Duru za Striatal Duru za Tabia, Mashtaka na Matumizi (2019)

abstract

Vipande vya Tabia

"Tunapoangalia viumbe hai kutoka kwa mtazamo wa nje, moja ya mambo ya kwanza ambayo yanatupiga ni kwamba ni safu ya tabia"(James, 1890). Utaratibu wa kujiendesha, kama inavyoonyeshwa waziwazi katika maandishi ya William James's "Tabia," ni sehemu ya msingi wa uwepo wetu, na ni muhimu kwa kufungia uwezo wetu wa utambuzi ili waweze kuelekezwa kushirikisha riwaya na uzoefu tata, kama ilivyofafanuliwa zaidi na James. : "Maelezo zaidi ya maisha yetu ya kila siku tunaweza kukabidhi kwa uangalifu usio na nguvu wa otomatiki, nguvu zetu za akili zaidi zitawekwa huru kwa kazi yao wenyewe.. ”(James, 1890). Walakini, James pia alikuwa wazi sana kwamba sifa hizi zile zile za tabia pia zinahusika na vizuizi vikali kwa uhuru wetu. "Kwa hivyo tabia ni gurudumu kubwa la jamii, wakala wake wa kihafidhina zaidi. Ni pekee ndio inayotutunza sisi sote katika mipaka ya sheria…"Mada ya malezi ya tabia na jukumu lake katika tabia ya kubadilika na tabia mbaya imekaguliwa sana, kwa undani katika suala la hivi karibuni la Maoni ya sasa katika Sayansi ya Behavi ya Sayansi (Knowlton na Diedrichsen, 2018). Hapa, tunatoa muundo mafupi wa fasihi kwa msingi wa mzunguko wa neural wa tabia na wenzao waliokithiri zaidi, kulazimishwa na ulaji, ukizingatia duru za striatal, ambazo kimsingi zimepotoshwa kwa fimbo. Tunaanza na muhtasari wa mzunguko wa kawaida unaotumiwa na tabia za moja kwa moja, na kuonyesha umuhimu wa muundo wa dorsal na pembejeo kwa muundo huu. Baadaye tunaelezea mifano ya tabia inayotumiwa kusoma tabia, kulazimishwa na ulaji, na kisha kukagua misingi ya mzunguko wa tabia ya tabia hizi kwa kuzidisha azimio la uchambuzi. Tunatoa mfano wa majukumu yaliyowekwa ya dorsolateral na dorsomedial subervions ya tabia otomatiki, na kisha kukagua picha ngumu ya majukumu ya muundo tofauti wa pembejeo za striatal, pamoja na marekebisho maalum ya seli na mabadiliko. Mwishowe, tunapendekeza barabara kuu ya uchunguzi wa siku zijazo, ikiwa ni pamoja na mbinu za uchambuzi wa masi na mzunguko zinazoendelea na maarifa ya kina ya utofauti wa aina nyingi za seli za kiume, ili kuchambua mizunguko iliyo na tabia za moja kwa moja.

Je! Tabia, Kulazimishwa, na adha na Je zinahusiana vipi?

Sisi kwa asili tunatumia tabia ya kuelezea tabia ambazo zimeingizwa sana hivi kwamba tunazifanya karibu moja kwa moja, kwa uhuru wa matokeo (James, 1890; Dickinson, 1985; Greybiel, 2008; Robbins na Costa, 2017), na ambayo, kwa hali mbaya sana, inaweza kuwa kulazimishwa au kulevya. Hii ni tofauti na malengo yaliyoelekezwa kwa malengo, yenye kusudi, ambayo hatua hufanywa wazi kwa madhumuni ya kupata matokeo yanayotarajiwa (Valentin et al., 2007; Greybiel, 2008; Gremel na Costa, 2013; Robbins na Costa, 2017; Nonomura et al., 2018; Takwimu 1A, B). Tabia zilizoelekezwa kwa malengo na tabia zinaweza kutofautishwa na unyeti wao wa kutofautisha ujira wa ujazo (kwa mfano, kupunguza thamani ya matokeo; Kielelezo 1C). Tabia yenye kusudi itapungua ikiwa matokeo hayatakiwi tena, wakati utendaji wa kawaida utaendelea, kwani wakati wa maendeleo ya tabia ya kawaida, hatua hujitenga kutoka kwa matokeo, na utendaji huendeshwa badala ya hali ya kuchochea na / au hali za mhemko. Tabia ya mazoea kwa hivyo inahusishwa na tabia ya moja kwa moja, na utegemezi uliopungua kwa uimarishaji. Kwa hivyo, tabia zinaundwa na uzoefu wa zamani, na zinaonyeshwa kwa ufanisi wa kiakili na ubadilikaji, tofauti na tabia iliyoelekezwa kwa malengo, ambayo inaonyeshwa kwa kufikiria kwa athari za baadaye, gharama kubwa za kompyuta, na kubadilika kwa mabadiliko ya mazingira (Daw et al., 2005). Faida kuu zinatokana na otomatiki na uhuru kutoka kwa uimarishaji, ambayo inaruhusu ubongo kuachilia viwango vya rasilimali za uangalizi na uamuzi. Walakini, otomatiki pia inaweza kuwa na athari mbaya, ikizingatia uwezekano wa maendeleo ya tabia mbaya, ambayo kwa ukali inaweza kusababisha kulazimishwa na ulevi (Takwimu 1A, B). Tabia kuu ya kulazimishwa na ulaji ni harakati za kuendelea za kichocheo cha zamani, licha ya ushirika wake wazi wa sasa na athari mbaya (Lüscher na Malenka, 2011; Volkow na Morales, 2015). Ishara hii ya ulevi, utendaji wa vitendo licha ya adhabu, inaweza kuzingatiwa kama tabia mbaya ya tabia (Takwimu 1A-C).

Urafiki wa karibu wa tabia, kulazimishwa na ulevi huonekana wazi na usemi wa bahati mbaya wa tabia ya aina hizi. Kwa mfano, wagonjwa walio na shida ya kulazimisha (OCD) pia wanaonyesha tabia iliyoimarishwa ya kutawala kwa tabia ya kawaida (Gillan et al., 2011, 2016). Kwa kuongezea, yatokanayo na dawa za dhuluma, na vile vile kula chakula chenye afya, huongeza malezi ya tabia (Everitt na Robbins, 2016). Kwa hivyo, walevi wa cocaine wanaonyesha tabia kubwa ya kuunda tabia (Ersche et al., 2016), na mfiduo wa pombe huharakisha kutokea kwa tabia ya kawaida (Corbit et al., 2012; Hogarth et al., 2012). Majimbo haya ya kiitolojia ya tabia otomatiki yameonyeshwa kutumia mzunguko wa mwendo.

Mzunguko wa kawaida wa Limbic Unasisitiza Kuimarisha Kujifunza na Kujiendesha Moja kwa Moja

Duru za neural zinazohusika katika kujifunza kwa nguvu na shughuli za otomatiki za tabia (tabia, kulazimishwa, na madawa ya kulevya) ni pamoja na striatum, midbrain dopaminergic nuclei, na mikoa ya cortex ambayo mradi unashikilia. Duru hizi ndizo lengo la msingi la kifungu hiki cha mapitio, ingawa inapaswa kuzingatiwa kuwa mkoa wa amygdala, thalamus, pallidum, na sehemu zingine ambazo ni sehemu ya mzunguko mpana wa basal ganglia pia zinahusika katika tabia hizi. Imejulikana kwa muda mrefu kuwa striatum na mzunguko wake unaohusika wanachukua jukumu la msingi katika kuimarisha kujifunza na maendeleo ya tabia ya moja kwa moja inayopatikana katika tabia, kulazimishwa na ulevi. Mzunguko unaojumuisha eneo la tezi ya katikati ya eneo (VTA) neuroni inayofikia kwa stralita ya ventral inachukuliwa kuwa malipo kuu ya upatanishi wa mzunguko na kosa la utabiri wa malipo katika ubongo. Madawa ya unyanyasaji yanalenga mzunguko huu ama moja kwa moja (kwa mfano, nikotini) au kwa njia isiyo ya moja kwa moja (kwa mfano, opioids) inakuza shughuli za dopamine ya neuroni, na kwa hivyo kuongeza kuashiria kwa dopamine kwenye tovuti za kutolewa kwenye stralatum ya ventral, au kwa kuzuia moja kwa moja dopamine kutolewa kwake ( kwa mfano, cocaine; Lüscher, 2016). Kwa hivyo, tafiti nyingi za ulevi wa dawa za kulevya zimezingatia mabadiliko ya neuroplastic ambayo huchochewa kwenye hali ya hewa ya ndani kufuatia matumizi ya dawa za dhuluma (Lüscher na Malenka, 2011; Mbwa Mwitu, 2016). Wakati huo huo, malezi ya tabia yamejifunza zaidi katika muktadha wa mabadiliko yanayotokea kwenye dorsal striatum, ambayo hupokea pembejeo ya dopaminergic kutoka Substantia Nigra Pars Compacta (SNc), wakati mifano ya panya ya maumbile ya kulazimisha imezingatia mzunguko usiokuwa wa kawaida wa corticostriatal, ikihusisha sana dri ya dorsal (Greybiel na Grafton, 2015; Smith na Graybiel, 2016). Kwa hivyo, kwa kihistoria kumekuwa na mwelekeo uliogawanyika ndani ya hali hiyo, na mzunguko wa densi-wa-mashariki unachunguzwa kimsingi katika muktadha wa ulevi wa madawa ya kulevya, na mzunguko wa dri-driatal kwa uelekezaji wa lengo na ustadi wa mazoea.

Zaidi ya muongo mmoja uliopita, ilipendekezwa kuwa tabia hizi zote za kuanzia tabia kwenda kwa kulazimishwa / kuharakisha ni pamoja na mabadiliko ya shughuli kutoka kwa kituo cha ndani hadi kwenye hali ya dorsal unapoendelea kujifunza tabia, na kutoka kwa dorsomedial striatum hadi dorsolateral striatum kama tabia ya moja kwa moja inakuwa iliyoingizwa zaidi (Everitt na Robbins, 2005, 2013, 2016; Greybiel, 2008). Anatomy ya mizunguko ya corticostriatal imefaa vizuri kuunga mkono utaratibu kama huo, kwani striatum inaundwa na vitanzi vya spiraling kupitia mzunguko wa dopaminergic-striatal, wakipanda kutoka ventromedial hadi striatum ya dorsolateral (Haber et al., 2000; Haber, 2016). Hapa, tunapitia uthibitisho kwamba tabia, kulazimishwa na ulaji hazijaunganishwa sio tu na uzoefu wao wa tabia otomatiki lakini pia na mfumo wa msingi wa neural na mifumo ya plastiki ambayo hutoa kwao. Nakala hii ya mapitio itazingatia jukumu muhimu la duru za dorsal-striatal katika encoding automaticity tabia katika kadhaa ya udhihirisho wake tofauti.

Paradigms za Majaribio Zinazotumiwa Kutumia Silaha, Mashtaka na Matumizi

Vifungu viwili kuu vya majaribio vimetawala fasihi kubwa juu ya tabia: (a) mafunzo zaidi (Jog et al., 1999; Greybiel, 2008; Smith na Graybiel, 2014); na (b) mafunzo ya muda wa muda mfupi (RI) (Dickinson, 1985; Hilário et al., 2007; Rossi na Yin, 2012; Robbins na Costa, 2017). Katika dhana zote mbili, wanyama wanapatiwa mafunzo juu ya kazi muhimu ya kujifunza, ambayo hujifunza kufanya kitendo ili kupata ujira. Katika mafunzo ya juu, ushirika kati ya kichocheo na hatua (ie, mwitikio) huundwa na kuimarishwa kwa kipindi chote cha majaribio mengi zaidi kuliko yanahitajika kwa kujifunza kazi hiyo. Wakati wa kuzidi huku, chama cha majibu ya kichocheo kinazidisha uhusiano wa mwanzoni kati ya matokeo yenye kufurahisha na kitendo kikali (Graybiel, 2008; Smith na Graybiel, 2014). Nguvu ya ushirika wa majibu ya kichocheo dhidi ya ile ya matokeo ya majibu inakadiriwa kama uvumilivu wa utendaji wa vitendo wakati wa majaribio ya kutoweka kufuatia kupungua kwa thawabu (Dickinson, 1985; Rossi na Yin, 2012). Kwa hivyo, kiwango cha utendaji wa vitendo kufuatia kushuka kwa thamani hutumika kama metric kupima kiwango ambacho wanyama wameingia mazoea. Kwa kweli, nadhani ya thawabu kama hiyo hupatikana mara nyingi kwa kuorodhesha mada kwenye malipo au kuoanisha malipo na kichocheo kisichozingatia.

Ingawa mafunzo zaidi ni ya usawa na yenye faida katika unyenyekevu wa muundo wa majaribio na mfumo, ni muhimu kujua kwamba kwa ufafanuzi, uchunguzi unahitaji masomo ya majaribio kufanya majaribio mengi zaidi kuliko masomo ya udhibiti. Utofauti huu katika nambari ya jaribio unalazimisha usawa katika uzoefu kati ya masomo na udhibiti ambao unaweza kusababisha uchanganuzi wa saini za neural za malezi ya tabia. Njia mbadala ya kujaribu kudhoofisha dharura kati ya hatua na thawabu ni mafunzo ya RI (Dickinson, 1985; Rossi na Yin, 2012; Robbins na Costa, 2017). Katika mafunzo ya RI, wanyama hufunzwa kufanya hatua fulani kwa malipo, ambayo hupatikana wakati mnyama kwanza hufanya vizuri hatua inayotakiwa baada ya muda mfupi wa muda kupita tangu uwasilishaji wa malipo ya awali. Dhana hii inakuza tabia endelevu, ya tabia, kwani ni ngumu kwa mada hiyo kuunda uhusiano ulio wazi kati ya hatua na matokeo. Njia ya kumbukumbu inayotumika kwa mafunzo ya RI ni mafunzo ya uwiano wa nasibu (RS) (Rossi na Yin, 2012), ambayo dharura kati ya hatua na thawabu ni moja kwa moja zaidi. Mafunzo ya RR kwa kiasi kikubwa inakuza pato la tabia kwa mafunzo ya RI (kiwango sawa cha vitendo), wakati unaboresha tabia iliyoelekezwa kwa malengo, nyeti kwa kushuka kwa thamani (Kielelezo 1C). Katika dhana zote mbili za kupindua na za RI / RR, dharura kati ya hatua na matokeo, au thawabu, imeathirika, inazalisha tabia iliyoelekezwa kwa lengo wakati dharura ya matokeo ya majibu ni ya juu, au tabia ya kawaida wakati dharura ya majibu-ya chini ni ya chini na mwitikio wa majibu ya kichocheo. ni ya juu.

Ulevi wa madawa ya kulevya hutolewa kwa wanyama kwa njia kuu mbili: ya kwanza ni usimamizi usio na ubishi, ambapo dawa hupewa wanyama bila kutegemea majibu ya mnyama. Ya pili ni ushawishi wa ubinafsi wa madawa ya kulevya, ambapo dawa hutolewa kwa kukabiliana na tabia ya muendeshaji, kama vile kushinikiza lever (Wolf, 2016). Wakati utawala wa kokeini usio na ubishani ni mzuri katika udhibiti wa majaribio juu ya viashiria vya mfiduo wa kokaini, utawala wa kibinafsi husimamia kwa karibu uzoefu wa wanadamu wa utaftaji wa dawa za kulevya, ambapo watu hutafuta msukumo unaohusishwa na madawa ya kulevya na hufanya majibu ambayo yalisababisha ulevi wa dawa za kulevya hapo awali ( Mbwa Mwitu, 2016). Sawa na ujifunzaji wa mazoea, katika kujitawala kwa madawa ya kulevya, kutafuta madawa ya kulevya kwa nguvu kunaweza kusomwa wakati wa majaribio ya kutoweka, ambayo huwekwa baada ya utendaji kupitisha kielezeo kilichofafanuliwa. Kwa kuongezea, kujitawala kwa madawa ya kulevya pia huwezesha uchunguzi juu ya athari za kukomesha dawa kwa muda mrefu, wakati ambao imegundulika kuwa kiwango cha kutamani dawa hiyo huongezeka, jambo linaloitwa "ujazo wa kutamani" (Wolf, 2016).

Aina za tabia nzuri ya tabia ya kulazimisha ni msingi sana katika kufuata utendaji wa tabia wa kurudia, wa dhana na unaonekana hauna malengo, kama vile mazoezi ya kulazimisha (Ahmari, 2016). Kwa kweli, tabia kama-OCD zinaweza kutokea peke yake, bila kichocheo dhahiri cha kutatanisha (Ahmari, 2016). Tabia hizi huzingatiwa kimsingi kukuza asili katika fimbo zenye mabadiliko ya vinasaba, badala ya kujengewa na kujifunza mara kwa mara kwa nguvu.

Striatum ya Dorsolateral Inachukua jukumu kuu katika Malezi ya Tabia na Ukuzaji wa Mashtaka / Matapeli.

Striatum ya dorsal imegawanywa kwa sehemu ya matibabu, hali ya dorso-medial striatum (DMS), na hali ya baadaye, dorso-lateral striatum (DLS), zote mbili zinapokea pembejeo kubwa za cortical. Wakati sensorimotor DLS inapokea pembejeo kubwa kutoka kwa maeneo ya somatosensory na motor-cortical, DMS ya ushirika inapokea pembejeo kubwa kutoka kwa maeneo ya mbele ya cortical ya cortical, kama cortex ya orbitofrontal (OFC; Berendse et al., 1979, 1992; Hintiryan et al., 2016; Hunnicutt et al., 2016). Masomo ya zamani yameonyesha kuwa DMS inahusishwa na vitendo vilivyoelekezwa kwa malengo (Yin na Knowlton, 2004; Yin et al., 2005; Yin na Knowlton, 2006), wakati DLS inahusishwa na vitendo vya kawaida (Balleine na Dickinson, 1998; Yin et al., 2004; Yin na Knowlton, 2006; Greybiel, 2008; Amaya na Smith, 2018; Kielelezo 1D). Kwa hivyo, tabia iliyoelekezwa kwa lengo inadumishwa baada ya vidonda kwa DLS (Yin et al., 2004; Yin na Knowlton, 2004, 2006), hata kufuatia mafunzo ya kupanuka, wakati vidonda kwa DMS husababisha kutokea kwa tabia ya kawaida (Yin et al., 2005; Yin na Knowlton, 2006). DLS kwa muda mrefu imekuwa ikiingizwa katika utendaji wa mlolongo wa hatua (O'Hare et al., 2018), mlolongo wote wa ndani kama vile gromning (Aldridge na Berridge, 1998), na pia ujuzi uliopatikana kama kujifunza kusawazisha kasi ya kuharakisha (Yin et al., 2009). Masomo haya ya msingi wa lesion hutoa dhana ya dhana kwa ufahamu wetu wa sasa wa majukumu ya DMS na DLS katika kudhibiti tabia inayoelekezwa kwa malengo na tabia.

Baadaye, mfululizo wa tafiti kadhaa zenye ushawishi katika majukumu ya DMS na DLS katika malezi ya mazoea zilitumia tetrodes kufuata mifumo ya shughuli za neurons kwenye striatum ya dorsal wakati panya huzidi juu ya mafunzo ya kazi maalum ya kujifunza: kuendesha T-maze kupata malipo ya chakula (Kielelezo 1E). Hii ilisababisha uchunguzi wa kazi ya brack mifumo ya shughuli katika DLS, ambayo iliibuka wakati huo huo na kupatikana kwa tabia ya kawaida. Katika kazi ya brack shughuli, neuron ya DLS inayofanya kazi imeripotiwa kuwasha moto wakati wa kuanza na kumaliza utaratibu wa tabia, muundo wa shughuli ambao unatiwa nguvu na mafunzo zaidi (Jog et al., 1999; Barnes et al., 2005; Thick et al., 2010; Smith na Graybiel, 2013; Kielelezo 1E). Kwa maana, bracketing kama hiyo, au shughuli zinazohusiana na hatua katika DLS pia zimezingatiwa katika panya (Martiros et al., 2018) na panya (Jin na Costa, 2010; Jin et al., 2014) wakati wa mpangilio wa kusukuma-nguvu wa kusonga-nguvu. Jambo tofauti linazingatiwa katika DMS, ambapo shughuli za neural zinainuliwa zaidi wakati wote wa utendaji wa utaratibu wa tabia, haswa wakati wa hatua za awali za kupatikana kwa tabia ya riwaya ya chombo (Yin et al., 2009; Thick et al., 2010; Gremel na Costa, 2013). Shughuli hii ya DMS basi inaanguka kama wanyama wanakuwa wamefunzwa zaidi (Yin et al., 2009; Gremel na Costa, 2013), sambamba na wakati wa wakati shughuli za kukabidhi kazi zinaibuka katika DLS. Ikumbukwe kwamba shughuli ya brack ya kazi katika DLS ilizingatiwa katika sehemu ndogo ya neva inayofanya kazi zaidi katika mkoa huu mdogo (Barnes et al., 2005; Martiros et al., 2018). Kwa kweli, idadi kubwa ya neuroni katika shughuli za maonyesho ya DLS wakati wote wa utekelezaji wa utaratibu wote wa mazoea: katika panya ambazo zilipewa mafunzo ya kuharakisha kuharakisha kukimbia kwenye treadmill kupata thawabu, shughuli za neural zilikuwa zinahusika katika DLS kwa utaratibu wote, na neuroni tofauti za striatal zinazojumuisha tofauti za sensorimotor ya kazi (Rueda-orozco na Robbe, 2015).

Kwa kweli, vyanzo vingi vya ushahidi vinaonyesha kwamba udhibiti wa tabia ya DLS na udhibiti wa tabia ya kuelekezwa kwa malengo ya DMS inaweza kukuza sambamba na inaweza kushindana au kushirikiana kwa udhibiti wa vitendo (Daw et al., 2005; Yin na Knowlton, 2006; Gremel na Costa, 2013; Smith na Graybiel, 2014; Kupferschmidt et al., 2017; Robbins na Costa, 2017). Kwa mfano, uvumbuzi wa DLS baada ya kuanzishwa kwa tabia ya kawaida kunaweza kurejesha kujibu kwa kuelekezwa kwa lengo (Yin na Knowlton, 2006). Kwa kuongezea, vidonda vya DLS au kunyamaza optogenetic kunaweza kuongeza kasi ya kujifunza mapema katika mafunzo (Bradfield na Balleine, 2013; Bergstrom et al., 2018), ikiwezekana kwa kuhamisha udhibiti kwa mifumo iliyoelekezwa kwa malengo. Kwa hivyo, mabadiliko muhimu yaliyofikiriwa wakati wa malezi ya tabia ni kutuliza kwa shughuli katika DMS, sanjari na shughuli zilizoinuliwa kwa ujumla katika DLS, pamoja na bracketing ya kazi (Thorn et al., 2010; Gremel na Costa, 2013).

Kwa kulazimishwa, dorsal striatum pia ina jukumu kuu, kama tafiti kadhaa za mifano ya maumbile ya OCD, haswa SAPAP3^{- / -} mfano, wameonyesha kuwa shughuli katika duru za starehe zinasambaratishwa sanjari na usemi wa tabia ya kulazimisha. Kama itakavyojadiliwa baadaye, tafiti hizi zililenga katika maeneo ya stara ambayo mradi wa maeneo ya mzunguko wa uwanja / eneo la upili wa magari, ukijumuisha eneo la chini (Ahmari et al., 2013), centromedial (Burguière et al., 2013), na usafirishaji wa kati wa dorsal striatum (Corbit et al., 2019). Kwa kuongeza, kuna ushahidi kwamba dorsolateral striatum ni muhimu kwa utaratibu wa ufugaji wa kulazimisha, kama panya na vidonda vya DLS vinaelezea usumbufu katika msimamo wa mpangilio wa utaratibu wa gromning (Cromwell na Berridge, 1996; Kalueff et al., 2016).

Kinyume na masomo juu ya malezi ya tabia na kulazimishwa, yaliyo juu sana kwenye hali ya dorsal, masomo mengi juu ya madawa ya kulevya yamezingatia njia ya mesolimbic, ventral striatal "malipo" ya njia (Lüscher na Malenka, 2011; Volkow na Morales, 2015; Mbwa Mwitu, 2016; Francis et al., 2019). Utafiti wa dorsal striatum ambayo imeshughulikia tabia ya utaftaji wa dawa za kulevya (haswa katika utafiti wa pombe na cocaine) imeonyesha kuhusika na ubadilishaji wa medial-lateral katika shughuli za neural katika subregion hii (Corbit, 2018). Utawala wa kahawa wa muda mrefu katika panya husababisha kuendelea kwa utaftaji wa cocaine, hata mbele ya adhabu inayotumika. 2004). Wakati wa hiari hii ya kujitawala ya kahawa, kutolewa kwa dopamine hugunduliwa kwenye dorsal striatum (Ito et al., 2002), na inactivating DLS inazuia utaftaji wa kukingaji wa adhabu ya aina ya utabiri wa madawa (Jonkman et al., 2012). Kwa kweli, wakati shughuli katika duru za ndani za mzunguko ni muhimu sana kwa maendeleo ya utaftaji wa kokeini, baada ya utawala wa muda mrefu, duru za densi zinazidi kuhusika, kuunga mkono utaftaji wa dawa za kulevya (Belin na Everitt, 2008; Belin et al., 2009). Zaidi ya hayo, mara tu dorsal striatum ikiwa inahusika, kuna mabadiliko zaidi ya shughuli, kutoka DMS-centric hadi DLS-centric. Hapo awali, utaftaji wa madawa ya kulevya umeelekezwa kwa lengo, na inategemea mtandao unaohusisha DMS (Corbit et al., 2012; Murray et al., 2014). Walakini, baada ya kufichuliwa kwa muda mrefu, utaftaji wa dawa za kulevya huwa kawaida, kulingana na shughuli za neural na hatua ya dopamine katika DLS. Kwa kweli, panya zilizopewa mafunzo ya kushinikiza lever kwa thawabu ya cocaine itapunguza uandishi wao wa nguvu kwa sababu ya uporaji wa wapinzani wa dopamine receptor katika DMS mapema mafunzo na katika DLS kufuatia mafunzo zaidi (Vanderschuren et al., 2005; Murray et al., 2012). Kupunguza hii kwa utaftaji wa dawa pia kulizingatiwa katika panya kama matokeo ya uvumbuzi wa DLS ya lidocaine-ikiwa (Zapata et al., 2010). Kwa kuongezea, udhihirisho wa pombe umeripotiwa kukataza makadirio ya Spiny Proion Neurons (SPNs) katika DLS, kutoa njia inayowezekana ya mpito wa automatisering (Wilcox et al., 2014; Patton et al., 2016). Kwa kuongezea, DLS imeonyeshwa kuwa ya muhimu katika panya kwa maendeleo ya utaftaji wa mashujaa wa kawaida (Hodebourg et al., 2018). Kwa kuongezea, udhihirisho wa muda mrefu wa utabiri wa jua wa nikotini katika DLS ya panya, unyogovu wa muda mrefu wa unyogovu wa muda mrefu (LTD; Adermark et al., 2019). Kwa hivyo, mashaka ya dorsal, na haswa DLS, inahusika katika maendeleo ya utaftaji wa dawa za kawaida. Walakini, inapaswa kusisitizwa kuwa kiasi cha ushahidi juu ya jukumu la dorsal striatum katika madawa ya kulevya bado iko nyuma ya kile kinachojulikana kwa harakati ya ventral. Utafiti zaidi utasaidia kufafanua jukumu la dorsal drial katika tabia ya kuongeza nguvu.

Mzunguko wa Corticostriatal na Mizunguko mingine ya Limbic Kuweka Moja kwa Moja wa Tabia ya Kuendesha

Striatum inapokea pembejeo kutoka kwa mkoa wa cortical nyingi (Webster, 1961; Imebadilika, 1979; Hintiryan et al., 2016; Hunnicutt et al., 2016), na pembejeo za utangulizi kwenye striatum zimeonyeshwa kucheza majukumu muhimu katika malengo yaliyoelekezwa kwa malengo, na tabia ya kawaida (Gourley na Taylor, 2016; Smith na Laiks, 2017; Amaya na Smith, 2018). Muundo mkubwa wa mbele ambao umeingizwa katika tabia ya kiufundi na otomatiki ni kiunga cha prelimbic cortex (PL) na infralimbic cortex (IL) Amaya na Smith, 2018 kwenye gamba la kifahari la matibabu ya mialoni (mPFC), na vile vile OFC iliyoko katika sehemu ya ndani ya PFC.

Kwa kufurahisha, uboreshaji mbili wa mPFC, IL na PL, zinaonekana kucheza majukumu ya kupinga katika kusawazisha kati ya lengo na tabia, na IL inayounga mkono tabia ya kawaida, na tabia inayosaidia ya kuelekezwa kwa malengo ya (Smith na Laiks, 2017; Amaya na Smith, 2018). IL inaonyesha shughuli ya uwakilishaji kazi, sawa na shughuli zinazozingatiwa katika DLS wakati wa kujifunza tabia (Smith na Greybiel, 2013). Kwa kuongezea, kudorora kwa muda mrefu kwa IL kunasababisha upatikanaji wa tabia na kujieleza (Smith et al., 2012; Smith na Graybiel, 2013), wakati kizuizi chake cha optogenetic kinasumbua kujieleza kwa tabia (Smith et al., 2012).

Wakati huo huo, vidonda kwa PL ya panya vilipunguza uwezo wao wa kutenda kwa njia iliyoelekezwa kwa malengo, wakipendelea panya kuelekea tabia ya kawaida (Balleine na Dickinson, 1998; Corbit na Balleine, 2003; Killcross na Coutureau, 2003; Balleine na O'Doherty, 2010). Hakika, tafiti za hivi karibuni kwenye panya zimeonyesha kuwa pembejeo za PL kwa posterior DMS (pDMS) ni muhimu kwa mafunzo yanayoelekezwa kwa lengo: katika panya zinazopungukiwa na muunganisho huu wa PL-pDMS, kuna kutofaulu kupunguza majibu ya lazima baada ya kushuka kwa ujira (Hart et al ., 2018a,b). Kwa hivyo, kupunguza nguvu ya pembejeo ya PL- kwa DMS inaweza kuruhusu maendeleo ya otomatiki, iliyoingiliana kupitia mzunguko wa sensorimotor corticostriatal inayobadilika kwenye DLS. Kwa kweli, shughuli iliyopunguzwa ya neurons ya PL ilizingatiwa katika panya zilizopitia mafunzo ya kujitawala kwa kahawa; Wakati huo huo, neurons za kuchochea za PL zilipunguza kiwango cha utaftaji wa cocaine katika hizi panya zinazojiendesha mwenyewe (Chen et al., 2013). Pamoja, data hizi hufanya kesi kali kuwa shughuli katika IL ni muhimu kwa tabia ya kawaida, wakati shughuli za PL zinawezesha tabia inayoelekezwa kwa lengo.

Walakini, ripoti nyingi zinabadilisha tabia hii rahisi ya IL =; PL = mtazamo ulioelekezwa kwa malengo Kwa mfano, PL inaripotiwa kuhusika katika kuwezesha kurudisha nyuma kwa utaftaji wa utaftaji wa dawa za kulevya. Kurudishwa tena kwa kujibu madawa ya kulevya kunaweza kusisitizwa kwa kufichua tena tabia za kuhusishwa na dawa za kulevya, matumizi ya dawa yenyewe, au uzoefu unaosumbua (McFarland na Kalivas, 2001; McFarland et al., 2004; Gipson et al., 2013; Ma et al., 2014; Moorman et al., 2015; Gourley na Taylor, 2016; McGlinchey et al., 2016). Wakati huo huo, kuna ushahidi unaounga mkono jukumu la IL katika kuendesha ujifunzaji wa utatuzi wa dawa za kulevya (Peters et al., 2008; Ma et al., 2014; Moorman et al., 2015; Gourley na Taylor, 2016; Gutman et al., 2017), kinyume na tabia ya kujieleza. Pamoja, matokeo haya yanaonyesha kwamba PL, kwa ujumla, inaelekeza ishara ya "kwenda", kuendesha majibu yanayotafuta madawa ya kulevya, haswa wakati wa kujiondoa baada ya kutokomeza, wakati kinyume chake, IL hutuma ishara ya "kutokwenda", muhimu kwa kutoweka katika ujifunzaji wa zana za malipo ya dawa za kulevya (Moorman et al., 2015; Gourley na Taylor, 2016). Matokeo haya yanaweza kupingana na tabia ya fasihi ya mazoea, kwani IL inakuza kutoweka kwa kujibu kwa dhana ya ujira wa dawa za kulevya, na inaonekana kuwezesha kujibu kwa dhana za ujifunzaji wa tabia, wakati PL pia inaweza kucheza majukumu ya kutofautisha katika kila dhana. Maelezo moja yanayowezekana kwa utofauti huu ni kwamba ambapo makadirio maalum kutoka kwa mPFC (PL na IL) hadi striatum yanapochunguzwa katika utaftaji wa dawa za kulevya, ni zile za striatum ya ndani (McFarland na Kalivas, 2001; Peters et al., 2008; Ma et al., 2014; Gourley na Taylor, 2016). Kinyume chake, katika malezi ya tabia, makadirio kutoka PL / IL hadi mikoa ya dorsalri zimepewa kipaumbele zaidi (Smith na Laiks, 2017; Hart et al., 2018a,b).

OFC pia inachukua jukumu muhimu katika tabia ya kitendaji, na ushahidi unaonekana kuunga mkono wazo la OFC kukuza tabia inayoelekezwa kwa malengo. Walakini, OFC ni muundo mkubwa wa cortical, na subregions nyingi, na majukumu yake katika tabia ya lazima na uchaguzi wa kiuchumi unaonekana kuwa tofauti na ngumu (Stalnaker et al., 2015; Gremel et al., 2016; Gardner et al., 2018; Panayi na Killcross, 2018; Zhou et al., 2019). OFC inapokea pembejeo ya multisensory (Gourley na Taylor, 2016), miradi ya DMS ya anterior / ya kati na mkoa wa kati wa striatum, imeonyeshwa kuonyesha shughuli zinazoendana na tuzo iliyopewa msukumo fulani (Zhou et al., 2019). OFC inaonyesha shughuli kubwa wakati wa tabia inayoelekezwa kwa malengo, na, sawa na DMS neurons, inafanya kazi sana wakati wa mafunzo ya uingilianaji wa kiwango cha chini, wakati hali ya malipo ya malipo ya juu ni ya juu (Gremel na Costa, 2013; Gremel et al., 2016). Kuchochea kwa OFC kunaweza kuongeza kiwango ambacho panya huelekezwa kwa lengo, na kupunguza kiwango ambacho panya huelekezwa kwa mazoea ya kushinikiza (Gremel et al., 2016). Kwa kuongezea, tegemezi la endocannabinoid (eCB) -LTD ya panya kwa upunguzaji wa DMS kuelekea tabia ya kawaida, kutoa ushahidi zaidi kwa ushindani kati ya malengo iliyoelekezwa na tabia - ambayo kama shughuli ya njia ya OFC-DMS imepungua. (kwa mfano, kupitia eCB-LTD), kisha njia ya DLS inashinda, kukuza tabia ya mazoea (Gremel et al., 2016).

Inafurahisha, duru za OFC-striatal pia zinahusika katika otomatiki ya tabia. Ubaya wa muundo, kuunganika na shughuli za caudate (DMS ya binadamu) zimezingatiwa kwa wagonjwa wa OCD (Carmin et al., 2002; Guehl et al., 2008; Sakai et al., 2011; Shabiki et al., 2012). Kwa kuongezea, mifano mitatu ya panya ya maumbile ya OCD imeonyeshwa (D1CT-7; SAPAP3^{- / -} na Slitrk5^{- / -}), na katika kila mmoja wao, njia kuu ya mzunguko wa kuzingatiwa imekuwa usumbufu wa usafirishaji wa seli ya cortico-striatal, ikihusisha pembejeo kutoka OFC (Nordstrom na Burton, 2002; Welch et al., 2007; Shmelkov et al., 2010; Burguière et al., 2013, 2015). Kwa kweli, uanzishaji sugu wa OFC ya medieti husababisha maendeleo ya tabia kama ya OCD kama ya panya, na anatoa shughuli endelevu za SPNs za harakati za mwili (Ahmari et al., 2013). Kwa kulinganisha, kusisimua kwa optogenetic ya OFC ya baadaye (lOFC) imeripotiwa kupunguza tukio la tabia ya kufanya mazoezi ya ujasusi katika panya zilizobadilishwa genetiki ambayo inalazimisha kupita kwa bwana-harusi, wakati wa kuamsha kizuizi cha kusonga mbele ndani ya striatum (Burguière et al., 2013). Zaidi ya hayo, ripoti ya hivi karibuni ililinganisha shughuli za mzunguko wa baadaye za OFC na shughuli katika makadirio kutoka kortini ya karibu ya M2, katika SAPAP3^{- / -} mfano wa panya wa OCD. Waligundua kuwa katika SAPAP3^{- / -} mutant, pembejeo ya lOFC kwa spNatal SPNs ilipunguzwa kwa nguvu, wakati pembejeo ya M2 kwa spN zote mbili na huduma za spiking zinazoingiliana haraka (FSIs) kwenye striatum iliongezewa 6-mara, kupendekeza kuwa ni M2, na sio pembejeo za LOFC, ambazo zinaongoza uuguzi wa kulazimisha ( Corbit et al., 2019). Wakati huo huo, utafiti mwingine uligundua kuwa matumizi ya kulazimishwa ya ethanol yalisababisha kupunguzwa kwa OFC kwa neuron ya D1R-kuelezea DMS wakati wa kujiondoa ethanol, kupunguza tabia iliyoelekezwa kwa lengo, na kusababisha ulevi wa kawaida (Renteria et al., 2018). Kwa hivyo, nyingi za matokeo haya ya hivi karibuni zinaonyesha kuwa OFO ya hypografia inalingana na tabia moja kwa moja na angalau katika hali zingine, kuamsha makadirio ya OFC kunaweza kupingana na hali hii, badala ya kuiendesha. Walakini, katika nakala nyingine ya hivi karibuni inayoelezea mfano wa panya ya ulevi (msingi wa ubinafsi wa msukumo wa VTA-dopamine), uwezekano wa upungufu wa sauti kutoka lOFC hadi sehemu ya kati ya dorsal striatum ilizingatiwa (Pascoli et al., 2018). Kwa hivyo, wakati kuna maandishi muhimu ya kuorodhesha ushiriki wa makadirio ya OFC kusitishwa katika tabia ya moja kwa moja, OFC inaonekana kucheza majukumu anuwai katika kuwezesha au kuhesabu otomatiki. Kwa hivyo, utafiti zaidi unahitajika ili kufafanua kanuni za miunganisho ya ki-OFC na jukumu lao katika kuendesha na / au kuzuia tabia ya moja kwa moja.

Kama chanzo kingine kikuu cha uingizwaji kwenye striatum, neuron ya dopamine ni sehemu muhimu ya mzunguko wa thawabu, na neva kama hizi katika VTA na SNc hutuma dhamana kwa striatum, PFC, na malengo mengine ya usoni (Volkow na Morales, 2015; Everitt na Robbins, 2016; Lüscher, 2016). Dopamine ni modeli muhimu ya hatua za siri na mabadiliko kutoka kwa malengo yaliyoelekezwa kwa tabia ya kawaida (Greybiel, 2008; Everitt na Robbins, 2016). Imeundwa vizuri kuwa shughuli za seli za neuropu ya dopamine huongezeka juu ya kufichua dawa zenye kufurahi, kwa sehemu kubwa kwa sababu ya uimarishaji wa pembejeo za synaptic kwenye hizi neuropu za dopamine (Ungless et al., 2001; Lammel et al., 2011; Creed et al., 2016; Francis et al., 2019). Njia za Plastiki pia zinahusika ndani ya neuroni ya dopamine wakati wa malezi ya asili inayopewa thawabu (yaani, malipo ya chakula), kama kawaida ya kujibu baada ya kushuka kwa tabia ya vyombo vya habari vya muda mrefu vya waandishi wa habari hutegemea usemi wa idadi ya watu wanaopokea receptors za NMDA (Wang et al., 2011).

Mwishowe, muundo mwingine unaohusishwa na mshikamano ambao umeingizwa katika tabia ya kawaida na ya kuongezea ni amygdala (Lingawi na Balleine, 2012). Kwa kweli, unganisho la amygdalar ni la kufurahisha, kwani malezi ya tabia yanazidishwa na mafadhaiko (Dias-Ferreira et al., 2009), katika mchakato ambao unaweza kupatanishwa na mizunguko ya amygdalar-striatal. Utafiti mmoja wa hivi karibuni ulionyesha kuwa wote wa chini na wa kati amygdala (BLA na CeA) wanadhibiti tabia ya tabia kwenye panya; BLA iligundulika kuhusika katika kujibu mazoea mapema katika mafunzo, na CeA ikicheza jukumu muhimu katika kutoa majibu ya kawaida baadae katika mafunzo ya kupanuka (Murray et al., 2015). Duru hizi za amygdalar, na BLA haswa, inachukua jukumu muhimu katika kukabidhi valence, na imeonyeshwa kuwa na jukumu katika tabia ya hamu ya kula (Kim et al., 2017) wakati CeA imeonyeshwa kuchukua jukumu la ulevi wa pombe (de Guglielmo et al., 2019). Sio kiini chochote kinachojumuisha moja kwa moja kwa DLS (Murray et al., 2015; Hunnicutt et al., 2016), na kwa hivyo uwezekano wa amygdala hushawishi DLS kupitia unganisho wa multisynaptic. Kwa kuzingatia makadirio ya moja kwa moja ya neuroni za BLA kwa hali ya hewa ya ndani, duru hizi za amygdalar zinaweza kushawishi mzunguko wa densi wa densi kupitia stralato ya ventral (Murray et al., 2015).

Kwa jumla, tumezingatia mkoa wa ubongo ambao unawakilisha nodes muhimu katika mzunguko wa tabia ya kawaida na ya kulazimisha. Mwishowe, kuendelea na kugawanyika kwa utendaji wa tabia ya kiutendaji, haswa kama inavyotokea katika matumizi sugu ya dawa za kulevya, husababisha mabadiliko katika mitandao ya malipo na ya umakini ambayo inahusisha mabadiliko katika muundo wa ubongo zaidi, kama vile hippocampus ya ventral, na gombo la uso (Everitt na Robbins) , 2016). Miundo mingine muhimu inayohusika katika mzunguko mpana wa basal ganglia pia huchukua jukumu muhimu katika encoding tabia otomatiki. Kwa mfano, thalamus hutuma makadirio muhimu kwa striatum (Hunnicutt et al., 2016), na makadirio maalum kutoka kwa neli ya Thamiki hadi DMS ni muhimu kwa kubadilika kwa tabia-inayoelekezwa (Bradfield et al., 2013; Díaz-Hernández et al., 2018).

Aina za Kiini cha striatal, Microcircuits, na Mchango wao Mahususi kwa Tabia na Kulazimishwa

Ndani ya striatum idadi kubwa ya neurons (> 90%) ni SPNs, ambazo zinagawanyika sawasawa kati ya Dopamine D1 receptor (Drd1) -kuonyesha njia ya moja kwa moja ya SPNs (dSPNs; inayojitokeza moja kwa moja kwa kiini cha ubongo wa kati, Substantia Nigra reticulata, au SNr pamoja na Globus Pallidus internus, au GPi) na Drd2-akielezea njia isiyo ya moja kwa moja ya SPNs (iSPNs; inayojitokeza kwa Globus Pallidus externus, au GPe; Kreitzer na Malenka, 2008; Burke et al., 2017). Striatum hiyo pia ina idadi ya waingiliano, ikiwa ni pamoja na Cholinergic (ChAT) na Parvalbumin inayoelezea haraka-Spiking Interneurons (PV + FSIs) (Kreitzer na Malenka, 2008; Burke et al., 2017).

Katika muongo mmoja uliopita, maendeleo yamefanywa katika kufafanua majukumu ya dSPNs dhidi ya iSPNs katika tabia ya gari, uanzishaji wa hatua, na kujifunza kwa kuimarisha, yote haya yamejumuishwa kuleta tabia ya kawaida na ya kulazimisha. Muongo mmoja uliopita, uchunguzi wa semina ulithibitisha dhana iliyoenea kwenye uwanja kwamba dSPNs katika njia ya moja kwa moja hutumikia kukuza vitendo / tabia, wakati iSPNs katika njia isiyo ya moja kwa moja ilizuia tabia (Kravitz et al., 2010; Bariselli et al., 2019). Walakini, sasa ni dhahiri kwamba dSPN na iSPNs zinaamilishwa wakati huo huo wa uanzishaji wa vitendo (Cui et al., 2013; Tecuapetla et al., 2014, 2016), na kwa hivyo jukumu la iSPNs linaonekana kuwa ngumu zaidi kuliko kizuizi rahisi cha tabia (Tecuapetla et al., 2016; Vicente et al., 2016; Parker et al., 2018; Bariselli et al., 2019). Kwa kuongezea, mifumo ya shughuli katika nguzo za kawaida za dSPN na iSPNs zimezingatiwa hivi karibuni kuhusiana na hatua maalum, kama kugeuka kushoto au kulia (Barbera et al., 2016; Klaus et al., 2017; Markowitz et al., 2018; Parker et al., 2018). Bado, tafiti kadhaa zimegundua kuwa dSPN zinaamilishwa na latency fupi kuliko iSPNs wakati wa uanzishaji wa hatua (Sippy et al., 2015; O'Hare et al., 2016). Wakati huo huo, tafiti zingine zimeonyesha kuwa uanzishaji wa dSPN unaimarisha utendaji wa mifumo maalum ya hatua (Sippy et al., 2015; Vicente et al., 2016), wakati uanzishaji wa iSPN unaweza kudhoofisha kuimarisha vitendo kwa ujumla (Vicente et al., 2016) katika hali zingine, na kuzuia utendaji wa vitendo kwa wengine (Kravitz et al., 2010; Sippy et al., 2015). Kwa hivyo, dSPN zote mbili na iSPN zinaweza kuwezeshwa katika kujifunza na utekelezaji wa tabia hiyo, ikiwa na shughuli za dSPN zinazoweza kukuza utendaji wa vitendo, na shughuli ya iSPN inayoweza kucheza jukumu maalum la kuzuia na / au jukumu linaloruhusu (Zalocusky et al., 2016; Parker et al., 2018; Bariselli et al., 2019). Ni vipi njia hizi za SPN zinoratibu na kurekebishwa wakati wa kujifunza kwa nguvu bado ni mada ya utafiti wa kufanya kazi (Bariselli et al., 2019).

Mbali na SPNs, tafiti za hivi karibuni kwenye panya zimeathiri sana FSIs katika maendeleo ya tabia (Thorn na Greybiel, 2014; O'Hare et al., 2017; Martiros et al., 2018). Kwa mfano, FSIs inafanya kazi wakati wa sehemu ya kati ya muundo wa uelekezaji wa tairi ya gari, wakati shughuli ya kazi ya brack SPNs zimepunguzwa (Martiros et al., 2018). Katika muktadha wa tabia ya kulazimisha, katika moja ya mifano ya panya za OCD (SAPAP3^{- / -}), kupunguzwa kwa idadi ya magonjwa ya neva ya PV yalizingatiwa, ikisababisha kupunguzwa kwa kizuizi cha kusonga mbele, uwezekano wa kupunguza uzuiaji wa pembejeo za cortico-striatal (Burguière et al., 2013). Kupunguzwa kwa ugonjwa wa neva wa PV pia kumeripotiwa kwa wagonjwa wanaougua ugonjwa wa Tourette's (Kalanithi et al., 2005), dalili ya vitendo vya kurudishwa, kurudiwa. Kwa kuongezea, uchomaji wa kuchagua wa viboreshaji vya PV kwenye panya imeripotiwa kusababisha kuongezeka kwa ustadi, tabia ya tabia kama ya OCD katika panya (Kalueff et al., 2016). Katika mifano hii yote, shughuli zilizopunguzwa za maingiliano ya FSI husababisha kuongezeka kwa shughuli za SPN, uwezekano wa kusababisha uhamasishaji wa tabia za moja kwa moja. Kwa kuongezea, maingiliano ya dhabiti ya cholinergic pia yana jukumu muhimu katika kuharakisha ujumbe wa SPN (Augustin et al., 2018), na hufikiriwa kupatanisha ushawishi wa thalamic kwenye duru za siri zinazohusika katika tabia inayoelekezwa kwa malengo (Bradfield et al., 2013; Peak et al., 2019).

Mabadiliko ya Synaptic na Masi katika Mizunguko ya Limbic kwa Moja kwa Moja ya Tabia

Katika muktadha wa ulevi, maendeleo makubwa yamefanywa katika kuamua jinsi dawa za dhuluma huathiri upatanifu wa syaptic katika mfumo wa tuzo ya mesolimbic ventral-striatal, inayohusisha VTA na stralatum ya vena, au Nuklia Accumbens (NAc). Njia hizi zina muhtasari sana mahali pengine (Citri na Malenka, 2008; Lüscher na Malenka, 2011; Lüscher, 2016; Mbwa Mwitu, 2016; Francis et al., 2019). Walakini, katika muktadha wa hakiki hii, kuna kanuni kadhaa muhimu za kuibuka ambazo zinafaa kutajwa. Kwanza, mifumo ya ujumuishaji wa synaptic katika VTA na NAc inahusisha dopamine na NMDAR-receptor inayotegemea upungufu wa muda mrefu wa plastiki (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Conrad et al., 2008; Lüscher na Malenka, 2011; Mbwa Mwitu, 2016). Pili, mabadiliko haya ni maalum kwa pembejeo, kutokea kwa pembejeo fulani za synaptic kwenye VTA au neuroni ya NAc (Lammel et al., 2011; Ma et al., 2014; MacAskill et al., 2014; Pascoli et al., 2014; Mbwa Mwitu, 2016; Barrientos et al., 2018). Mwishowe, uwepo wa plastiki kufuatia udhihirisho wa dawa za unyanyasaji umewekwa kwa nguvu (Thomas et al., 2001; Kourrich et al., 2007; Lüscher na Malenka, 2011; Mbwa Mwitu, 2016). Hizi sheria za utunzaji wa seli na synaptic katika mzunguko wa VTA-NAc zinaweza kutoa templeti muhimu kwa jinsi mifumo ya ujumuishaji katika mzunguko wa DLS inaweza kuendelea.

Kuzingatia dri ya dorsal na tabia ya thawabu ya asili, modulation ya synaptic imezingatiwa kulingana na tabia otomatiki, haswa kwa njia ya tabia ya corticostriatal. Hakika, kupatikana kwa vitendo vilivyoelekezwa kwa lengo kumehusishwa na upatanishi wa usawa wa synaptic katika mishipa ya corticostriatal ndani ya DMS, na kuongeza maambukizi kwenye dSPNs, wakati kudhoofisha pembejeo kwenye iSPNs (Shan et al., 2014). Wakati huo huo, katika vipande vya ubongo vya panya vya panya walioingia kwenye tabia, iligundulika kuwa pembejeo kwenye dSPNs zote na iSPNs katika dorsal striatum ziliimarishwa, ingawa pembejeo kwa dSPN ziliamilishwa kwa hali fupi na zaidi ya hayo, ukandamizaji wa tabia uliobadilishwa na shughuli iliyopunguzwa ya dSPNs tu. (O'Hare et al., 2016). Kwa kuongezea, mahututi ya glutamatergic kutoka cortex ya sekondari ya gari hadi dSPNs za DLS (na sio iSPNs) zilizingatiwa kuimarishwa na kujifunza kwa mlolongo rahisi (Rothwell et al., 2015). Masomo haya yote yanaonyesha marekebisho ya kuchagua ya synapses ya corticostriatal-dSPN. Walakini, wakati wa kusoma kwa ustadi wa kusawazisha mzunguko, iligunduliwa kuwa nguvu ya synaptic kwenye iSPNs katika DLS imeimarishwa na mafunzo na ilikuwa muhimu kwa upatikanaji wa kusawazisha wenye ujuzi (Yin et al., 2009), na kwa hivyo visawazito vya corticostriatal-iSPN ni muhimu pia. Katika masomo yaliyotajwa hivi sasa, mabadiliko ya synaptic yaliyorekodiwa yalikuwa post-synaptic. Walakini, utafiti mmoja wa kifahari, pia ukilinganisha pembejeo za stika kwenye panya wakati wa kusawazisha kwa mzunguko, ulipata tofauti za shughuli zilizosababishwa katika vituo vya somata dhidi ya vituo vya pre-synaptic kutoka mPFC na M1 corticostriatal neurons, na kupendekeza mabadiliko ya neuroplastic ambayo yalikuwa maalum kwa vituo vya kabla ya uneneji. (Kupferschmidt et al., 2017). Katika muktadha wa kulazimishwa, katika panya za Sapap3 mutant, ambazo zinaonyesha kuongezeka kwa kupeana, kupunguzwa kwa usambazaji wa synaptic ya visukuku vya corticostriatal kwenye dSPNs (lakini sio iSPNs) ilizingatiwa, kama inavyopimwa frequency ya MESPC (Wan et al., 2013). Utaftaji huu unaambatana na mengi ya ufundi wa ujifunzaji / mazoea ya mazoea. Kwa muhtasari, mabadiliko ya synaptic yamezingatiwa kutokea katika dorsal striatum wakati wa kusoma kwa tabia zote mbili zinazoelekezwa na tabia, hususan kuongeza pembejeo kwenye DMS na neurons za DLS, mtawaliwa. Ni wazi ingawa, utafiti zaidi unabaki kufanywa ili kuamua jinsi tabia na kulazimishwa kunatokana na muundo wa aina fulani za kiini ndani ya striatum, mfano, pembejeo kwa dSPNs, iSPN, na maingiliano ya mitaa katika striatum.

Kuangalia mbele

Katika nakala hii ya uhakiki, tumeelezea muhtasari wa mzunguko wa dorsal-striatal-centric ambao unawajibika kwa tabia ya kujifunza, adha, na kulazimishwa, ikionyesha mabadiliko kutoka DMS hadi DLS kama tabia inavyozidi kuwa ya moja kwa moja. Pamoja na mfumo huu wa kufikiria juu ya akili, tunachunguza mwelekeo wa siku zijazo kuhusu utaratibu wa tabia otomatiki na tunapendekeza jinsi uelewa wetu wa sasa wa makala tofauti za shirika la mzunguko wa densi unaweza kujumuishwa na zana za riwaya za kimisingi kutoa ufahamu juu ya maswali ya msingi kwenye uwanja. Swali moja muhimu ni jinsi kutawanywa ni uwakilishi wa tabia fulani moja kwa moja ndani ya dorsal drial? Ikiwa mabadiliko ya moja kwa moja yanajumuisha ubadilishaji kutoka kwa DMS- hadi DLS-duru za sentensi, basi ni tabia ileile ya SR iliyowekwa katika wakati huo huo katika maeneo ya medial na ya baadaye, na zaidi ya seli na suluhisho gani zinahusiana na uhifadhi wa chama fulani?

Maneno yanayolazimisha ni kwamba uunganisho wa pembejeo / pato la muda mrefu (na muundo wa mzunguko wa ndani) wa nguzo ya ujasiri wa tumbo hufafanua kuajiri kwake kwa encoding ya chama cha tabia cha SR (kwa mfano, kuhusika na cue ya maoni na majibu ya waandishi wa lever). Hivi karibuni, imethaminiwa kuwa mifumo ya kipekee ya shughuli za dSPN na iSPN katika vikundi vilivyojilimbikizia ndani vya SPNs hurekebisha na utendaji wa vitendo maalum (Barbera et al., 2016; Klaus et al., 2017; Markowitz et al., 2018), na neurons ya mtu binafsi ya DLS inaonyesha shughuli muhimu za sensorimotor wakati wa utendaji wa tabia (Rueda-orozco na Robbe, 2015). Inayojulikana tayari kuwa sehemu ndogo za striatum zimepangwa katika kuambatika kwa kikoa cha topografia kulingana na pembejeo ya cortical ( 1979; Berendse et al., 1979; Hintiryan et al., 2016; Hunnicutt et al., 2016). Kwa hivyo, kuna vipimo vingi tofauti ambavyo seli za siri zinaweza kuainishwa (zinaonyeshwa kama vipimo, tabaka au "masks," katika Kielelezo 2). Mtu anaweza kufafanua seli ya siri na eneo lake la anga (Kielelezo 2A), kitambulisho chake cha neurotransmitter / kitambulisho cha aina ya seli (Kielelezo 2B), kuunganishwa kwake (Kielelezo 2C) au chama chake cha tabia (Kielelezo 2D). Makutano ya vipimo hivi yanatarajiwa kufafanua ensembles za usimbuaji wa vitendo maalum. Kwa hivyo, sharti la uwekaji wa kuunda na kuimarisha ushirika wa tabia ya SR inaweza kuwa uimarishaji wa miunganisho maalum kati ya neuroni za kortini zinazohusika na uwasilishaji wa pembejeo maalum za hisia, na seli zinazohusika na vitendo kwenye striatum. Shirika la habari juu ya maoni haya, ambayo yameangaziwa hivi karibuni (Robbe, 2018), inaonyesha kuwa vitendo tofauti hutumia ensembles zilizotawanywa kwa asili ya neuroni za striatal. Walakini, ensembles hizi tofauti zinawezekana kutumia sheria za kawaida za shirika la mzunguko wa mitaa na ujuaji (Bamford et al., 2018; Bariselli et al., 2019) kama inavyoelekezwa na muundo wa aina ya seli ya aina ya striatum.

Fungua dirisha tofauti

Kielelezo 2

Maelezo ya kazi ya neuroni za striatal. (A-D) Vipimo tofauti / tabaka / 'masks' inayoelezea neurons za striatal. (A) Usafirishaji wa densi. (B) Masi / maumbile: Aina kuu za seli za striatal ni pamoja na Drd1 + SPNs, Drd2 + SPNs, PV + FSIs, ChAT + cholinergic interneurons, na subtypes nyingine kadhaa muhimu za idadi ya waingili wa kati. (C) Homuncular: seli za mshangao hupokea pembejeo kutoka kwa maeneo tofauti ya cortex. Pembejeo za Sensorimotor sambamba na ramani maalum ya sehemu za mwili kwa mikoa maalum ya striatum iliyobadilishwa kutoka Robbe (2018). (D) Kuajiri maalum ya kazi: nguzo zilizotengwa za neurons zilizoorodheshwa na mlolongo fulani wa tabia (Mwenendo A dhidi ya tabia ya B) huonyeshwa.

Kuweka ramani kamili ya duru zinazofungamana na shirika fulani maalum la SR, utekelezaji wa ramani kubwa ya usemi wa jeni wa mapema (IEG) (kwa kutumia FISH na kiini kimoja cha seli za RNA) itakuwa na faida kubwa. Hadi leo, tafiti nyingi zimechunguza shughuli za neural katika mkoa mmoja wa ubongo, kwa kutumia rekodi za tetrode au imaging ya kalsiamu, ambayo kwa mamia ya seli zinaweza kufuatiliwa. Utambulisho usio wazi wa shughuli za neuronal katika idadi ya watu wa msingi wa neural na kitambulisho cha maumbile yao itaharakishwa na scRNAseq, smFISH, na mbinu kama hizo za Masi, ikifuatiwa na njia za kutumia rekodi inayolengwa ya shughuli za neuronal katika sehemu zilizojulikana za neuronal (Jun et al., 2017). Majaribio kama haya yatasaidia maendeleo katika kubinafsisha tabia fulani ndani ya mzunguko wa basil ganglia. Itakuwa ya kufurahisha sana kupata njia maalum ya kuunganishwa: i.e, kutoka kwa pembejeo tofauti ya njia ya uwongo kupitia sehemu inayofaa ya seli za mwishowe na mwishowe hadi kwa matokeo ya kipekee katika maeneo ya chini ya ubongo.

Utaftaji huu utawawezesha wachunguzi kuuliza maswali muhimu juu ya ubadilishaji wa seli na kielektroniki katika hali ya kiutendaji. Kwa kuwa striatum inaundwa na kurudisha vitu vya microcircuit, sheria za kawaida zinaweza kutawala kwa kuingiza kwa vitendo tofauti ndani ya striatum. Maswali makuu ni: wakati wa encoding ya tabia, kulazimishwa, au kulevya, ni shughuli ya dSPNs au iSPNs kusindika kwa kiwango kikubwa? Je! DSPN na iSPN zinazoonyesha tabia kama hiyo zinakaa karibu, kwenye nguzo moja iliyoko ndani? Ikiwa ni hivyo, je! Wanapigania udhibiti wa tabia ile ile, au inafanya kazi kwa kweli kuzuia tabia za kushindana (Tecuapetla et al., 2016; Vicente et al., 2016; Bariselli et al., 2019)?

Mara baada ya uwasilishaji wa mkusanyiko wa mwendo ulioelezewa wa SR umeondolewa wazi, itaharakisha uchunguzi katika sheria zinazosimamia shirika ndogo na utaftaji wa plastiki, kama ambavyo imekuwa ikifikiwa hivi karibuni kwa kutengwa kwa athari ya kichocheo fulani cha muhtasari ndani ya striatum (Xiong et al ., 2015; Chen et al., 2019). Isipokuwa na mashauri muhimu (kwa mfano, Gremel na Costa, 2013), tafiti nyingi kimsingi zimekagua tofauti za mali za mzunguko kati ya wanyama ambao wanyama ambao wamefunzwa dhidi ya wanyama. Kwa kweli, mtu ataweza kulenga, kurekodi na kudanganya vifaa maalum vya tabia husika (Kielelezo 2D; Markowitz et al., 2018; Bariselli et al., 2019) seli za siri kulingana na mifumo ya makadirio yao ya anatomiki / "humuncular" (Takwimu 2A, B; Hintiryan et al., 2016; Hunnicutt et al., 2016) na uwafananishe na neurons za karibu (kazi-zisizo na maana) katika mnyama yule yule.

Ili kutimiza lengo hili, mtu anaweza kupata ufikiaji wa maumbile kwa seli zinazoshiriki katika chama fulani cha SR, kwa kutumia njia zinazolenga utegemezi, maalum za seli kama vile panya wa TRAP (Guenthner et al., 2013; Luo et al., 2018; Kielelezo 2D). Vivyo hivyo, ulengaji wa msingi wa kiunganisho cha seli (Schwarz et al., 2015; Luo et al., 2018), itawezesha ufikiaji wa maumbile kwa neuroni za tumbo ambazo zinaonyesha usanifu maalum wa pembejeo / / (Kielelezo 2C). Mbinu za maumbile za makabidhiano zitakubali kulenga kulenga kwa mipaka hii mbili, na azimio ndogo la mkoa na aina ya seli. Kupitishwa kwa mbinu hizi za maumbile kumeruhusu wachunguzi kubaini utambuzi maalum wa seli na upatanisho wa seli ndani ya striatum iliyosababishwa na SR fulani.

Ifuatayo, itakuwa muhimu kupima umuhimu wa mifumo ya shughuli katika neuroni zilizolengwa za vinasaba kwa usimbuaji na uelekezaji wa tabia fulani. Kwa mfano, wakati wa ukuzaji wa kushinikiza kwa mazoea, ni vipi seli za siri zinafanya kazi wakati wa kushinikiza kusindikiza tabia hii? Kutumia njia za optogenetic na chemogenetic pamoja na zana maalum za kiini, inaweza kupimwa ikiwa shughuli ya kusanyiko fulani au aina ya kusambaratisha ni muhimu kwa tabia iliyopewa moja kwa moja na ikiwa uanzishaji wa mkutano huo unaweza kuisababisha.

Mwishowe, ushahidi unaoongezeka kwa kasi unaopatikana kutoka kwa wanadamu walio na mabadiliko ya maumbile (Hancock et al., 2018) na uzoefu mbaya wa maisha (Corbit, 2018; Wirz et al., 2018) ambazo zinatarajia shida za kulazimisha na za kuongeza nguvu hutoa fursa zaidi za kuelewa mifumo ya moja kwa moja ya tabia. Hapa, utumiaji wa CRISPR kuiga ugonjwa wa binadamu katika viumbe vya mfano unaweza kuwezesha maendeleo makubwa katika mfano na uwezekano wa kurudisha nyuma magonjwa ya kitabia ya tabia ya kawaida. Tunatarajia kwamba uelewaji wa mzunguko wa neural ulioongezeka kwa tabia moja kwa moja utaendeleza matibabu ya ugonjwa wa binadamu. Maendeleo ya hivi karibuni katika utafiti wa ulevi wa dawa za kulevya yanaweza kutumika kama nuru inayoongoza katika suala hili, kwani mbinu za matibabu za hivi karibuni zimeandaliwa kwa msingi wa uelewaji wa kiwango cha mzunguko wa plastiki uliosababishwa na mfiduo wa dawa za kulevya (Creed et al., 2015; Lüscher et al., 2015; Terraneo et al., 2016).

Uundaji wa mazoea, kujieleza, na shida zinazohusiana ni kati ya mada ya msingi zaidi katika tabia ya ujasiri, na maendeleo makubwa yamepatikana katika uwanja huu. Tunatarajia kwamba muongo mwingine ujao wa utafiti katika majukumu ya duru za ganglia za cortico-basal katika kuunga mkono otomatiki ya kuhusika itajumuisha ujumuishaji wa ubunifu wa mbinu na kuzingatia uwasilishaji tofauti wa kazi ya shirika. Njia kama hizi za azimio kubwa za juu zitasaidia sana katika kubaini mizunguko maalum na mahututi, na vile vile kufafanua sheria za msingi za utendaji wa toni ndogo katika mzunguko wa cortico-basal ganglia inayoendesha maendeleo na udhihirisho wa tabia, kulazimishwa, na ulevi.

Msaada wa Mwandishi

DL, BG na AC waliandika muswada huo.

Taarifa ya mashindano ya maslahi

Waandishi wanatangaza kuwa utafiti ulifanyika bila kutokuwepo na uhusiano wowote wa biashara au wa kifedha ambao unaweza kuitwa kama mgogoro wa maslahi.

Maelezo ya chini

Marejeo