Prefrontal ackumbal katekolaminsystem bestämmer motivationell salience tillskrivning till både belöning och aversion relaterade stimuli. (2007)

Proc Natl Acad Sci USA A. 2007 Mar 20; 104 (12): 5181-6. Epub 2007 Mar 9.

Ventura R, Morrone C, Puglisi-Allegra S.

källa

Santa Lucia Foundation, European Center for Brain Research (CERC), Via del Fosso di Fiorano 65, 00143 Rom, Italien. [e-postskyddad]

Abstrakt

Nya bevis tyder på att belöning och aversiva stimuli påverkar samma hjärnområden, inklusive medial prefrontal cortex och nucleus accumbens. Även om kärnan accumbens är känd för att svara på framträdande stimuli, oberoende av deras hedoniska valens, med selektiv ökad dopaminfrigöring är lite känt om rollen av prefrontal cortex i belöning- och aversionsrelaterad motivation eller om de involverade neurotransmittorerna. Här finner vi att selektiv noradrenalinutarmning i medial prefrontal cortex av möss avskaffade ökningen av frisättning av norepinefrin genom prefrontal cortex och dopamin av kärnbärare som induceras av mat, kokain eller litiumklorid och försämrade platskonditioneringen inducerad av både litium klorid (aversion) och mat eller kokain (preferens). Detta är bevis på att prefrontal kortikal noradrenalinöverföring är nödvändig för motivationell saliencetillskrivning till både belöning- och aversionsrelaterade stimuli genom modulering av dopamin i nukleär accumbens, ett hjärnområde som är involverat i alla motiverade beteenden.

Djur och människor har en benägenhet att söka belöningar och undvika straff. Detta tydliga adaptiva beteende innebär förmågan att representera värdet av givande och straffande stimuli, fastställa förutsägelser om dem och använda dessa förutsägelser för att styra beteende (1). I den mån som känslor kan definieras som "stater som framkallas av förstärkare (belöningar och straffare)" (2) kan förståelse av hjärnområdena som är involverade i behandling av motivationellt starka givande eller aversiva stimuli vara relevanta för att förstå många känslomässiga underskott hos människor.

Nyliga data indikerar att Nucleus Accumbens (NAc) och prefrontal cortex (pFC) utgör ett gemensamt substrat för behandling av både givande och aversiva stimuli (3-7). Ventral striatum (eller NAc) är inblandad i bearbetning av informationen som ligger till grund för motivationskontrollen av målinriktade beteenden, och mänskliga och djurstudier stöder en allmän roll för detta hjärnområde vid behandling av både givande och aversiva stimuli, oberoende av valens (3-8 ).

Vidare föreslår en stor mängd bevis att pFC är direkt involverad i målinriktade beteenden såväl som i affektiv behandling (1, 9). Även om dopaminöverföring i NAc har föreslagits för att förmedla en delad "motivational salience" -process i positiv och negativ valens (3, 6) är dock pFCs roll i denna process och det involverade neurokemiska substratet fortfarande okänt.

Norepinefrinöverföring i pFC aktiveras av aversiva stimuli (10, 11) och av avvikande och konditionerade aptitiva stimuli (12, 13). Vidare visade sig norepinefrin i medial pFC (mpFC) nyligen vara involverad i de givande effekterna av vissa vanligen missbrukade läkemedel genom dess modulerande verkan på dopaminfrisättning i NAc (14, 15). Detta föreslår att prefrontal kortikal noradrenalinöverföring engagerar ackumbal dopamin för att behandla motivationellt framträdande stimuli.

Här använder vi möss för att bedöma huruvida det prefrontala kortikala noradrenalin / mesoaccumbensdopaminsystemet är ett vanligt neuralt substrat involverat i behandling av positivt och negativt stimuli. I synnerhet undersökte vi huruvida norepinefrin i mpFC genom sin modulerande verkan på det dopaminerga mesolimbiska systemet är nödvändigt för att tillskriva motiverande salience till belöning- och aversionsrelaterade stimuli.
Eftersom erfarenhet är en viktig determinant av den motivativa effekten av en given stimulans (7), utvärderade vi effekterna av första exponeringen för att belöna naturlig (smaklig mat, mjölkchoklad) och farmakologiska (kokain) stimuli och till en aversiv farmakologisk stimulans [litiumklorid (LiCl)] på prefrontal kortikal noradrenalin och ackumbal dopaminfrisättning genom intrakerebral mikrodialys. För att bestämma huruvida norepinefrin prefrontal transmission överväger ökad accumbal dopaminutflöde inducerad genom första exponeringen för dessa motivationsstarka stimuli utvärderade vi också effekterna av selektiv noradrenalinutarmning i mpFC på dopaminfrisättning i NAc och på norepinefrinfrisättning i mpFC inducerad vid första exponeringen till dessa stimuli.

Slutligen undersökte vi effekterna av selektiv noradrenerg prefrontal utarmning på konditionerad platspreferens (CPP) inducerad av choklad och kokain och på konditionerad platsaversion (CPA) inducerad av LiCl. Ett ställe-konditioneringsförfarande valdes för denna studie eftersom det medgav bedömningen av förvärvet av konditionerade aptitiva och aversiva egenskaper för stimuli ihop med primärbelöningar och aversiva händelser och eftersom en stor bevisning visar att det är ett tillförlitligt mått på processer som ligger bakom motiverande salience tillskrivning till stimuli (3, 16).

RESULTAT

Experiment 1.
För att utvärdera huruvida första exponeringen för både givande och aversiva framträdande stimuli påverkar prefrontal norepinefrin och accumbal dopaminutflöde utvärderade vi, genom intracerebral mikrodialys, effekterna av systemisk kokain eller LiCl och chokladförbrukning på norepinefrinfrisättning i mpFC och dopaminutflöde i NAc. För att fastställa huruvida kortikal noradrenerg överföring är nödvändig för ackumbal dopaminutflöde inducerad genom första exponering för dessa motivationsstarka stimuli, utvärderade vi effekterna av selektiv noradrenerg uttömning på ackumbal dopamin respons inducerat av kokain, choklad och LiCl. Kokain, choklad och LiCl producerade en tidsberoende ökning av norepinefrinutflödet i mpFC hos skambehandlade grupper och uppnådde en maximal ökning av ≈200% vid 40 min, ≈70% vid 120 min och ≈100% vid 60 min, respektive (Fig. 1a). Även om ökat norepinefrinfrisättning i pFC som svar på kokain har rapporterats i stor utsträckning, är det enligt vår kunskap den första rapporten om ökat norepinefrinutflöde inducerat genom första exponering för choklad eller systemisk LiCl inom mpFC. Dessa stimuli producerade också en parallell tidsberoende ökning av dopaminutflöde i NAc av skambehandlade djur (Fig. 1b), i överensstämmelse med uppfattningen att detta område spelar en viktig roll vid behandling av framträdande stimuli oavsett deras valens (3 , 6). Effekterna av denna utarmning på norepinefrinfrisättning i mpFC bedömdes också. Prefrontal noradrenalinutarmning erhölls genom selektiv neurotoxisk utarmning av prefrontala kortikala noradrenalinavledande medel (norepinefrinutarmade grupper) i mpFC efter skydd av dopamin av en selektiv upptagshämmare. Denna metod gav en djup uttömning av vävnadsnivåerna av norepinefrin (≈90%) vilket lämnade vävnadsnivåerna av dopamin nästan opåverkat. Kontrolldjur (skambehandlade grupper) utsattes för samma behandling som de norepinefrin-utarmade mössen men erhöll intrakerebralt vehikel. (Norepinefrinvävnadsnivåer var följande: skambehandlad grupp, 698 ± 26 ng / g våt vävnad, noradrenalinutarmad grupp, 63 ± 17 ng / g våt vävnad. Dopaminvävnadsnivåer var som följer: skambehandlad grupp, 203 ± 18 ng / g våt vävnad; noradrenalin-utarmad grupp, 189 ± 16 ng / g våt vävnad.)

Fig. 1.
Prefrontal kortikal noradrenalinutarmning på extracellulär noradrenalin i mpFC och dopamin i NAc. Extracellulär noradrenalin (NE) i mpFC (a) och dopamin (DA) i NAc (b) av skambehandlade eller noradrenalin-utarmade djur injicerade med saltlösning, (mer ...)

Selektiv noradrenalinutarmning i mpFC försämrade ökningen av ackumbal dopamin och prefrontalt kortikalt noradrenalinfrisättning inducerat av både läkemedel och choklad (Fig. 1), även om det inte signifikant påverkar basal extracellulär dopamin i NAc (skambehandlad grupp, 1.35 ± 0.15 pg per 20 μl, norepinefrin-utarmad grupp, 1.29 ± 0.18 pg per 20 μl) eller basal extracellulär norepinefrin i mpFC (skambehandlad grupp, 1.31 ± 0.18 pg per 20 μl, norepinefrinutarmad grupp, 1.26 ± 0.17 pg per 20 μl). De genomsnittliga basala värdena för dopamin i NAc och norepinefrin i mpFC för varje grupp [saltlösning, kokain (20 mg / kg), LiCl (3 meq / kg) och choklad] skilde sig inte signifikant

Våra resultat indikerar att intakt noradrenerg överföring inom mpFC är ett nödvändigt villkor för stimulering av dopaminfrigöring inducerad av både givande och aversiva stimuli inom NAc, vilket sålunda starkt föreslår sin viktiga roll i motiverande salience.

Experiment 2.
För att undersöka huruvida noradrenalin prefrontal överföring är nödvändig för att förvärva de konditionerade aptitiva och aversiva egenskaperna för att stimulera parat med primärbelöningar och aversiva händelser, utvärderade vi effekterna av selektiv prefrontal norepinefrinutarmning på platskonditionering.

Prefrontal noradrenergisk utarmning avskaffade både kokain- och chokladinducerad CPP såväl som CPA inducerad av LiCl. Även om skambehandlade djur visade en signifikant preferens för det kokain- eller chokladparade facket och en signifikant aversion mot det LiCl-parade facket (Fig. 2a) visade norepinefrin-utarmade djur ingen preferens för båda facken (Fig. 2b ).

Fig. 2.
Prefrontal kortikal noradrenalin utarmning på plats konditionering. Effekter av matkonsumtion (1 g mjölkchoklad; bluffbehandlad grupp, n = 8; noradrenalin-utarmad grupp, n = 8) och systemisk injektion (ip) av saltlösning (Sal) (bluffbehandlad grupp, (mer ...)

Notera att i preliminära experiment observerade vi att både CPP och CPA hos skambehandlade djur var oskiljbara från de hos naiva djur. Djur som hade upplevt saltlösningsparering i båda facken visade ingen preferens för antingen fack oavsett läkarförhållandet (skambehandlat eller noradrenalinutarmat). Beteendet hos norepinefrin-utarmade djur som behandlats med kokain, choklad eller LiCl liknade det hos djur som endast upplevde fordonslösningen under träning; dvs de visade ingen preferens för båda facken.

DISKUSSION

Här redovisar vi bevis på att prefrontal kortikal noradrenalinöverföring, genom modulering av dopamin i NAc, är ett nödvändigt villkor för motivationell salienttillskrivning till både belönings- och aversionsrelaterade stimuli.

För det första, eftersom tidigare erfarenhet är en viktig determinant av motivationseffekten av en given stimulans (7) utvärderades vi genom intracerebral mikrodialys effekterna av första exponeringen för systemisk kokain eller LiCl samt effekterna av chokladförbrukning på norepinefrin eller dopamin Släpp i respektive mpFC och NAc. Kokain, choklad och LiCl producerade en tidsberoende ökning av ackumbal dopamin såväl som i prefrontal noradrenalinutflöde av skambehandlade grupper. En signifikant ökning av norepinefrinöverflödet var uppenbart i mpFC av skambehandlade djur inom 20 mina mottagande choklad; Överflödet återvände därefter till baslinjenivåer och följdes av en stor, fortsatt ökning. Fastän denna bifasiska chokladinducerad ökning av norepinefrin i mpFC inte parallellde ökningen av dopamin i NAc genomgående var den initiala ökningen sannolikt relaterad till effekten av smaklig mat och ökningen av dopamin i NAc. Å andra sidan kan den andra stora ökningen representera ett neurokemiskt korrelat av den kortikala upphetsningen som krävs för behandling av rumslig information relaterad till sökning och lokalisering av matbelöningen (17). Faktum är att det har föreslagits att ökat noradrenalinutflöde tjänar till att signalera förekomsten av stimuli med hög motivationssalience (17). Således kan detta ökade norepinefrinutflödet möjliggöra den selektiva uppmärksamhet som krävs för att söka ytterligare smaklig mat och kan hjälpa till vid förvärv av konditionerade aptitiva egenskaper för stimuli parat med mat. Emellertid kan postingestiva effekter av matintag på norepinefrin inte uteslutas.

Även om ökat dopaminfrigörande i NAc inducerat genom belöning eller aversiva stimuli och ökat norepinefrinfrisättning i pFC som svar på kokain har rapporterats i stor utsträckning, så är detta vår första rapport om ökat norepinefrinutflöde inducerat genom chokladexponering eller LiCl inom mpFC. Viktigast av allt, vi visar här att prefrontal kortikal noradrenergisk överföring är nödvändig för ackumbal dopaminutflöde inducerad av den första exponeringen för dessa motivationellt framträdande stimuli. Faktum är att ingen signifikant ökning av både prefrontal norepinefrin och accumbal dopaminutflöde, som inducerades av dessa stimuli, var uppenbart hos noradrenalin-utarmade möss. Norepinefrin i mpFC kan aktivera mesoaccumbens dopaminfrisättning genom excitatorisk prefrontal kortikal projicering till ventral tegmental area dopaminceller (18, 19) och / eller genom corticoaccumbal glutamatergiska projicer (20). Vidare kan en roll för pFC-projiceringar till lokusen coeruleus för att utöva ett excitatoriskt inflytande förutses eftersom denna kärna har visat sig aktivera ventrala tegmentala area-dopaminneuroner (21-23), vilket kan leda till ökad dopaminfrisättning i NAc.

Således visar våra resultat, i samförstånd med tidigare rapporter, att både okonditionerade givande och aversiva stimuli ökar utflödet av noradrenalin i mpFC (10-15) samt dopaminfrisättning i NAc (3, 24). Viktigast är dock att de visar att intakt noradrenerg överföring inom mpFC är ett nödvändigt villkor för stimulering av dopaminfrisättning inducerad av både givande och aversiva farmakologiska och naturliga stimuli inom NAc. Därför pekar de på prefrontal noradrenalin och ackumbal dopaminöverföring som ett neuralt system vars aktivering genom okonditionerade givande och aversiva stimuli sannolikt är ett substrat för motivationssalience. Denna uppfattning stöds av resultat från beteendexperiment på effekterna av prefrontal norepinefrinutarmning på kokain-, choklad- eller LiCl-inducerad platskonditionering.

Således är det andra viktiga konstaterandet av denna studie att prefrontal kortikal noradrenalinutarmning försämrar både CPP inducerad av kokain eller mat och CPA inducerad av LiCl. Även om skambehandlade djur uppvisade en signifikant preferens för det kokain- eller chokladparade facket och en signifikant aversion mot det LiCl-parade facket visade norepinefrin-utarmade djur ingen preferens för antingen facket, vilket sålunda demonstrerade att intakt prefrontal kortikal noradrenalinöverföring är nödvändig för förvärv av konditionerade egenskaper för stimuli parat med primärt belönade eller aversiva händelser i ett ställe-konditioneringsförfarande.

De nuvarande resultaten indikerar att i förebyggande kortikala noradrenalin-utarmade möss förekom bristen på norepinefrinfrisättning inducerad genom exponering för givande och aversiva stimuli (kokain, mat eller LiCl, okonditionerad stimulans) motivationell salamildetribution till konditionerad stimulans (rumsligt mönster) under parningstiderna. Observera också att prefrontal norepinefrinutarmning inte interfererade med antingen associativa eller mnemoniska processer, eftersom det som tidigare visat sig att norepinefrin-utarmade djur visade sig kunna lära sig en passiv undvikningsuppgift (15) och att associera sammanhanget med läkemedelseffekterna (14). Ytterligare undersökning är emellertid nödvändig för att förstå den exakta naturen av försämringar hos prefrontala kortikala noradrenalin-utarmade djur.

Dopaminerg överföring inom NAc anses förmedla den hedoniska effekten av belöning eller vissa aspekter av belöning lärande (se ref. 25 för granskning). Våra resultat, i samförstånd med en annan åsikt (3), visar att dopaminöverföring i NAc spelar en roll i både positivt och aversivt motiverat beteende. viktigast av allt visar de att denna motivationsprocess styrs av prefrontal kortikal noradrenalin. I själva verket producerar selektiv prefrontal norepinefrinutarmning blocket av både kokain- eller chokladinducerad CPP och LiCl-inducerad CPA och försämringen av dopaminfrisättning i NAc inducerad av dessa framträdande stimuli i kontrollmöss, vilket sålunda visar att noradrenerg prefrontal överföring genom modulering av dopaminfrisättning inom NAc, är ett nödvändigt villkor för den motiverande behandlingen av både belönings- och aversionsrelaterade stimuli.

Sammantaget visar de nuvarande resultaten från beteendemässiga och mikrodialysexperiment att prefrontal noradrenalinöverföring inte bara medierar de fördelaktiga egenskaperna hos allmänt missbrukade läkemedel, vilket antyddes av tidigare studier (14, 15), men är nödvändiga för att motivera salienttillskrivning till både belöning och aversionsrelaterade stimuli, som vidare visar att beroendeframkallande läkemedel, liksom aversiva farmakologiska stimuli, utnyttjar samma neurobiologiska mekanism som naturliga stimuli.

Sammanfattningsvis omfattar våra data tidigare fynd som pekar på det mesolimbiska dopaminergiska systemet som ett "salience system" involverat i alla motiverade beteenden (3, 6, 26). De visar också att detta system är under norepinefrin prefrontal kortikontroll, och stöder därmed uppfattningen att belöning och aversiva stimuli påverkar liknande vägar i CNS (7).

Våra resultat ger insikter om neurobiologi av belöning och aversion, eftersom de visar att bearbetning både givande och aversive framträdande stimuli involverar samma hjärnområden; dvs de pekar på prefrontal noradrenerg och accumbal dopaminerg överföring som ett gemensamt neuralt system. Förståelse av de neurotransmittorsystem som aktiveras av affektivt givande eller aversiva stimuli och deras molekylära mekanismer kommer att bidra till att ge en grund för att belysa funktionen hos neurala system som är involverade i såväl positiva som negativa känslor.

MATERIAL OCH METODER

Djur.
Manliga möss av den inavlade C57BL / 6JIco-stammen (Charles River Laboratories, Wilmington, MA), som vanligtvis används vid neurobehavioral fenotypning, 8-9 veckor gamla vid experimentens gång, hölls som tidigare beskrivits (14, 15). Varje försöksgrupp bestod av sex till åtta djur. Alla experiment utfördes i enlighet med italiensk nationell lagstiftning (Decreto Legislative No. 116, 1992) som reglerar användningen av djur för forskning.

Narkotika.
Klorhydrat, 6-hydroxydopamin (6-OHDA), GBR 12909, kokainhydroklorid och LiCl köptes från Sigma-Aldrich (St. Louis, MO). Kokain (20 mg / kg), LiCl (3.0 meq / kg), klorhydrat (350-450 mg / kg) och GBR 12909 (15 mg / kg) löstes i saltlösning (0.9% NaCl) och injicerades ip i en volym 10 ml / kg. 6-OHDA löstes i saltlösning innehållande natriummetabisulfit (0.1 M). För matförsök var belöningen mjölkchoklad (1 g; Nestlé, Vevey, Schweiz).

Mikrodialys.
Djur bedövades med klorhydrat (450 mg / kg), monterad i en stereotaxisk ram (David Kopf Instruments, Tujunga, CA) utrustad med en musadapter och implanterad ensidigt med en styrkanyl (rostfritt stål, yttre diameter av 0.38 mm ; Metalant AB, Stockholm, Sverige) i mpFC eller i NAc (14, 15). Ledningskanylens längd var 1 mm för mpFC och 4.5 mm för NAc. Styrkanylen fixerades med epoxilim och dentalcement tillsattes för ytterligare stabilisering. Koordinaterna från bregma [uppmätt enligt metoderna för Franklin och Paxinos (27)] var följande: + 2.52 anteroposterior och 0.6 lateral för mpFC och + 1.60 anteroposterior och 0.6 lateral för NAc [mest innefattande skaluppdelningen (27)]. Sonden (dialysmembranlängd 2 mm för mpFC och 1 mm för NAc och yttre diameter av 0.24 mm, MAB 4 cuprophan-mikrodialysprov, Metalant AB) infördes 24 h före mikrodialysexperiment. Djurna bedövades lätt med klorhydrat (350 mg / kg) för att underlätta manuell införing av mikrodialysproben i styrkanylen. Djur återvände till sina hem burar. Utlopps- och inloppsslangslangen skyddades av lokalt applicerad Parafilm. Membranerna testades för återvinning av dopamin och norepinefrin in vitro (relativ återhämtning var följande: dopamin, 10.7 ± 0.82%, norepinefrin, 12.2 ± 0.75%; n = 20) dagen före användning för att verifiera återhämtning.

Mikrodialysproben var ansluten till en CMA / 100-pump (Carnegie Medicine, Stockholm, Sverige) via PE 20-slangar (Metalant AB) och ett ultralågt vridmoment med två kanaler (modell 375 / D / 22QM; Instech Laboratories, Plymouth Meeting, PA) för att möjliggöra fri rörlighet. Konstgjord cerebrospinalvätska (147 mM NaCl / 1 mM MgCL / 1.2 mM CaCl2 / 4 mM KCl) pumpades genom dialysproben med en konstant flödeshastighet på 2 | il / min. Experiment utfördes 22-24 timmar efter sondplacering. Varje djur placerades i en cirkulär bur försedd med mikrodialysutrustning (Instech Laboratories) och med sängkläder i hemmet på golvet. Dialysperfusion inleddes 1 timme senare. Efter början av dialysperfusion lämnades möss ostörda i ~ 2 timmar före uppsamlingen av baslinjeprover. Medelkoncentrationen för de tre proverna som samlades in direkt före behandlingen (<10% variation) togs som baskoncentration. Innan mikrodialysförsök började tilldelades mössen en av de olika behandlingarna (saltlösning, kokain, choklad eller LiCl) inom varje grupp (skambehandlad eller noradrenalin utarmad). För experiment med mat placerades djuren på ett schema för livsmedelsberövning (28) 4 dagar innan experiment startade.

Dialysat samlades in varje 20-min för 120 (för kokain- och LiCl-grupper) eller 160 (för livsmedelsgrupper) min. Endast data från möss med korrekt placerad kanyl rapporteras. Placeringarna bedömdes genom metylenblåfärgning. Tjugo mikroliter av dialysatproverna analyserades med HPLC. Den återstående 20jllen hölls för möjlig efterföljande analys. Koncentrationer (pg per 20 / il) korrigerades inte för sondåtervinning. HPLC-systemet bestod av ett Alliance HPLC-system (Waters, Milford, MA) och en coulometrisk detektor (modell 5200A; Coulochem II, ESA, Chelmsford, MA) försedd med en konditioneringscell (M 5021) och en analytisk cell (M 5011) . Konditioneringscellen sattes till 400 mV, elektroden 1 sattes till 200 mV och elektroden 2 sattes till -250 mV. En Nova-Pack C18-kolonn (3.9 × 150 mm; Waters) hållen vid 33 ° C användes. Flödeshastigheten var 1.1 ml / min. Mobilfasen var som tidigare beskrivits (14, 15). Analysdetekteringsgränsen var 0.1 pg.

Norepinephrin Depletion i mpFC.
Anestesi och kirurgisk uppsättning beskrivs ovan. Djur injicerades med GBR 12909 (15 mg / kg) 30 min före 6-OHDA mikroinjektion för att skydda dopaminerga neuroner. Bilateral injektion av 6-OHDA (1.5 μg per 0.1 μl för 2 min för varje sida) gjordes till mpFC [koordinater var + 2.52 anteroposterior, ± 0.6 lateral och -2.0 ventral med avseende på bregma (27)] genom ett rostfritt stål kanyl (yttre diameter av 0.15 mm; Unimed, Lausanne, Schweiz) ansluten till en 1-μl spruta med ett polyetenrör och drivs av en CMA / 100-pump. Kanylen lämnades på plats för ytterligare 2 min efter infusionsänden. Sham-behandlade djur utsattes för samma behandling men erhöll intrakerebralt vehikel. Djur användes för mikrodialys eller beteendexperiment 7 dagar efter operationen.
Norepinefrin och dopaminvävnadsnivåer i mpFC bedömdes som tidigare beskrivits (14, 15) för att utvärdera utbredningsgraden.

Placera konditionering.
Beteendexperiment utfördes genom användning av en platskonditioneringsapparat (14, 15, 29). Apparaten bestod av två grå plexiglaskammare (15 × 15 × 20 cm) och en central gränd (15 × 5 × 20 cm). Två skjutdörrar (4 × 20 cm) kopplade gränden till kamrarna. I varje kammare användes två triangulära parallellpipeder (5 × 5 × 20 cm) av svart plexiglas och arrangerade i olika mönster (alltid täckande samma yta av kammaren) som konditionerade stimuli. Djur användes för beteendexperiment 7 dagar efter operationen. Före konditionering tilldelades mössen till en av de olika behandlingarna (saltlösning, kokain, choklad eller LiCl) inom varje grupp (skambehandlad eller noradrenalinutarmad).
Utbildningsförfarandet för placeringskonditionering beskrivits tidigare (14, 15). Kortfattat, på dag 1 (pretest) var möss fritt att utforska hela apparaten för 20 min. Under de följande 8-dagarna (konditionsfas) begränsades möss dagligen för 40-min i växelvis i ett av de två kamrarna. För konditionering med farmakologiska stimuli var ett av mönstren konsekvent kopplat till saltlösning och den andra med kokain (20 mg / kg ip, CPP) eller LiCl (3.0 meq / kg ip, CPA) under konditioneringsfasen. Dessa doser valdes utifrån tidigare studier som visar att C57BL / 6JIco-möss uppvisar en starkare CPP vid en kokaindos av 20 mg / kg (30, 31) och en trend mot aversion i CPA-test vid en LiCl-dos av 3.0 meq / kg (32). För djur i kontrollgruppen parades båda kamrarna med saltlösning. För CPP med mat var en av mönstren konsekvent kopplad till standardmat (1 g av musstandarddiett) och den andra med smaklig mat (1 g mjölkchoklad). Djuren placerades på en mat-restriktion schema (28) 4 dagar innan konditionering påbörjades. Detta schema varade under hela konditioneringen.
För alla plats-konditioneringsförsök balanserades parningen så att för hälften av varje experimentgrupp parades den okonditionerade stimulansen (kokain, choklad eller LiCl) med ett av de två mönstren; för den andra halvan av varje grupp parades den okonditionerade stimulansen med det andra mönstret. Testning av expression av CPP eller CPA utfördes på dag 10 med användning av förprovningsproceduren. Beteendedata samlades in och analyserades av EthoVisions helautomatiserade videospårningssystem (Noldus, Wageningen, Nederländerna). Kortfattat registreras det experimentella systemet av en CCD-videokamera. Signalen digitaliseras sedan (av en hårdvaruenhet som kallas ramfångare) och skickas till datorns minne. Senare analyseras den digitala datan med hjälp av EthoVision-programvaran för att få "tid" (i sekunder), som används som rådata för preferenspoäng i varje sektor av apparaten av varje ämne.

Statistik.
Placera konditionering.
För place-konditioneringsexperiment utfördes statistiska analyser genom att beräkna tiden (i sekunder) som användes i center (Center), läkemedels- / chokladparad (Paired) och saltlösning / standardmatparade (Unpaired) fack på testdagen. När det gäller djur som mottar saltlösningsparation med båda facken, identifierades det parade facket som den första till vilken de utsattes.

Effekter av selektiv prefrontal kortikal noradrenalinutarmning på platskonditionering.
Data från platskonditioneringsexperiment analyserades med användning av upprepade åtgärder ANOVA med en mellan faktor (förbehandling, två nivåer: skam behandlad och norepinephrinedepleted) och en inom faktor (parning, tre nivåer: Centrum, Parat och Oparat) för varje behandling [ saltlösning / saltlösning, saltlösning / kokain (20 mg / kg), saltlösning / LiCl (3 meq / kg) och standardmat / choklad]. Eftersom de viktiga jämförelserna är de mellan parade och oparade fack, gjordes betydande jämförelser av tid i dessa kamrar genom att använda upprepade åtgärder ANOVA inom varje grupp.

Tvåvägs ANOVA avslöjade signifikant förbehandling × parningsinteraktion för kokain [F (2, 28) = 3.47; P <0.05], LiCl [F (2, 28) = 4.55; P <0.05] och choklad [F (2, 28) = 3.5; P <0.05].
ANOVA med upprepade åtgärder inom varje grupp avslöjade en signifikant effekt av parningsfaktorn endast för bluffbehandlade djur injicerade med kokain [F (1, 14) = 24.3; P <0.0005], LiCl [F (1, 14) = 10.3; P <0.01], eller choklad [F (1, 14) = 7.31; P <0.05].

Norepinefrinutarmning i mpFC.
Effekterna av prefrontal noradrenalinutarmning på vävnadsnivåer av dopamin och noradrenalin i mpFC analyserades med tvåvägs ANOVA. Faktorerna var som följer: lesion (två nivåer: skenbehandlad och noradrenalin utarmad) och experiment (två nivåer: beteendexperiment och mikrodialysexperiment). Individuella jämförelser mellan grupper utfördes när så var lämpligt med post-hoc-test, Duncans test med flera intervall. Statistiska analyser utfördes på data från beteendemetoder och mikrodialysförsök. Tvåvägs ANOVA för effekter av prefrontal noradrenalinutarmning på dopamin- och noradrenalinvävnadsnivåer i mpFC visade en signifikant lesionseffekt endast för noradrenalin [F (1, 188) = 2.02; P <0.0005], men inga experimentella effekter.

Mikrodialys.
Statistiska analyser utfördes på rådata (koncentrationer av pg per 20 pl). Effekterna av prefrontal noradrenalinutarmning på noradrenalinfrisättning i mpFC eller på utflöde av dopamin i NAc hos djur som utmanats med kokain (20 mg / kg) eller LiCl (3 mekv / kg) analyserades genom upprepade mått ANOVA med två faktorer två nivåer, skambehandlat och noradrenalin utarmat, och behandling, tre nivåer, saltlösning, kokain och LiCl) och en inom faktor (tid, sju nivåer, 0, 20, 40, 60, 80, 100 och 120). Effekterna av prefrontal noradrenalinutarmning på noradrenalinfrisättning i mpFC eller på dopaminutflöde i NAc av djur som exponerats för choklad analyserades med upprepade mått ANOVA med en mellan faktor (förbehandling, två nivåer, skambehandlad och noradrenalin utarmad) och en inom faktor ( tid, nio nivåer, 0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 och 160). Enkla effekter bedömdes av envägs ANOVA för varje tidpunkt. Individuella jämförelser mellan grupperna utfördes när så var lämpligt med post-hoc-test, Duncans test med flera intervall.

Statistiska analyser för effekterna av farmakologiska stimuli på prefrontalt noradrenalinutflöde avslöjade en signifikant förbehandling × behandling × tidsinteraktion [F (12, 180) = 4.98; P <0.005]. Statistiska analyser för effekter av chokladkonsumtion på noradrenalinfrisättning avslöjade en förbehandling × tidsinteraktion [F (8, 80) = 7.77; P <0.005]. Enkla effektanalyser avslöjade en signifikant tidseffekt endast för den skambehandlade gruppen och en signifikant skillnad mellan skambehandlade och noradrenalin-utarmade grupper efter kokain eller LiCl-injektion samt efter chokladkonsumtion.

Statistiska analyser för effekterna av farmakologiska stimuli på utflödet av dopamin i det aktuella avslöjade en signifikant förbehandling × behandling × tidsinteraktion [F (12, 180) = 10.02; P <0.0005]. Statistiska analyser av chokladdata avslöjade en signifikant förbehandling × tidsinteraktion [F (8, 80) = 2.12; P <0.05]. Enkla effektanalyser avslöjade en signifikant tidseffekt endast för de bluffbehandlade grupperna och en signifikant skillnad mellan bluffbehandlade och noradrenalin-utarmade grupper efter läkemedelsinjektion (kokain eller LiCl) samt efter chokladkonsumtion.

TACK

Vi tackar Dr. E. Catalfamo för skicklig hjälp. Denna forskning stöddes av Ministero della Ricerca Scientifica e Tecnologica (PRIN 2005), Università "La Sapienza" Ateneo (2004 / 2005) och Ministero della Salute (Progetto Finalizzato RF03.182P).

FÖRKORTNINGAR

NAc-kärnan accumbens

pFC prefrontal cortex

mpFC medial pFC

CPP-konditionerad platspreferens

CPA-konditionerad platsaversion

6-OHDA 6-hydroxydopamin.

FOTNOTER
Författarna förklarar ingen intressekonflikt.
Denna artikel är en PNAS-direktinsändning.

REFERENSER

1. O'Doherthy J. Curr Opin Neurobiol. 2004; 14: 769–776. [PubMed]
2. Rolls ET. Behav Brain Sci. 2000; 23:. 177-191 [PubMed]
3. Berridge KC, Robinson TE. Brain Res Rev. 1998; 28: 309-369. [PubMed]
4. Becerra L, Breiter HC, Wise R, Gonzalez RG, Borsook D. Neuron. 2001; 32:. 927-946 [PubMed]
5. Gottfried JA, O'Doherthy J, Dolan RJ. J Neurosci. 2002; 22: 10829–10837. [PubMed]
6. Jensen J, Mcintosh AR, Crawley AP, Mikulis DJ, Remington GR, Kapur S. Neuron. 2003; 40:. 1251-1257 [PubMed]
7. Borsook D, Becerra L, Carlezon WA, Jr, Shaw M, Renshaw P, Elman I, Levine J. Eur J Pain. 2007; 11:. 7-20 [PubMed]
8. Wise R. Nat Rev Neurosci. 2004; 5:. 483-494 [PubMed]
9. Bechara A, Tranel D, Damasio H. Brain. 2000; 123:. 2189-2202 [PubMed]
10. McQuade R, Creton D, Stanford SC. Psychopharmacology. 1999; 145:. 393-400 [PubMed]
11. Dazzi L, Seu E, Cherchi G, Biggio G. Eur J Pharmacol. 2003; 476:. 55-61 [PubMed]
12. Feenstra MGP, Teske G, Botterblom MHA, de Bruin JP. Neurosci Lett. 1999; 272:. 179-182 [PubMed]
13. Mingote S, de Bruin JPC, Feenstra MGP. J Neurosci. 2004; 24:. 2475-2480 [PubMed]
14. Ventura R, Cabib S, Alcaro A, Orsini C, Puglisi-Allegra S. J Neurosci. 2003; 23:. 1879-1885 [PubMed]
15. Ventura R, Alcaro A, Puglisi-Allegra S. Cereb Cortex. 2005; 15:. 1877-1886 [PubMed]
16. Di Chiara G, Bassareo V, Fenu S, De Luca MA, Spina L, Cadoni C, Acquas E, Carboni E, Valentini V, Lecca D. Neuropharmacology. 2004; 47:. 227-241 [PubMed]
17. Aston-Jones G, Rajkowski J, Cohen J. Biol Psychiatry. 1999; 46:. 1309-1320 [PubMed]
18. Shi WX, Pun CL, Zhang XX, Jones MD, Bunney BS. J Neurosci. 2000; 20:. 3504-3511 [PubMed]
19. Sesack SR, Pickel VM. J Comp Neurol. 1992; 320:. 145-160 [PubMed]
20. Darracq L, Drouin C, Blanc G, Glowinski J, Tassin JP. Neuroscience. 2001; 103:. 395-403 [PubMed]
21. Jodo E, Chiang C, Aston-Jones G. Neurovetenskap. 1998; 83:. 63-79 [PubMed]
22. Grenhoff J, Nisell M, Ferre S, Aston-Jones G, Svensson TH. J Neural Transm. 1993; 93: 11-25.
23. Liprando LA, Miner LH, Blakely RD, Lewis DA, Sesack SR. Synapse. 2004; 52:. 233-244 [PubMed]
24. Salamone JD, Correa M, Mingote S, Weber SM. J Pharmacol Exp Ther. 2003; 305:. 1-8 [PubMed]
25. Everitt BJ, Robbins TW. Nat Neurosci. 2005; 11:. 1481-1487 [PubMed]
26. Horvitz JC. Behav Brain Res. 2002; 137:. 65-74 [PubMed]
27. Franklin KBJ, Paxinos G. Musen Hjärna: I Stereotaxiska Koordinater. San Diego: Akademisk; 1997.
28. Ventura R, Puglisi-Allegra S. Synapse. 2005; 58:. 211-214 [PubMed]
29. Cabib S, Orsini C, Le Moal M, Piazza PV. Vetenskap. 2000; 289:. 463-465 [PubMed]
30. Romieu P, Phan VL, Martin-Fardon R, Maurice T. Neuropsychopharmacology. 2002; 4:. 444-455 [PubMed]
31. Orsini C, Bonito-Oliva A, Conversi D, Cabib S. Psychopharmacology. 2005; 181:. 327-336 [PubMed]
32. Risinger FO, Cunningham CL. Pharmacol Biochem Behav. 2000; 1:. 17-24 [PubMed]