement.

Tetrode-inspelning och isolering av enheter

Två eller tre dagar efter operationen screenades elektroder dagligen för nervaktivitet. Om inga dopaminneuroner upptäcktes, var elektroduppsättningen avancerad 40 ~ 100 um dagligen tills vi kunde spela in från en förmodad dopaminneuron. Flerkanals extracellulär inspelning liknade den som beskrivits tidigare [49]. Kort sagt spikar (filtrerade vid 250 – 8000 Hz; digitaliserade vid 40 kHz) registrerades under hela experimentprocessen med användning av Plexon-flerkanalsförvärvsprocessorsystemet (Plexon Inc.). Mössbeteenden registrerades samtidigt med Plexon CinePlex-spårningssystemet. Registrerade spikar isolerades med Plexon OfflineSorter-programvaran: flera spikssorteringsparametrar (t.ex. principkomponentanalys, energianalys) användes för bästa isolering av de tetrode-inspelade spikvågformerna. Genom att kombinera stabiliteten för inspelning av multi-tetrode och flera isoleringstekniker som finns tillgängliga i OfflineSorter (t.ex. principkomponentanalys, energianalys), kan individuella VTA-neuroner studeras i detalj, i många fall under flera dagar (Figur S1).

Skrämmande händelser

Två rädsla händelser, fritt fall (från 10 och 30 cm) och skaka (för 0.2, 0.5 och 1 sek), utfördes slumpmässigt i våra experiment med ett intervall på typiskt 1 – 2 timmar mellan sessionerna. Vi använde antingen en kvadrat (10 × 10 × 15 cm) eller rund kammare (11 cm i diameter, 15 cm i höjd) för händelsen med fritt fall. Vi använde en rund kammare (12.5 cm i diameter, 15 cm i höjd) för skakhändelserna. I varje fritt fall eller skaka händelsessession placerades en mus i det fria fallet eller skakkammaren (musen kunde röra sig fritt inuti kamrarna). Efter 3 minuters vana gavs cirka 20 studier av fritt fall (eller skaka) händelser med ett intervall på 1 – 2 min mellan försöken. Fritt fallskammaren lyfts upp (antingen 10 cm eller 30 cm höjd) och band till ett magnetventilsystem (Magnetic Sensor Systems, Series S-20-125) före varje fritt fallhändelse. Händelsen med fritt fall levererades sedan genom att tillhandahålla exakt mekanisk kontroll (WPI, PulseMaster A300) av solenoidsystemet för att frigöra upphängningsrep. Fritt fallskammaren landade sedan på en mjuk dyna som kraftigt minskade studsarna och förhindrade potentiella skador på inspelningens stabilitet (Siffror S2 och S3). Fritt falllängd beräknades med ekvationen: T = SQRT (2 × h / g), där h är höjden på fritt fall, och g är accelerationen av jordens tyngdkraft. Med tanke på den mjuka landningsfördröjningen var de beräknade varaktigheterna för 10 och 30 cm fritt fall 230 respektive 340 ms. Skakningshändelsen levererades genom att tillhandahålla exakt mekanisk kontroll av en virvelmaskin (Thermolyne Maxi Mix II Type 37600 Mixer) med en maximal hastighet på 3000 varv per minut, såvida inte för lågintensiteten, som var cirka 1500 varv / min.

Vi övervakade alltid stabiliteten hos inspelade enheter genom att undersöka spikvågformerna, statusen för baslinjebränning och spikklusterfördelningar före och efter händelserna och genom hela experimenten. Vi inkluderade bara datasätten från djuren som uppfyllde dessa registreringskriterier för ytterligare dataanalyser. Som visas i Siffror S1, S2och S3dopaminneuroner listade i den aktuella studien registrerades stabilt och isolerades väl under både fritt fall och skakningshändelser, utan tillfällig förlust av enhet eller brus / artefaktförorening.

I synnerhet tog vi tre steg för att säkerställa att spikar inte förorenades av några artefakter: 1) Vi reducerade interferensen för inspelningen genom att jorda hela experimentapparaten. Vi fann att de elektriska artefakter som genererades under fritt fall och skakningshändelser var på samma nivå som de under lokomotoriska utforskningar. 2) Vi avbröt ytterligare de återstående artefakterna av Plexon Referencing Client som gjorde det möjligt för oss att välja en kanal utan synligt bra enheter som referenskanal. Detta eliminerade bakgrundsljud och artefakter kraftigt. 3) Om några möjliga artefaktvågformer fortfarande fanns kvar, tog vi bort dem under förbehandlingen av spikvågformer med Plexon Offline Sorter eftersom artefaktvågformer skilde sig mycket från neuronala spikvågformer.

Belöning och dubbelriktad konditionering

Möss var något matbegränsade innan utbildningen för belöningsförening. Vid belöningskonditionering placerades möss i belöningskammaren (45 cm i diameter, 40 cm i höjd). Möss tränades för att para en ton (5 kHz, 1 sek) med efterföljande sockerpelletsleverans under minst två dagar (40 – 60 försök per dag; med ett intervall på 1 – 2 min mellan försöken). Tonen genererades av A12-33 ljudsignalgenerator (5-ms formad stigning och fallning; ungefär 80 dB i mitten av kammaren) (Coulbourn Instruments). En sockerpellets (14 mg) levererades av en matfördelare (ENV-203-14P, Med. Associates Inc.) och tappades i en av två behållare (12 × 7 × 3 cm) vid slutet av tonen (den andra behållaren användes som kontroll, där en sockerpellets aldrig mottogs).

I en separat uppsättning experiment tränades möss för dubbelriktad konditionering (både belöning och aversiv konditionering). Den konditionerade tonen (5 kHz, 1 sek) som användes var identisk, men i olika sammanhang: under belöningskonditionering (i belöningskammaren; 45 cm i diameter, 40 cm hög) kopplades tonen med sockerpelletsleverans; under aversiv konditionering (i fritt fallskammaren) parades samma ton med ett fritt fall händelse (30 cm hög). Möss tränades under en vecka eller mer och motverkades: hälften av mössen fick belöningskonditionering på dagarna 1 och 2, följt av aversiv konditionering på dagarna 3 och 4 (40 – 60 försök varje dag); den andra hälften av mössen fick aversiv konditionering på dagarna 1 och 2, följt av belöningskonditionering på dagarna 3 och 4 (40 – 60 försök per dag). På dagarna 5 och senare gavs tre sessioner (20 – 30 försök per session) varje dag i slumpmässig ordning, inklusive belöningskonditionering, aversiv konditionering, och i en tredje neutrala kammare (55 × 30 × 30 cm som var berikad med leksaker ) där tonen inte förutsåg något. Intervallet mellan sessionerna var 1 – 2 timmar; intervallet mellan försöken var 1 – 2 min. Latensen för socker / kontrollbehållaransättningen efter det att den konditionerade tonen började undersöktes på dag 7. Latenser längre än 60 sek ansågs vara 60 sek; i det fall musen var inne i behållaren under den konditionerade tonen användes inte latensen för beräkning. Det bakåtrörande beteendet (huvud och / eller lemmar rör sig bakåt) efter att den konditionerade tonen började undersöktes också på dag 7.

Histologisk verifiering av inspelningssidan

Efter avslutad experiment markerades den slutliga elektrodpositionen genom att leda en 10-sek, 20-uA-ström (Stimulus Isolator A365, WPI) genom två elektroder. Möss bedövades djupt och perfunderades med 0.9% saltlösning följt av 4% paraformaldehyd. Hjärnor avlägsnades sedan och efterfixerades i paraformaldehyd under minst 24 timmar. Hjärnor frystes snabbt och skivades på en kryostat (50-um koronala sektioner) och färgades med cresylviolett. De histologiska experimenten utfördes på 21-möss (i andra 3-möss var hjärnsektionerna tyvärr inte väl förberedda). Våra histologiresultat bekräftade att dopaminneuroner registrerades från VTA-området i 17-möss och från VTA-SNc-gränsområdet i 4-möss (Figur 1A).

Dataanalys

Sorterade neurala spikar bearbetades och analyserades i NeuroExplorer (Nex Technologies) och Matlab. Dopaminneuroner klassificerades utifrån följande tre kriterier: 1) låg utgångshastighet vid baslinjen (0.5–10 Hz); 2) relativt långt intervall mellan spikar (alla klassificerade förmodade dopaminneuroner är med ISI> 4 ms inom en ≥99.8% konfidensnivå). Den kortaste ISI som vi spelade in var 4.1 ms under alla förhållanden i vårt experiment (endast välisolerade enheter med amplitud ≥0.4 mV användes för beräkning av den kortaste ISI). Det genomsnittliga kortaste ISI-värdet var 6.8 ± 2.2 ms (medelvärde ± sd; n = 36). Däremot kan ISI för icke-dopaminneuroner vara så kort som 1.1 ms; 3) vanligt skjutmönster när möss fritt uppförde sig (fluktuationer <3 Hz). Här representerar fluktuationer standardavvikelsen (sd) för värden för skotthastighetshistogramfält (bin = 1 sek; inspelad i minst 600 sek). Dessutom noterades att den stora majoriteten (89%; 56/63) av de testade klassificerade dopaminneuronerna visade signifikant aktivering som svar på belöningsförutsägande tonen (Figur 2E och F). Det noterades också att majoriteten av de klassificerade förmodade dopaminneuronerna (70%, 23 / 33; typ-1 och 2) som testades visade signifikant undertryck (≤30% baslinjehastighet) och de andra 27% typ-3 neuroner (n = 9) visade aktivering (Figur 3H). Å andra sidan visade VTA icke-dopaminneuroner begränsad eller ingen förändring i avfyrningshastighet av dopaminreceptoragonisterna (Figur 3I). Halva AP-bredd av spikvågformerna mättes från rännorna till följande toppar av handlingspotentialen (Figur 1B). Halva AP-bredder bredare än 0.8 ms betraktades som 0.8 ms. För beräkningen av dopaminneurons sprängskottssannolikhet användes baslinjeaktivitet när möss fritt uppfördes enligt tidigare fastställda kriterier (burst-debut, ISI på ≤80 ms; burst-offset, ISI på ≥160 ms) [50].

Neuronal aktivitetsförändringar till de konditionerade och okonditionerade stimuli jämfördes mot en 10-sek kontrollperiod innan stimulansen började i varje försök med ett valt tidsfönster (beroende på stimulans varaktighet) med användning av ett Wilcoxon-signerat-rank-test. För 10 och 30 cm händelser med fritt fall var tidsfönstren 100 – 230 respektive 100 – 340 ms efter fritt fallhändelsens början; för 0.2-, 0.5- och 1 sek-skakningshändelser var tidsfönstren 100 – 200, 100 – 500 och 100 – 1000 ms efter uppstarten av skakhändelsen respektive (det noterades att ett fåtal typ-1 / 2 förmodade dopaminneuroner , ~ 10%, visade också en liten aktivering under den inledande 100 ms direkt efter början av fritt fall och skaka händelser). För belöningskonditionering var tidsfönstret 50 – 600 ms efter början av den konditionerade tonen; för aversiv konditionering var tidsfönstret 200 – 600 ms efter början av den konditionerade tonen.

Peri-event-raster (1 – 20-studier, från topp till botten) och histogram genomfördes i NeuroExplorer (Nex Technologies). Alla utjämningar genomfördes i NeuroExplorer med användning av ett Gauss-filter (filterbredd = 3-fack). Korskorrelationer genomfördes mellan samtidigt registrerade dopaminneuronpar när möss uppträdde fritt (utan yttre stimuli) eller sov i hemsidan. För z-poängberäkning av kors-korrelationstoppvärdet jämnades kors-korrelationshistogrammen för att få toppvärdet; medel- och standardavvikelser erhölls från blandade (randomiserade) spikar i Matlab [51]. Det noteras att de synkroniserade enheterna representerar olika dopaminneuroner snarare än samma neuron. Vi uteslutte möjligheten att de synkroniserade enheterna registrerades från eller förorenades av samma neuron (när det hände skulle det finnas en skarp topp vid en tid änka på ~ 1 ms istället för ~ 100 ms som visades i Figur 9).

Stödjande information

Figure_S1.tif

VTA-dopaminneuroner är stabilt registrerade och väl isolerade. (A) Ett exempel på en välisolerad typ 1 dopaminneuron (blå prickar) i en 2-dimensionell principkomponentanalys och dess representativa vågformer (inspelade av tetrode) på dag 1 (övre panelen) och dag 2 (nedre panel) . Spikisolering utfördes med Plexon OfflineSorter (Plexon Inc. Dallas, TX). PC1 och PC2 representerar de första respektive andra huvudkomponenterna. Blå prickar representerar enskilda toppar för den isolerade dopaminneuronen; svarta prickar indikerar individuella toppar för andra VTA-neuroner. (B) Ett exempel på en välisolerad typ 2 dopaminneuron (blå prickar) och dess representativa vågformer på dag 1 (övre panelen) och dag 2 (nedre panelen). (C) Ett exempel på en välisolerad typ 3 dopaminneuron (blå prickar) och dess representativa vågformer på dag 1 (övre panelen) och dag 2 (nedre panelen).

Figur S1.

VTA-dopaminneuroner är stabilt registrerade och väl isolerade. (A) Ett exempel på en välisolerad typ 1 dopaminneuron (blå prickar) i en 2-dimensionell principkomponentanalys och dess representativa vågformer (inspelade av tetrode) på dag 1 (övre panelen) och dag 2 (nedre panel) . Spikisolering utfördes med Plexon OfflineSorter (Plexon Inc. Dallas, TX). PC1 och PC2 representerar de första respektive andra huvudkomponenterna. Blå prickar representerar enskilda toppar för den isolerade dopaminneuronen; svarta prickar indikerar individuella toppar för andra VTA-neuroner. (B) Ett exempel på en välisolerad typ 2 dopaminneuron (blå prickar) och dess representativa vågformer på dag 1 (övre panelen) och dag 2 (nedre panelen). (C) Ett exempel på en välisolerad typ 3 dopaminneuron (blå prickar) och dess representativa vågformer på dag 1 (övre panelen) och dag 2 (nedre panelen).

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.s001

(TIF)

Figur S2.

Ingen tillfällig förlust av enhet under fritt fall och skakhändelser. (A) Svar från fyra samtidigt inspelade VTA-dopamin- och icke-dopaminneuroner under fria fallhändelser. Observera att enheter inspelade från samma tetrode kan uppvisa motsatta svar (t.ex. tetrode # 5 enheter 1 & 2; tetrode # 8 enheter 1 & 2), vilket antyder att inspelningen var stabil utan några tillfälliga förluster av enheter. (B) Svar från samma fyra VTA-nervceller under skakhändelser. (C) Representativa vågformer för samma fyra VTA-nervceller 1 timme före, under fritt fall och skakningshändelsessession och 1 timme efter.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.s002

(TIF)

Figur S3.

Inget brus / artefaktförorening under fritt fall och skakningar. (A) Svar från ett exempel på förmodad dopaminneuron (typ-1) och dess vågformer före (1 sek), under (1 sek), och efter (1 sek) det fria fallet och skakar händelserna. Observera att vågformerna inte visade någon signifikant förändring efter fritt fall och skakhändelse, vilket tyder på att det inte var någon brus / artefaktförorening. (B) Svar från en annan förmodad dopaminneuron (typ 3) och dess vågformer före (1 sek), under (1 sek), och efter (1 sek) fritt fall och skakar händelser.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.s003

(TIF)

Erkännanden

Vi tackar Dr. Rhea-Beth Markowitz för att han redigerat vårt manuskript och Kun Xie för att ge teknisk support.

Författarbidrag

Tänkt och designat experimenten: DVW JZT. Utförde experimenten: DVW. Analyserade data: DVW JZT. Skrivade tidningen: DVW JZT.

referenser

  1. 1. Berridge KC, Robinson TE (1998) Vad är dopaminens roll i belöning: hedonisk påverkan, belöningsinlärning eller incitamentförmåga? Brain Res Rev 28: 309 – 369.
  2. 2. Ikemoto S, Panksepp J (1999) Kärnans accumbens dopamin i motiverat beteende: en samlande tolkning med särskild hänvisning till belöningssökande. Brain Res Rev 31: 6 – 41.
  3. Visa artikel
  4. PubMed / NCBI
  5. Google Scholar
  6. Visa artikel
  7. PubMed / NCBI
  8. Google Scholar
  9. Visa artikel
  10. PubMed / NCBI
  11. Google Scholar
  12. Visa artikel
  13. PubMed / NCBI
  14. Google Scholar
  15. Visa artikel
  16. PubMed / NCBI
  17. Google Scholar
  18. Visa artikel
  19. PubMed / NCBI
  20. Google Scholar
  21. Visa artikel
  22. PubMed / NCBI
  23. Google Scholar
  24. Visa artikel
  25. PubMed / NCBI
  26. Google Scholar
  27. Visa artikel
  28. PubMed / NCBI
  29. Google Scholar
  30. Visa artikel
  31. PubMed / NCBI
  32. Google Scholar
  33. Visa artikel
  34. PubMed / NCBI
  35. Google Scholar
  36. Visa artikel
  37. PubMed / NCBI
  38. Google Scholar
  39. Visa artikel
  40. PubMed / NCBI
  41. Google Scholar
  42. Visa artikel
  43. PubMed / NCBI
  44. Google Scholar
  45. Visa artikel
  46. PubMed / NCBI
  47. Google Scholar
  48. Visa artikel
  49. PubMed / NCBI
  50. Google Scholar
  51. Visa artikel
  52. PubMed / NCBI
  53. Google Scholar
  54. Visa artikel
  55. PubMed / NCBI
  56. Google Scholar
  57. Visa artikel
  58. PubMed / NCBI
  59. Google Scholar
  60. Visa artikel
  61. PubMed / NCBI
  62. Google Scholar
  63. Visa artikel
  64. PubMed / NCBI
  65. Google Scholar
  66. Visa artikel
  67. PubMed / NCBI
  68. Google Scholar
  69. Visa artikel
  70. PubMed / NCBI
  71. Google Scholar
  72. Visa artikel
  73. PubMed / NCBI
  74. Google Scholar
  75. Visa artikel
  76. PubMed / NCBI
  77. Google Scholar
  78. Visa artikel
  79. PubMed / NCBI
  80. Google Scholar
  81. Visa artikel
  82. PubMed / NCBI
  83. Google Scholar
  84. Visa artikel
  85. PubMed / NCBI
  86. Google Scholar
  87. Visa artikel
  88. PubMed / NCBI
  89. Google Scholar
  90. Visa artikel
  91. PubMed / NCBI
  92. Google Scholar
  93. Visa artikel
  94. PubMed / NCBI
  95. Google Scholar
  96. Visa artikel
  97. PubMed / NCBI
  98. Google Scholar
  99. Visa artikel
  100. PubMed / NCBI
  101. Google Scholar
  102. Visa artikel
  103. PubMed / NCBI
  104. Google Scholar
  105. Visa artikel
  106. PubMed / NCBI
  107. Google Scholar
  108. Visa artikel
  109. PubMed / NCBI
  110. Google Scholar
  111. Visa artikel
  112. PubMed / NCBI
  113. Google Scholar
  114. Visa artikel
  115. PubMed / NCBI
  116. Google Scholar
  117. Visa artikel
  118. PubMed / NCBI
  119. Google Scholar
  120. Visa artikel
  121. PubMed / NCBI
  122. Google Scholar
  123. Visa artikel
  124. PubMed / NCBI
  125. Google Scholar
  126. Visa artikel
  127. PubMed / NCBI
  128. Google Scholar
  129. Visa artikel
  130. PubMed / NCBI
  131. Google Scholar
  132. Visa artikel
  133. PubMed / NCBI
  134. Google Scholar
  135. Visa artikel
  136. PubMed / NCBI
  137. Google Scholar
  138. Visa artikel
  139. PubMed / NCBI
  140. Google Scholar
  141. Visa artikel
  142. PubMed / NCBI
  143. Google Scholar
  144. Visa artikel
  145. PubMed / NCBI
  146. Google Scholar
  147. Visa artikel
  148. PubMed / NCBI
  149. Google Scholar
  150. Visa artikel
  151. PubMed / NCBI
  152. Google Scholar
  153. 3. Wise RA (2004) Dopamin, lärande och motivation. Nat Rev Neurosci 5: 483 – 494.
  154. 4. Joshua M, Adler A, Bergman H (2009) Dynamiken hos dopamin i kontroll av motoriskt beteende. Curr Opin Neurobiol 19: 615 – 620.
  155. 5. Schultz W (2007) Flera dopaminfunktioner vid olika tidskurser. Annu Rev Neurosci 30: 259 – 288.
  156. 6. Pan WX, Schmidt R, Wickens JR, Hyland BI (2005) Dopaminceller svarar på förutsagda händelser under klassisk konditionering: bevis för berättigande spår i belöningsinlärningsnätverket. J Neurosci 25: 6235 – 6242.
  157. 7. Bayer HM, Glimcher PW (2005) Dopamin neuroner i mitten av hjärnan kodar för en kvantitativ belöningsförutsägelsfelsignal. Neuron 47: 129 – 141.
  158. 8. Roesch MR, Calu DJ, Schoenbaum G (2007) Dopaminneuroner kodar det bättre alternativet hos råttor som beslutar mellan olika försenade eller stora belöningar. Nat Neurosci 10: 1615 – 1624.
  159. 9. Joshua M, Adler A, Mitelman R, Vaadia E, Bergman H (2008) Dopaminerge neuroner i mitten av hjärnan och striatal kolinergiska internuroner kodar för skillnaden mellan belöning och aversiva händelser vid olika epokar av probabilistiska klassiska konditioneringsstudier. J Neurosci 28: 11673 – 11684.
  160. 10. Di Chiara G, Imperato A (1988) Läkemedel som missbrukats av människor ökar företrädesvis synaptiska dopaminkoncentrationer i det mesolimbiska systemet med fritt rörliga råttor. Proc Natl Acad Sci USA 85: 5274 – 5278.
  161. 11. Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ (2006) Neurala missbruksmekanismer: rollen som belöningsrelaterat lärande och minne. Annu Rev Neurosci 29: 565 – 598.
  162. 12. Everitt BJ, Robbins TW (2005) Neurala system för förstärkning för narkotikamissbruk: från handlingar till vanor till tvång. Nat Neurosci 8: 1481 – 1489.
  163. 13. Roitman MF, Wheeler RA, Wightman RM, Carelli RM (2008) Kemiska reaktioner i realtid i nucleus accumbens skiljer givande och aversiva stimuli. Nat Neurosci 11: 1376 – 1377.
  164. 14. Ventura R, Morrone C, Puglisi-Allegra S (2007) Prefrontalt / ackumulerat katekolaminsystem bestämmer motivationsförmåga attribut till både belönings- och motviljerelaterade stimuli. Proc Natl Acad Sci USA 104: 5181 – 5186.
  165. 15. Diana M, Pistis M, Carboni S, Gessa GL, Rossetti ZL (1993) Djupt försämring av mesolimbisk dopaminerg neuronal aktivitet under etanoluttagssyndrom hos råttor: elektrofysiologiska och biokemiska bevis. Proc Natl Acad Sci USA 90: 7966 – 7969.
  166. 16. Levita L, Dalley JW, Robbins TW (2002) Nucleus accumbens dopamin och lärde rädsla återbesökt; en översyn och några nya resultat. Behav Brain Res 137: 115 – 127.
  167. 17. Pezze MA, Feldon J (2004) Mesolimbiska dopaminergiska vägar i rädsla. Prog Neurobiol 74: 301 – 320.
  168. 18. Cools R, Lewis SJ, Clark L, Barker RA, Robbins TW (2007) L-DOPA stör aktivitet i nucleus accumbens under reversal learning vid Parkinsons sjukdom. Neuropsykofarmakologi 32: 180–189.
  169. 19. Matsumoto M, Hikosaka O (2009) Två typer av dopaminneuroner förmedlar tydligt positiva och negativa motivationssignaler. Nature 459: 837 – 841.
  170. 20. Lin L, Osan R, Shoham S, Jin W, Zuo W, et al. (2005) Identifiering av nätverkskodningsenheter för realtidsrepresentation av episodiska upplevelser i hippocampus. Proc Natl Acad Sci USA 102: 6125 – 6130.
  171. 21. Miller JD, Farber J, Gatz P, Roffwarg H, German DC (1983) Aktivitet av mesencephalic dopamin och icke-dopamin neuroner över stadier av sömn och promenader i råtta. Hjärnresistent 273: 133 – 41.
  172. 22. Kiyatkin EA, Rebec GV (1998) Heterogenitet hos nervceller i det ventrale tegmentala området: inspelning av en enhet och jontofores i vakna, obegränsade råttor. Neuroscience 85: 1285 – 1309.
  173. 23. Lee RS, Steffensen SC, Henriksen SJ (2001) Utladdningsprofiler för vabra GABA-nervcentraler under rörelse, anestesi och sömn-vakningscykeln. J Neurosci 21: 1757 – 1766.
  174. 24. Hyland BI, Reynolds JN, Hay J, Perk CG, Miller R (2002) Avfyrningslägen för dopaminceller i mellanhjärnan i den fritt rörliga råtta. Neuroscience 114: 475 – 492.
  175. 25. Margolis EB, Mitchell JM, Ishikawa J, Hjelmstad GO, Fields HL (2008) Middrivna dopaminneuroner: projektionsmål bestämmer åtgärdspotentialens varaktighet och dopamin D (2) receptorinhibering. J Neurosci 28: 8908 – 8913.
  176. 26. Nakahara H, Itoh H, Kawagoe R, Takikawa Y, Hikosaka O (2004) Dopaminneuroner kan representera kontextberoende prediktionsfel. Neuron 41: 269 – 280.
  177. 27. Depaulis A, Keay KA, Bandler R (1992) Longitudinal neuronal organisation av defensiva reaktioner i mitten av hjärnans periaqueductal grå region hos råtta. Exp Brain Res 90: 307 – 318.
  178. 28. Wilson CJ, Callaway CH (2000) Kopplad oscillatormodell av dopaminneuronerna från substantia nigra. J Neurophsiol 83: 3084 – 3100.
  179. 29. Komendantov AO, Canavier CC (2002) Elektrisk koppling mellan dopamin-neuroner i modellbrädan: effekter på skjutmönster och synkroni. J Neurophysiol 87: 1526 – 1541.
  180. 30. Joshua M, Adler A, Prut Y, Vaadia E, Wickens JR, et al. (2009) Synkroniseringen av dopaminerge neuroner i mitten av hjärnan förbättras genom att belöna händelser. Neuron 62: 695 – 704.
  181. 31. Fält HL, Hjelmstad GO, Margolis EB, Nicola SM (2007) Ventrala tegmentala neuroner i lärt aptitligt beteende och positiv förstärkning. Annu Rev Neurosci 30: 289 – 316.
  182. 32. Lammel S, Hetzel A, Häckel O, Jones I, Liss B, et al. (2008) Unika egenskaper hos mesoprefrontala neuroner inom ett dubbelt mesokortikolimbiskt dopaminsystem. Neuron 57: 760 – 773.
  183. 33. Mirenowicz J, Schultz W (1996) Företrädesvis aktivering av dopamin neuroner i mitten av hjärnan genom aptitliga snarare än aversiva stimuli. Nature 379: 449 – 451.
  184. 34. Frank MJ, Surmeier DJ (2009) Skiljer substantia nigra dopaminerga nervceller mellan belöning och straff? J Mol Cell Boil 1: 15 – 16.
  185. 35. Guarraci FA, Kapp BC (1999) En elektrofysiologisk karaktärisering av dopaminegiska neuroner i det ventrala tegmentområdet under differentiell pavalovsk rädsla i den vakna kaninen. Behav Brain Res 99: 169 – 179.
  186. 36. Brischoux F, Chakraborty S, Brierley DI, Ungless MA (2009) Fasisk excitation av dopaminneuroner i ventral VTA genom skadlig stimuli. Proc Natl Acad Sci USA 106: 4894 – 4899.
  187. 37. Lisman JE, Grace AA (2005) Hippocampal-VTA-slingan: kontrollera inmatningen av information i långtidsminnet. Neuron 46: 703 – 713.
  188. 38. Solomon RL, Corbit JD (1974) En motståndare-processteori om motivation: I. temporal dynamik av affekt. Psycholog Rev 81: 119 – 145.
  189. 39. Seymour B, O'Doherty JP, Koltzenburg M, Wiech K, Frackowiak R, et al. (2005) Motståndande aptitavvikande neurala processer ligger till grund för prediktiv inlärning av smärtlindring. Nat Neurosci 8: 1234–1240.
  190. 40. Baliki MN, Geha PY, Fields HL, Apkarian AV (2010) Förutsäger värdet av smärta och smärtstillande: kärnans accumbens svar på skadliga stimuliförändringar i närvaron av kronisk smärta. Neuron 66: 149 – 160.
  191. 41. Tobler PN, Fiorillo CD, Schultz W (2005) Adaptiv kodning av belöningsvärde med dopaminneuroner. Vetenskap 307: 1642 – 1645.
  192. 42. Matsumoto M, Hikosaka O (2007) Lateral habenula som en källa till negativa belöningssignaler i dopaminneuroner. Nature 447: 1111 – 1115.
  193. 43. Ji H, Shepard PD (2007) Lateral habenulastimulering hämmar dopamin neuroner från råttor genom en GABA (A) receptormedierad mekanism. J Neurosci 27: 6923 – 6930.
  194. 44. Jhou TC, Fields HL, Baxter MG, Saper CB, Holland PC (2009) Den rostromediala tegmentala kärnan (RMTg), en GABAergisk afferent till dopamin-neuroner i mitten av hjärnan, kodar aversiv stimuli och hämmar motoriska svar. Neuron 61: 786 – 800.
  195. 45. Jhou TC, Geisler S, Marinelli M, Degarmo BA, Zahm DS (2009) Mesopontin rostromedial tegmental nucleus: en struktur riktad av den laterala habenula som projicerar till det ventrale tegmentalområdet av tsai och substantia nigra compacta. J Comp Neurol 513: 566 – 596.
  196. 46. Karreman M, Moghaddam B (1996) Den prefrontala cortex reglerar basfrisättningen av dopamin i det limbiska striatum: en effekt medierad av det ventrale tegmentala området. J Neurochem 66: 589 – 598.
  197. 47. Carr DB, Sesack SR (2000) Projektioner från råttens prefrontala cortex till det ventrale tegmentala området: målspecificitet i synaptiska föreningar med mesoaccumbens och mesocortical neuroner. J Neurosci 20: 3864 – 3873.
  198. 48. Berridge KC (2007) Debatten om dopamins roll i belöning. Psykofarmakologi 191: 391–431.
  199. 49. Lin L, Chen G, Xie K, Zaia KA, Zhang S, et al. (2006) Storskalig neural ensembleinspelning i hjärnan från fritt beteende möss. J Neurosci Methods 155: 28 – 38.
  200. 50. Grace AA, Bunney BS (1984) Kontrollen av avfyrningsmönstret i nigral dopaminneuroner: sprängning. J Neurosci 4: 2877 – 2890.
  201. 51. Narayanan NS, Laubach M (2009) Metoder för att studera funktionella interaktioner mellan neuronpopulationer. Metoder Mol Biol 489: 135 – 165.
  202. 52. Paxinos G, Franklin KBJ (2001) Mushjärnan i stereotaxiska koordinater, red. 2. London: Academic Press.