Dynamic dissociable dopamine kwa kujifunza na motisha (2019)

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1235-y

Nature (2019) | Pakua Kutafuta

abstract

Makadirio ya dopamine kutoka eneo la sehemu ya ndani (VTA) hadi kiini cha mkusanyiko (NAc) ni muhimu kwa msukumo wa kufanya kazi kwa tuzo na ujifunzaji unaotokana na malipo. Jinsi dopamine inasaidia kazi zote mbili haijulikani. Kupenya kwa seli ya Dopamine kunaweza kusimba makosa ya utabiri, ambayo ni ishara muhimu za kujifunza katika nadharia za hesabu za tabia inayoweza kubadilika. Kwa upande mwingine, kutolewa kwa dopamine huongezeka wakati wanyama wanakaribia thawabu, wakionyesha matarajio ya thawabu. Mismatch hii inaweza kuonyesha tofauti katika kazi za kitabia, mabadiliko polepole katika spiking ya seli ya dopamine au moduli-huru ya kutolewa kwa dopamini. Hapa tunalinganisha spiking ya seli zilizojulikana za VTA dopamine na kutolewa kwa NAc dopamine katika jukumu sawa la kufanya uamuzi. Vidokezo vinavyoonyesha tuzo ijayo vimeongeza kuongezeka na kutolewa. Walakini, kutolewa kwa msingi wa dopamine ya NAc pia imechanganywa na matarajio ya mabadiliko ya nguvu, bila mabadiliko yanayofanana katika spta ya seli ya VTA. Matokeo yetu yanaonyesha tofauti ya kimsingi katika jinsi kutolewa kwa dopamine kudhibitiwa ili kufikia kazi tofauti: ishara za kupasuka za matangazo huendeleza ujifunzaji, wakati udhibiti wa mahali unasababisha motisha.

Kuu ya

Dopamine inahusiana sana na 'malipo'-lakini jinsi gani hasa? Kazi moja inahusisha kujifunza kutokana na tuzo zisizotarajiwa. Kuongezeka kwa kifupi katika dopamini kiini kukimbia encode makosa utabiri makosa (RPEs)1,2,3- kupata ishara za kuboresha tabia ya baadaye iliyohamasishwa. Dopamine manipulations inaweza kuathiri kujifunza kama wao ni kubadilisha RPEs4,5,6, lakini pia huathiri tabia zilizohamasishwa mara moja, kama dopamine ishara za tarajio (thamani)5. Zaidi ya hayo, NAC dopamine inaongezeka wakati wa kuhamasishwa, sawa na thamani ya dopamini encoding7,8,9,10,11.

Kwa ubaguzi machache2,12,13, risasi ya dopamine ya midbrain imekuwa kuchunguza wakati wa hali ya kawaida katika wanyama wa kichwa3,14, tofauti na kutolewa kwa dopamine forebrain. Kwa hiyo sisi ikilinganishwa na kuchomwa na kutolewa chini ya hali hiyo. Sisi kutambua VTA dopamine neurons kutumia tagging optogenetic3,13. Kupima kutolewa kwa NAC dopamini, tulitumia mbinu tatu za kujitegemea-microdialysis, voltammetry na sensor ya macho dLight15Na matokeo ya kubadilisha. Hitimisho letu la msingi ni kwamba ingawa RPE-scaled VTA dopamine spike kupasuka hutoa mabadiliko ghafla katika dopamine kutolewa kwa ajili ya kujifunza, tofauti NAc dopamine kushuka kwa thamani na kuhamasisha kutokea kujitegemea VTA dopamine kiini kurusha.

Dopamine inafuatia motisha katika loci muhimu

Tulifundisha panya katika kazi ya 'bandit' ya operesheni5 (Mtini. 1a, b). Katika kila jaribio, kuangaza kwa bandari ya pua ('Light-on') ilisababisha njia na kuingia ('Center-in'). Baada ya muda wa kushikilia wa kutofautisha (0.5-1.5 s), kelele nyeupe ('Go cue') ilisababisha panya kujiondoa ('Center-out') na kushika bandari iliyo karibu ('Side-in'). Kwenye majaribio yaliyopewa tuzo, hafla hii ya Upande uliambatana na kubonyeza chakula-chakula ambacho kilisababisha panya kukaribia bandari ya chakula ('Chakula-bandari') kukusanya kidonge cha sukari. Chaguzi za kushoto na kulia zilipewa kila mmoja na uwezekano wa kujitegemea, ambao mara kwa mara ulibadilika bila onyo. Wakati panya walikuwa na uwezekano mkubwa wa kupokea tuzo, walikuwa na msukumo zaidi wa kufanya kazi hiyo. Hii ilikuwa dhahiri katika 'ucheleweshaji' wao - wakati kati ya Light-on na Center-in-ambayo ilikuwa nyeti kwa matokeo ya majaribio macheche yaliyopita (Extended Data Fig. 1) na hivyo kuzingatia kiwango cha malipo (Mtini. 1b).

Kielelezo 1: Dopamine kutolewa kwa mzunguko kwa kiwango cha malipo hasa katika NAC msingi na kijijini prelimbic cortex.
figure1

a, Matukio ya kazi ya Bandit. b, Mfano kikao. Safu ya juu, uwezekano wa malipo katika kila block (kushoto: kulia); safu mbili, kupe zinaonyesha matokeo ya kila jaribio (mrefu, tuzo, fupi, bila malipo); safu ya tatu, makadirio ya kiunganishi kinachovuja ya kiwango cha thawabu (nyeusi) na wastani wa latency (cyan; kiwango cha logi kilichogeuzwa); safu ya chini, NAc msingi dopamine katika kikao kimoja (sampuli za 1-min). DA, dopamine. c, Juu, maeneo ya microdialysis katika kamba ya mbele na striatum (tazama pia Upanuzi wa Data Fig. 1). n = 51 maeneo ya uchunguzi kutoka panya 12, kila moja ikiwa na uchunguzi 2 wa microdialysis ambao ulipunguzwa kati ya vikao. Rangi ya baa inaonyesha uwiano kati ya dopamine na kiwango cha malipo. ACC, gamba la nje la nje; dPL, gamba la prelimbic dorsal; vPL, gamba la prelimbic ventral; IL, gamba la infralimbic; DMS, mgawanyiko wa dorsal-medial. Katikati, wastani wa correlograms kati ya dopamine na kiwango cha malipo. Baa nyekundu zinaonyesha kipindi cha kujiamini cha 99% kutoka kwa safu ya wakati uliochanganywa. Hapo chini, uhusiano kati ya kemikali za neva na kiwango cha malipo (regression nyingi). NA, noradrenaline; 5-HT, serotonini; ACh, asetilikolini; GABA, asidi ya am-aminobutyric; Glu, glutamati; NM, normetadrenaline; DOPAC, 3,4-dihydroxyphenylacetic asidi; 3-MT, 3-methoxytyramine; HVA, asidi ya homovanillic; 5-HIAA, asidi 5-hydroxyindoleacetic. d, Athari ya mabadiliko ya kuzuia kwenye kiwango cha malipo (kushoto), latency (katikati) na NAC msingi dopamine (kulia). Mabadiliko yalitambulishwa na kiwango cha malipo cha uzoefu kilichoongezeka (n = 25) au kupungua (n = 33). Takwimu ni kutoka kwa vikao vyote vya 14 ambavyo dopamine ya msingi ya NAc ilipimwa (moja kwa panya, ikichanganya data kutoka kwa mpya na iliyoripotiwa hapo awali5 wanyama), na walipangwa kama maana ± sem e, Ramani ya makundi ya uhusiano kati ya dopamine na kiwango cha malipo (n = Panya 19, vikao 33, uwekaji wa uchunguzi 58). Atlas za ubongo kwenye takwimu hii zilizalishwa tena kwa ruhusa kutoka kwa Paxinos na Watson, 200551.

Picha kamili ya ukubwa

Tuliaripoti hapo awali5 uwiano kati ya NAc dopamine kutolewa na kiwango cha malipo, kulingana na jukumu la motisha la dopamine ya macholimbic16. Hapa, sisi kwanza tumeamua kuamua ikiwa uhusiano huu unazingatiwa katika malengo ya forebrain, sawa na 'kutangaza kimataifa' dopamine ishara17, au ni vikwazo kwenye mikoa maalum. Tunaendelea kudhani kwamba hizi dopamini mienendo ingekuwa tofauti kati ya striatum na kortex, kama miundo hii ina tofauti dopamine uptake-uharibifu kinetics18 na inaweza kutumia dopamine kwa kazi tofauti19,20.

Kutumia microdialysis na chromatografia ya juu ya utendaji wa kioevu-spectrometry ya molekuli (HPLC-MS), tulifanya uchunguzi wa korati ya mbele na striatum (Mtini. 1c, Kupanuliwa Data Takwimu. 1). Sisi wakati mmoja tulijaribu neurotransmitter ya 21 na metabolites na azimio la muda wa 1-min, na kutumiwa kutumiwa kulinganisha mfululizo wa wakati wa kemikali na vigezo vya tabia (Extended Data Fig. 2).

Tulielezea uwiano kati ya kiwango cha malipo na NAC dopamini-tofauti na wengine wa neurotransmitters (Mtini. 1c, d). Hata hivyo, uhusiano huu ulikuwa unaojulikana kwa msingi wa NAC, na haukushika kwenye shell ya NAC au storum-medial striatum. Kinyume na hypothesis yetu, tumeona mfano sawa wa anga katika kamba ya mbele: kutolewa kwa dopamine kunalingana na kiwango cha malipo katika kiwango kikubwa cha prelimbic cortex, lakini si katika mikoa zaidi ya dorsal au ya mikoa (Mtini. 1c, e). Ingawa haitatarajiwa, hizi 'hotspots' za mapacha ya kutolewa kwa dopamine yenye thamani zina na sambamba yenye kushangaza katika neuroimaging ya binadamu: ishara ya kutegemea kiwango cha oksijeni ya damu inalingana na thamani ya chini, hasa katika NAC na kanda ya upendeleo ya upendeleo21.

Kukimbia kwa VTA hakuhusiana na motisha

Tutafuatilia ijayo ikiwa hii ya dhamana inayohusiana na motisha ya dopamine inatokana na kuchomwa kwa kutofautiana kwa seli za dopamini za midbrain. Msingi wa NAC hupata pembejeo ya dopamine kutoka sehemu za VTA (VTA-l)6,22,23. Katika panya za kichwa, Vira-l dopamine neurons inaripotiwa ina sare, majibu ya RPE-kama yaliyopendekezwa3. Kuandika seli za VTA-l dopamine, tumeambukizwa VTA na virusi vya adeno-kuhusishwa (AAV) kwa kujielezea kwa Cre-dependent ya channelrhodopsin (AAV-DIO-ChR2) katika panya zinazoonyesha Cre recombinase chini ya mdhamini wa tyrosine hydroxylase (TH) (angalia Mbinu). Optrodes (Mtini. 2a, b) kumbukumbu majibu ya kitengo kimoja kwa machafuko ya laser ya laser (Mtini. 2c, Tini zilizopanuliwa za Takwimu. 3, 4, Kielelezo cha ziada 1). Tulipata seli za VTA-l za 27 zilizo pekee zilizo na spikes za muda mfupi za kuaminika, na kuzibainisha kama dopamine neurons.

Kielelezo 2: Shughuli za kutambuliwa kwa VTA dopamine neurons hazibadilika kwa kiwango cha malipo.
figure2

aKushoto, optrode schematic na 16 tetrode karibu 200--m-kipenyo fiber optic. Haki, mfano wa uwekaji wa optrode ndani ya VTA ya baadaye. Kiwango cha upana, 1 mm. Nyekundu, alama ya seli ya dopamine tyrosine hydroxylase; kijani, ChR2 – EYFP; njano, kuingiliana. Kwa uwekaji wote, ona Mtini wa Takwimu Iliyoongezwa. 3. b, VTA dopamini seli za spikes. Bafi nyekundu zinaonyesha kupasuka kwa kugundua na idadi ya spikes katika kupasuka kila (tazama Mbinu). Kiwango, 0.5 s, 0.5 mV. c, Mfano wa majibu ya neuron kwa vidonda vya laser vya muda wa kuongezeka. d, Kiwango kikubwa cha kupiga kasi kwa kiwango cha mchele (kwa nusu ya juu) kwa kila kiini cha VTA. Bluu, salama za seli za dopamini; zambarau, nguzo tofauti ya neurons zisizo za dopamini. Insets, mifano ya mawimbi ya wastani (voltage hasi zaidi). e, Kiwango cha kurusha (bluu; mapipa 1-min) ya VTA dopamine neuron wakati wa kazi ya majambazi. Latency (cyan) covaries zilizo na kiwango cha malipo, lakini kiwango cha kurusha haifanyi hivyo. f, Kiwango cha kukimbia kwa neurons zote za VTA (bluu, dopamine; zambarau, zisizo za dopamine; kijivu, zisizojulikana) katika vitalu vya kiwango cha chini cha malipo. Hakuna aliyeonyesha tofauti kubwa (Wilcoxon iliyosainiwa mtihani wa cheo kwa kutumia mapipa ya minara ya 1, yote P > 0.05 baada ya kusahihisha kwa kulinganisha nyingi). g, Wastani wa uwiano wa msalaba kati ya dopamini ya kupiga kiini na kiwango cha malipo huonyesha uhusiano usio muhimu. h, Uchambuzi wa kiwango cha kupiga dopamini kwenye mabadiliko ya kuzuia (muundo sawa na Kielelezo. 1d). n = 95 ongezeko la thawabu, 76 hupungua. i. Mgawanyiko wa vipindi vya kuingilia kati (ISIs, kushoto) na kupasuka kwa spike (kulia) hazibadilika kati ya vitalu vya kiwango cha juu na cha chini (za Kolmogorov-Smirnov: ISIs, 0.138, P = 0.92; kupasuka, 0.165, P = 0.63).

Picha kamili ya ukubwa

Neuroni zote za dopamine zilikuwa zinafanya kazi kwa sauti, na viwango vya chini vya kurusha (inamaanisha 7.7 Hz, masafa 3.7-12.9 Hz; ikilinganishwa na neurons zote za VTA-l zilizorekodiwa pamoja na seli za dopamine P <0.001 mtihani mmoja wa Mann-Whitney). Pia walikuwa na maumbo ya mawimbi ya mwiba wa muda mrefu (P <5 × 10-6, mtihani wa Mann-Whitney mmoja), ingawa kulikuwa na tofauti (Mtini. 2d), ambayo inathibitisha kuwa muda wa umbizo la mawimbi sio alama ya kutosha ya seli za dopamine kwenye vivo3,24. Sehemu ya tofauti ya neurons ya VTA-l (n = 38, kutoka kwa vikao sawa) na fomu fupi za mawimbi na viwango vya juu vya kurusha (> 20 Hz; maana yake ni 41.3 Hz, masafa ya 20.1-97.1 Hz) hayakujumuisha seli za dopamini. Tunadhani kwamba seli hizi za kurusha kwa kasi ni GABAergic na / au glutamatergic3,25, na uwakilishe kama 'yasiyo ya dopamine' hapa chini.

Tumeandika seli sawa za dopamini katika kazi nyingi za tabia. Vita-l l seli za dopamini ziliitikia kwa kasi kwa mara kwa mara kuingizwa kwa chakula-hopper, na kwa kasi kidogo chini wakati hizi clicks zimefanywa zaidi ya kutabirika na cues zilizopita (Extended Takwimu Fig. 5). Hii inalingana na coding ya RPE-kama coding na seli za dopamini katika kazi za Pavlovia2,3,26.

Kwa msingi wa ushahidi kutoka kwa wanyama wasio na meno, imesemwa hapo awali kwamba viwango vya dopamine vilivyobadilishwa na kipimo cha microdialysis vinatoka kwa mabadiliko ya kiwango cha kurusha cha tonic ya seli za dopamine.27 na / au uwiano wa neurons isiyo na kazi ya dopamine28. Hata hivyo, katika kazi ya majambazi, kiini cha dicamine cha tonic kinachopigwa katika kila jaribio la majaribio hakuwa tofauti na kiwango cha malipo (Mtini. 2e, g). Hakukuwa na mabadiliko makubwa katika viwango vya kupiga risasi vya seli za dopamine binafsi, au za vidonda vingine vingine vya VTA-l, kati ya vitalu vya juu na vya chini (tini. 2f, h; tazama pia ref. 29 kwa matokeo concordant katika panya ya kichwa-fasta). Hakukuwa na mabadiliko ya jumla kwa kiwango ambacho seli za dopamini zilipuka moto wa spikes (Mtini. 2i). Zaidi ya hayo, hatukuona seli yoyote za dopamini zinazogeuka kati ya nchi zinazohusika na zisizo na kazi. Uwiano wa seli za dopamini za muda zilizotumika (muda mrefu wa vipindi vya katikati) zilikuwa za chini sana, na hazibadili kati ya vitalu vya juu na vya chini (tini. 2i).

Utoto wa makadirio ya VTA-NAc ya dopamine imechunguzwa kwa kasi6,22,23, lakini-alipewa tofauti hii ya utendaji kati ya kukimbia na kutolewa-tulihakikishia kwamba sisi tulirekodi kutoka sehemu sahihi ya VTA. Vidonda vidogo vya retrograde tracer cholera toxin B (CTb) katika NAC msingi ilisababishwa na kuandika kwa kiasi kikubwa cha TH+ neurons ndani ya eneo sawa la VTA-l kama rekodi zetu za optrode (Takwimu zilizopanuliwa Takwimu. 3). Ndani ya eneo la kurekodi takriban, 21% ya TH+ seli pia ni CTb+, na hii ni uwezekano wa kuwa chini ya sehemu ya NAC msingi-projection VTA-l dopamine seli, kama sindano yetu tracer hakujaza kabisa NAC msingi. Hivyo, sampuli yetu ya n = Seli 27 za VTA zilizo na lebo za VTA (pamoja na seli nyingi ambazo hazijatiwa lebo) karibu ni pamoja na NAc ya msingi inayoonyesha neurons. Mwishowe, katika panya ya ziada tulirekodi seli mbili za lebo ya VTA-l dopamine baada ya kuingiza AAV kwa hiari kwenye kiini cha NAc (Takwimu Iliyoongezwa ya Takwimu. 3). Seli zote zilizoambukizwa nyuma zilikuwa na mifumo ya kurusha ambayo ilifanana sana na seli zingine za alama za dopamine katika mambo yote, pamoja na ukosefu wa mabadiliko ya risasi ya tonic na kiwango tofauti cha malipo (Kielelezo cha ziada 1). Tunahitimisha kuwa mabadiliko katika kivuli cha tonic VTA-l dopamine ya kukimbia sio kuwajibika kwa mabadiliko yanayohusiana na motisha katika kutolewa kwa dopamine ya forebrain.

Ufuatiliaji wa kufuatilia kwenye nyakati nyingi

Je, NAc dopamine hutolewa kiwango cha malipo ya wimbo kwa se, kama inavyoonyeshwa katika nadharia fulani30, au ni uwiano huu unaosababishwa na kushuka kwa kasi kwa kutolewa kwa dopamine ambayo ni haraka sana kutatua na microdialysis? Tulizungumzia uwezekano wa mwisho kwa misingi ya data ya voltammetry5, lakini walitaka uthibitisho kwa kutumia kipimo cha kujitegemea cha kutolewa kwa dopamine ambayo inaweza kupanua mara nyingi tofauti. Suite dLight1 ya viashiria vya maandishi ya dopamini ya maandishi yaliyotokana na maumbile yalijengwa kwa kuingiza GFP circularly permutated katika dopamine receptors D115. Kufungwa kwa dopamini husababisha ongezeko maalum la fluorescence (Mtini. 3a). Tuliingiza AAV ndani ya NAc ili kuelezea dLight1.1 (vyema vinne vya kuthibitishwa vya NAc kutoka panya tatu) au tofauti iliyo wazi dLight1.3b (sita zilizowekwa kuthibitishwa kwa NAC kutoka panya nne) na kufuatiliwa fluorescence kwa fiberometri ya fiber. Tuliona majibu ya NAC ya dopamine wazi kwa cues za malipo ya Pirolovi, sawa na VTA dopamine kivuli kinachopigwa (Kupanuliwa Data Takwimu. 5).

Kielelezo 3: Kupaka maracales ya kipimo cha dopamine.
figure3

a, Majibu ya Fluorescence ya dLight1.3b. Inset, titrations ya dopamine (n = 15 mikoa ya riba (ROI)) na noradrenaline (n = 9). Takwimu kuu, nyurotransmita zinazotumiwa kuoga (zote n = ROI 12). Yake, histamine. b, Sampuli ya bandit ikiwa ni pamoja na ishara ya kawaida ya NAc dLight1.3b (mapipa ya minara ya 1). c, dLight mabadiliko mabadiliko na mabadiliko ya kuzuia. n = 35 kiwango cha malipo huongezeka, 45 hupungua. d, Msalaba wa usawa kati ya kiwango cha malipo na chawadi. e, Mtazamo wa karibu wa sehemu ya kivuli b. Mishale: nyeusi, Katikati-pua-ndani; nyekundu nyekundu, Side-in (zawadi); bluu nyepesi, Side-in (bila malipo); nyekundu nyeusi, Chakula-bandari-ndani (thawabu); hudhurungi bluu, Chakula-bandari (bila malipo). Safu zifuatazo: makisio ya kiunganishi kinachovuja ya kiwango cha malipo; Mwanga kwa azimio la chini (dakika 1); Mwangaza kwa azimio kubwa (50 Hz, kijani kibichi; iliyochujwa-wastani wa alama tano, nyeusi); mfano maadili ya serikali (cyan); na RPEs (magenta). Baada ya majaribio kadhaa yasiyolipwa, maadili ya serikali mapema katika jaribio ni ya chini, kisha utoaji wa tuzo huibua RPE nzuri na kuambatana na ongezeko kubwa la dopamine. Majaribio yaliyofaulu ya thawabu hupunguza RPE, lakini kuongeza maadili ya serikali, ikifuatana na kuongezeka kwa dopamine. f, Muhtasari wa muda mfupi umeonyesha uhusiano wa karibu kati ya daraja na thamani, na uhusiano mdogo na RPE. g, Uhusiano wa ndani ya jaribio kati ya vigeuzi vya mfano na dLight na lagi tofauti; uwiano na thamani zote mbili na RPE ni nguvu kwa dLight kuhusu 0.3 s baadaye. h, Katika vipindi vyote, uwiano mkubwa ulikuwa mkubwa zaidi kuliko thamani ya RPE au kiwango cha malipo.

Picha kamili ya ukubwa

Kwa kazi ya majambazi, tulianza kuchunguza ishara ya dini katika pipa za minara ya 1 (Mchoro. 3b) kwa kulinganisha na microdialysis. Sisi tena tuliona uhusiano wazi kati ya NAc dopamine kutolewa na kiwango cha malipo, katika uwiano wa msalaba na uchambuzi wa mabadiliko ya kuzuia (Mtini. 3c, d). Tutafuatilia kwa karibu zaidi jinsi uhusiano huu unatokea. Badala ya kutofautiana polepole kwa dakika ya dakika, signal dLight ilionyesha kushuka kwa nguvu kwa ndani na kati ya kila jaribio (Mchoro. 3e). Tulilinganisha mabadiliko haya kwa maadili ya hali ya mara moja na RPEs inakadiriwa kutoka kwa mfano wa kuimarisha (mchakato wa uamuzi wa nusu Markov5). Kama ilivyoripotiwa hapo awali kwa kutumia voltammetry5, wakati na wakati NAC dopamine ilionyesha uwiano mkubwa na maadili ya hali (Mtini. 3f), inaonekana kama inakabiliwa ndani ya majaribio wakati malipo yaliyotarajiwa (Mtini. 3e). Pia tuliona ongezeko la muda mfupi na watoaji wa malipo yasiyo ya chini, wanaozingatia RPE (iliyochunguzwa hapa chini). Katika kila kikao cha dLight, dopamine ilionyesha uwiano mkubwa na maadili kuliko viwango vya RPE au kiwango cha malipo (Mtini. 3h, Kupanuliwa Data Takwimu. 6). Uhusiano na maadili ya serikali na RPE vilikuwa vya juu kwa heshima ya ishara ya dLight ~ 0.3 s baadaye, sawa na bakia fupi iliyosababishwa na usindikaji wa neva wa dalili na wakati wa kujibu sensa (Mtini. 3g; na voltammetry, tuliripoti bakia ya 0.4-0.5 s)5.

Kukimbia kwa Dopamini hakuelezei kutolewa

Sisi ijayo ikilinganishwa na dopamini kiini kinachopiga na kutolewa kwenye matukio ya kazi ya bandit. Vikwazo vya nje kwenye Mwanga-on, Gundua Kwenda na kulipwa Upande wa ndani (click-hopper click) kila kuondokana na kuongeza kasi ya kurusha (Mtini. 4a). Majibu haya yalionekana katika seli nyingi za dopamini (Mtini. 4c), ingawa ukubwa wa jamaa wa majibu kwa cues tofauti hutofautiana kutoka kiini hadi kiini (Kielelezo cha ziada 1). Dalili ya NAc pia ilitikia kwa haraka na kwa uaminifu kwa kila moja ya cues hizi muhimu (Mtini. 4b, c), sawa na kupigwa kwa kupasuka kwa seli za dopamini zinazoendesha dopamine kutolewa.

Kielelezo 4: Phasic VTA dopamine kurusha haina akaunti kwa NAC dopamine mienendo.
figure4

a, Shughuli iliyokaa-tukio la seli za VTA-l dopamini. Juu, rasters ya kiwiba kwa kiini moja ya mwakilishi; chini, wastani wa kiwango cha uwike (n = 29). Katika paneli zote, bendi za makosa zinaonyesha ± sem b, Tukio lililounganishwa NAc dLight. Juu, kikao cha mwakilishi; chini, wastani (n = 10), iliyowekwa kawaida kwa kilele kilichopewa majibu ya upande. Katika takwimu hii, ishara za dLight zinaonyeshwa ukilinganisha na wakati wa msingi wa 2-s unaomalizika 1 s kabla ya Center-in. Kumbuka kuongezeka (mishale) muda mfupi kabla ya Kituo-ndani na Chakula-bandari. c, Mgawanyiko wa muda wa kuchukuliwa kwa seli za dopamini (imara; n = 29), dLight (imepigwa; n = 10), kuongeza vionjo vifuatavyo (jaribio la kuchanganua ikilinganishwa na msingi, machafuko 10,000, P <0.01, kulinganisha nyingi kumerekebishwa). Kwa Mwangaza, tu latiti <1 s ni pamoja; kwa majaribio ya Side-in tu yaliyotuzwa. Latency za wastani (kutoka kwa sigmoid fit): Mwangaza-kuwasha, kurusha 152 ms, dLight 266 ms; Nenda cue, upigaji risasi 67 ms, dLight 212 ms; Kuingia ndani, kurusha 85 ms, dLight 129 ms. Seli zisizo za dopamine kawaida zilikuwa hazijali vichocheo vya alama (Takwimu Iliyoongezwa ya Takwimu 8). d, Toleo la kutolewa kwa dopamini la njia tofauti. Juu, wastani wa dopamine kivuli kurusha (n = 29); katikati, wastani dLight (n = 10); chini, voltammetry (n = 6), iliyowekwa kawaida kwa kilele cha mwitikio mfupi wa mwangaza. Paneli za kushoto, latency <1 s, kulia, latency> 2 s. Takwimu zimepangwa kwenye Light-on (solid) au Center-in (dotted); mstari mwembamba uliopigwa, latency ya wastani. Kwa latiti ndefu hakuna ongezeko la kupiga risasi karibu na Center-in, lakini dLight na voltammetry zinaonyesha ongezeko kubwa. e, Njama ya kukatawanya kulinganisha ishara za juu zilizokaa kwenye Mwanga-juu (y mhimili) au Kituo cha ndani (x mhimili). Kwa kila seli, mistari iliyounganishwa na kikao inaonyesha data ya safu tofauti za latency (<1 s,> 2 s). Kupiga risasi kwa Dopamine (juu) mara kwa mara inaonyesha majibu ya Nuru kwa majaribio ya latency fupi (uchambuzi wa njia mbili za tofauti (ANOVA), mpangilio wa mwingiliano wa latency, F = 7.47, P = 0.0008). dLight (katikati), voltammetry (chini) ishara zimepangiliwa vizuri zaidi na Center-in (njia mbili ANOVA kwa dLight: alignment × latency mwingiliano, F = 9.28, P = 0.0043). f, Dopamini inakua wakati wa mbinu, imetambulishwa kama angle ya rampu (tazama Mbinu). Mizunguko inaonyesha seli za dopamini binafsi (n = 29), vipindi vya dLight (n = 10).

Picha kamili ya ukubwa

Tuliona pia ongezeko la wazi katika kutolewa kwa NAc dopamine kama panya zilikaribia bandari ya mwanzo (kabla ya Kituo cha ndani) na bandari ya chakula (kabla ya kabla ya kuingia kwenye bandari). Hii inafanana vizuri na maandiko ya voltammetry ya kina inayoonyesha kuwa tabia za ushuhuda zinahamasishwa zinakabiliwa na ongezeko la haraka katika NAC msingi dopamine5,7,8,9,10,11. Hata hivyo, wakazi wa kiini cha VTA-l dopamine hawakuwa na ongezeko lanayofanana katika kukimbia wakati huu (Mtini. 4a; angalia Takwimu Iliyoongezwa. 7 kwa kulinganisha zaidi, ikiwa ni pamoja na seli zisizo za dopamini).

Ili kutenganisha vizuri cue-evoke, na shughuli zinazohusiana na njia, dopamine, tuligawanya majaribio kwa mafupi (<1 s) na latiti ndefu (> 2 s) (Mtini. 4d, e). Kuongezeka kwa risasi ya kiini ya dopamini mara kwa mara imefungwa kwa mwanzo wa cue saa Mwanga-juu, kwa upendeleo kwa majaribio ya muda mfupi. Wilaya zote za 25 za dopamini zilizoongezeka kwa kiwango cha juu cha kurusha baada ya Mwangaza zilikuwa zimeunganishwa vizuri na Mwanga kuliko Kituo cha ndani (Mchoro. 4e). Kwa kulinganisha, ongezeko la kutolewa kwa NAc dopamine kabla ya Kituo cha ndani haikutofautiana na kutolewa kwa dopamine ya kushawishi (kielelezo. 4d, e). Dalili za kawaida zimeongezeka kabla ya Kituo cha juu kwa majaribio ya muda mrefu (kumi kati ya vikao kumi) na kabla ya bandari ya chakula (tisa moja kati ya vikao kumi), bila kuongezeka kwa sambamba katika kupiga dopamini (Mtini. 4f).

Hatimaye tulizingatia jinsi ishara za dopamini zinazohusiana na tukio hutegemea historia ya tuzo ya hivi karibuni. Wakati wa mwanzo wa kila jaribio, risasi ya dopamine ya seli haikutegemea kiwango cha malipo (Mtini. 5a), licha ya ushawishi wa kiwango cha malipo juu ya motisha (Mtini. 5b). Baadaye, jibu la kifumbo kwa ishara ya thawabu huko Side-in ilikuwa na nguvu zaidi wakati kiwango cha malipo kilikuwa chini (Mtini. 5a), sambamba na encoding nzuri ya RPE. Wakati malipo haya yamepigwa, vikosi vya dopamini vilitengeneza kurusha, ingawa encoding ya RPE hasi ilikuwa dhaifu sana au haipo, ingawa imezingatiwa kwa kiwango cha idadi ya watu (Mchoro. 5a, bau kama seli za mtu binafsi (Kielelezo cha Takwimu Iliyoongezwa. 8). Hapo awali ilipendekezwa kuwa RPE hasi zimesimbwa wakati wa kupumzika kwa dopamine31, lakini hii ilizingatiwa katika 2 tu kati ya 29 ya neuroni za kibinafsi. Matokeo kama hayo yalipatikana ikiwa matarajio ya malipo yalikadiriwa kwa njia zingine, pamoja na modeli za ujifunzaji za msingi wa majaribio (mwigizaji-mkosoaji na Q-ujifunzaji) au kwa kuhesabu tuzo za hivi majuzi (Takwimu Iliyoongezwa ya Mtini 8).

Kielelezo 5: Historia ya mshahara huathiri VTA dopamine kivuli kurusha na NAc dopamine kutolewa tofauti.
figure5

a, Juu, viwango vilivyopigwa viwango vya seli za dopamini (n = 29) iliyokaa na Upande wa ndani, iliyogawanywa na kiwango cha malipo (tiles, zilizohesabiwa kando kwa kila seli). Kabla ya Kuingia, shughuli haitegemei matarajio ya tuzo. Baada ya majaribio ya Side-in tuzo (nyekundu) na bila malipo (bluu) huonyeshwa kando. Jibu la kubofya chakula ni kali wakati kiwango cha malipo ni kidogo, sawa na usimbuaji wa RPE nzuri. Hapo chini, sehemu ya seli za mtu binafsi za dopamine zilizo na kiwango cha kurusha ambacho hutofautiana sana na kiwango cha ujira kila wakati (changanya mtihani, P <0.01, kulinganisha nyingi kumerekebishwa). Tiki alama hapo juu zinaonyesha nyakati ambazo sehemu hii ilikuwa kubwa zaidi kuliko nafasi (binomial, P <0.01). Baada ya Upande wa ndani, uhusiano tu hasi hujaribiwa-ambayo ni uwezo wa kuweka alama kwa RPE. b, Udhibiti wa vikao kwa vikao vya kumbukumbu vya dopamini, kuonyesha athari za historia ya malipo ya hivi karibuni kwenye (logi-) latency (juu) na dopamine spiking. Kisikia zinaonyesha uzito mkubwa wa kurekebisha (t-taka, P <0.05). Wakati wa 0.5 s kabla ya kwenda kujulikana (wakati panya lazima adumishe pua thabiti kwa jaribio kuendelea) spiking ya dopamine haiathiriwi na historia ya malipo (katikati). Mabadiliko haya mara tu matokeo yatakapofunuliwa (chini; kutathmini kilele au eneo la shughuli katika 0.5 s baada ya Side-in), lakini tu kwa majaribio yaliyotuzwa. c, d, Same kama hapo juu, ila kwa dLight (kawaida na kilele cha jibu). Dopamine kutolewa kwa uaminifu mizani na kiwango cha malipo hata kabla ya upande wa ndani.

Picha kamili ya ukubwa

Dopamine kutolewa kwa upande wa ndani pia ilionyesha encoding wazi, ya muda mfupi ya RPE chanya, lakini si ya RPE hasi (Mtini. 5c, d). Mtazamo huu ulikuwa umechelewa kidogo na umetajwa kwa muda mrefu ikilinganishwa na kukimbia, kulingana na muda uliopatikana kwa kutolewa na upya tena32, lakini alibakia jambo la chini. Tofauti na kukimbia, hata hivyo, dalili za dalili mapema katika kila jaribio zilikuwa kubwa wakati majaribio ya hivi karibuni yalipatiwa (Mtini. 5c), sawa na kuweka alama ya thamani. Tuliona utegemezi huu kwenye historia ya thawabu hata wakati panya hakuwa akisonga kikamilifu, lakini alikuwa akidumisha pua kwenye bandari ya katikati wakati akingojea Go cue (Mtini. 5d). Kwa ujumla, tunaona kwamba kutolewa kwa NAC kwa dopamine kunaonyesha majibu ya kuepuka na kutarajia matarajio, na kwamba tu ya zamani inaweza kuhesabiwa vizuri na VTA-l dopamine kivuli cha kukimbia.

Majadiliano

VTA-l hutoa chanzo kikuu cha dopamine kwa msingi wa NAC6,23,24. VTA-l dopamini seli, ikiwa ni pamoja na wale mradi kwa msingi NAC, daima kuonyesha bursts RPE-encoding3,12. VST kupasuka ni wazo kuwa muhimu hasa kwa kuendesha gari NAC dopamine32, na kwa kweli tumegundua kwamba kupasuka kwa VTA kwa kuvuliwa kwa kawaida kunalingana na kutolewa kwa NAC. Hata hivyo, sisi pia tumeona mifumo inayohusiana na thamani ya NAC dopamine kutolewa ambayo haikuzalishwa na kurusha ya VTA-l dopamine seli, ama kwa muda mrefu (tonic) au mfupi (phasic) timescales. Nyingine dopamine subpopulations inaweza kubeba ishara tofauti13,33,34, na hatuwezi kukataa uwezekano wa kuwa kurusha kwa idadi ya seli za dopamine ambazo hazijarekodiwa kutoka hapa hutoa dopamine inayohusiana na thamani katika msingi wa NAc. Walakini, upigaji risasi unaohusiana na thamani haujawahi kuripotiwa kwa seli zozote za dopamine, katika anuwai anuwai ya masomo. Matokeo yetu yanaonyesha kuwa mienendo ya NAc dopamine inadhibitiwa kwa njia tofauti, kwa nyakati tofauti na kwa kazi tofauti, na kwamba kurekodi seli za dopamine ni muhimu lakini haitoshi kuelewa ishara za dopamine.35.

Kutolewa kwenye vituo vya dopamini vinaathiriwa sana na mifumo ya ndani, isiyo ya spiking36,37,38,39,40. Kwa mfano, kutolewa kwa NAC kwa dopamini kunaelekezwa na amygdala ya msingi hata wakati upepo wa VTA unazuiliwa na pharmacologically41,42. Imejulikana kwa miongo kadhaa kuwa udhibiti wa ndani wa kutolewa kwa dopamine inaweza kufikia kazi tofauti na ile ya dopamine seli ya spiking36,43, lakini hii haijaingizwa katika maoni ya kinadharia ya dopamine. Mikoa inayojitokeza ya mgawanyiko inachangia aina tofauti za maamuzi, na inaweza kuathiri kutolewa kwao kwa dopamine kulingana na mahitaji44. Inabakia kuamua ni jinsi gani udhibiti huu wa kutolewa kwa dopamine unaweza kuwa wa kawaida. Kizuizi kimoja kilichoshirikiwa na njia 3 ambazo tulipima kutolewa kwa dopamine ni kwamba zote zinaonyesha kwa kiwango cha anga cha angalau 100 µm, wakati katika vivo microscopy inaonyesha kuwa kutolewa kwa dopamine kunaweza kuwa kubwa kwa mizani ndogo sana15.

Matokeo yetu hayashiriki kuwepo kwa signal yoyote ya tonic ya dopamine ambayo inaweza kupatanisha athari za motisha za dopamine. Badala yake, mabadiliko ya dopamini ambayo yanaonekana polepole ikiwa yanapimwa polepole (pamoja na microdialysis) kutatua mabadiliko ya haraka ikiwa yanapimwa haraka (kwa voltammetry au dllight). Zaidi ya hayo, rekodi za seli za VTA za dopamini yenyewe na wengine30 kutoa ushahidi thabiti dhidi ya wazo hilo29 ambayo inabadilishwa katika toni ya dopamine ya kupiga gari ya gari ya tonic mabadiliko katika kutolewa kwa dopamine. Ingawa kurusha tonic inaweza kubadilishwa na vidonda au manipulations ya madawa ya kulevya28, hatujui mabadiliko endelevu katika kiwango cha kurusha katika kazi yoyote ya tabia. Kufyatua risasi kunaweza kushuka kwenda chini kwenye kipimo cha saa 1 wakati wa matarajio ya hafla zinazofaa45,46. Hata hivyo, kupungua hii ni kinyume cha kile kinachohitajika ili kuongeza dopamine kutolewa na matarajio ya malipo, na badala yake huzaa kufanana zaidi na mlolongo wa makosa mabaya ya utabiri wa muda mfupi47. Ijapokuwa ishara zilizohifadhiwa encoding kiwango cha malipo inayoendelea inaweza kuwa muhimu kwa hesabu30, badala ya dopamine hutoa hitilafu na thamani za haraka. Inabakia iwezekanavyo kuwa ishara za kudumu zinahesabiwa katika hatua inayofuata, kwa njia za kuashiria za kiini ambazo ziko chini ya dopamini receptors.

Vikundi vingi vimeona kutolewa kwa dopamine kama njia za panya zawadi5,7,8,9,10,11, sambamba na encoding kuongezeka kwa matarajio ya malipo. Wengine walisema kuwa njia hizi za dopamini zinaonyesha tu RPE, kwa kudhani kwamba panya husahau haraka maadili48 au kuwa na seti ya warped ya uwakilishi wa hali49. Dhana hii ya mwisho haikubaliki na uchunguzi wetu kwamba kupungua kwa kasi kunatokana na majaribio kwa majaribio kwa misingi ya matarajio ya malipo yaliyotarajiwa, kuwa na nguvu ndani ya mlolongo mfupi wa tuzo za mfululizo wakati RPE-kama majibu ya cues kuwa dhaifu (Mtini. 3e). Zaidi kwa ujumla, nadharia yoyote ambayo dopamine inatoa tu RPE (kujifunza ishara) haiwezi akaunti kwa uhusiano mzuri sana kati ya inayoendelea dopamine macho na motisha16. Msingi wa NAC hauhitajiki kwa majibu yenye mafunzo kwa hali nzuri, lakini ni muhimu hasa wakati wa kuamua kufanya kazi ya muda ili kupata thawabu50. Nac msingi dopamine inaonekana kutoa ishara muhimu muhimu ya jinsi ya thamani ni kutenga muda na jitihada za kufanya kazi5,44, ingawa ishara hii haipo katika VTA dopamine kivuli kurusha.

Mbinu

Wanyama

Taratibu zote za wanyama ziliidhinishwa na Chuo Kikuu cha Michigan au Chuo Kikuu cha California Kamati za Taasisi za San Francisco juu ya Matumizi na Utunzaji wa Wanyama. Panya wa kiume (300-500 g, ama aina ya mwitu Long-Evans au TH-Cre+ na historia ya Long-Evans52) zilihifadhiwa kwa upande wa nyuma 12: Nuru ya 12: mzunguko wa giza na kupimwa wakati wa giza. Panya zilikuwa na chakula kidogo cha kunyimwa, kupokea 15 g ya chow ya maabara ya kawaida ya maabara kila siku pamoja na malipo ya chakula wakati wa utendaji kazi. Hakuna ukubwa wa awali wa sampuli uliofanywa. Wachunguzi hawakupofushwa kugawa wakati wa majaribio na tathmini ya matokeo.

Tabia

Kujizuia na upimaji ulifanywa katika vyumba vya waendeshaji vya Med Associates vinavyodhibitiwa na kompyuta (25 cm × 30 cm kwa upana zaidi) kila moja ikiwa na ukuta wa shimo la pua-shimo tano, kama ilivyoelezewa hapo awali.5. Vikao vya kazi vya bendi vilifanya vigezo vifuatavyo: urefu wa kuzuia ulikuwa majaribio ya 35-45, kwa nasibu iliyochaguliwa kwa kila kizuizi; kushikilia kipindi kabla ya kukata Go ilikuwa 500-1,500 ms (usambazaji sare); Probabilities ya malipo ya kushoto ya kulia yalikuwa 10, 50 na 90% (kwa ajili ya electrophysiology, photometry, voltammetry na panya za microdialysis zilivyoripotiwa hapo awali5au 20, 50 na 80% (panya mpya za microdialysis).

Kiwango cha malipo sasa kinahesabiwa kutumia muda-msingi wa kuingiza-kuingiza53. Kiwango cha mshahara kiliongezeka kwa kila wakati malipo yalipokelewa, na imeshuka kwa kasi kwa kiwango kilichowekwa na parameter τ (wakati wa s kwa kiwango cha malipo hupungua kwa ~ 63%, yaani, 1-1 / e). Kwa uchambuzi wote, τ ilichaguliwa kwa misingi ya tabia ya panya, na kuongeza uwiano (hasi) kati ya kiwango cha malipo na logi (latency) kila kikao. Uhusiano kati ya dopamine ya forebrain na kiwango cha malipo haukuwa nyeti sana kwa uchaguzi huu τ (Kupanuliwa Data Takwimu. 1).

Kuweka mabadiliko ya kuzuia kama 'ongezeko' au 'kupungua' kwa kiwango cha malipo, tulilinganisha kiwango cha malipo cha kiwango cha kuvuja-jumuishi katika mwisho wa minara ya 5 kwa kiwango cha malipo cha wastani katika dakika ya kwanza ya 8 ya kuzuia.

Panya zinazotumiwa kwa umeme wa umeme na fotografia pia zilifanya kazi ya njia ya Pavlovia, katika chumba kimoja cha kufanya kazi na mwangaza wa nyumba wakati wote wa kikao. Njia tatu za ukaguzi (2 kHz, 5 kHz na 9 kHz) zilihusishwa na uwezekano tofauti wa utoaji wa chakula (ulinganifu kwa panya). Cues zilichezwa kama treni ya pips za toni (100 ms on, 50 ms off) kwa muda wote wa 2.6 s ikifuatiwa na kipindi cha kucheleweshwa kwa 500 ms. Vidokezo na uwasilishaji wa malipo uliyotabiriwa ulitolewa kwa utaratibu wa pseudorandom na muda wa kutofautisha wa majaribio (15-30 s, usambazaji sare).

Microdialysis

Upasuaji

Panya ziliwekwa katika nchi mbili na mwongozo wa cannulae (CMA, 830 9024) katika kamba na striatum. Kundi moja (n = 8) ilipokea mwongozo mmoja wa kanuni iliyolenga gamba la prelimbic na infralimbic (anteroposterior (AP) +3.2 mm, mediolateral (ML) 0.6 mm jamaa na bregma; katika ulimwengu ulio kinyume (AP +1.4, ML 1.3 na DV 1.9). Vipandikizi vyote vilikuwa vimepigwa digrii 3.4 kutoka kwa kila mmoja kwenye ndege ya rostral-caudal. Kikundi cha pili (n = 4) ilipokea kanuni moja ya mwongozo inayolenga gamba la anterior cingulate (AP +1.6, ML 0.8 na DV 0.8) na mkusanyiko mwingine wa kulenga (msingi / ganda katika ulimwengu ulio kinyume na AP +1.6, ML 1.4 na DV 5.5 (n = 2) au AP +1.6, ML 1.9 na DV 5.7 (n = 2). Pande za kupandikiza zililingana kati ya panya. Wanyama waliruhusiwa kupona kwa wiki moja kabla ya mafunzo tena.

Kemikali

Maji, methanoli, na acetonitrile kwa awamu za rununu walikuwa daraja la Burdick & Jackson HPLC, lililonunuliwa kutoka VWR (Radnor). Kemikali zingine zote zilinunuliwa kutoka kwa Sigma Aldrich isipokuwa ilivyoonyeshwa vingine. Giligili ya bandia ya ubongo (aCSF) inajumuisha 145mM NaCl, 2.68 mM KCl, 1.40 mM CaCl2, 1.01 mM MgSO4, 1.55 mM Na2HPO4 na 0.45 mM NaH2PO4, kubadilishwa pH kwa 7.4 na NaOH. Asidi ya ascorbic (250 nM ya mwisho ya mkusanyiko) iliongezwa ili kupunguza oxidation ya wachambuzi.

Mkusanyiko wa sampuli na HPLC-MS

Katika siku ya kupima, wanyama waliwekwa katika chumba cha operesheni na nyumba ya mchana. Programu ndogo ya polyacrylonitrile membrane microdialysis probes (XMUMX-mm dialysing membrane ya AN1; Hospitali) iliingizwa bilateral ndani ya mwongozo wa cannula na kuendelea kufutwa (Chemyx, Fusion 69) na aCSF saa 400 μl / min kwa 2 min ili kuruhusu usawa. Baada ya mkusanyiko wa msingi wa 90 minne ya nyumba ilizima, ikimwomba mnyama kwa upatikanaji wa kazi ya bandit. Mkusanyiko wa sampuli uliendelea katika vipindi vya muda wa 5 na sampuli zilifanywa mara moja54 na 1.5 carbonl kaboni kaboni, 100 mM; 1.5 chlorl benzoyl kloridi (2% (v / v) benzoyl kloridi katika acetonitrile); na 1.5 isl iliyochorwa isotopiki iliyochanganywa mchanganyiko wa kiwango kilichopunguzwa kwa 50% (v / v) acetonitrile iliyo na 1% (v / v) asidi ya sulfuriki, na iliyochapishwa na ACh iliyochomwa na choline (C / D / N isotopu) kwa mkusanyiko wa mwisho wa 20 nM. Mkusanyiko wa safu ya mfano ulibadilishwa kati ya saruji mbili kwa vipindi 30-s katika kila moja ya vikao 26, isipokuwa kwa kikao kimoja ambacho utando uliovunjika ulisababisha safu moja tu (jumla ya safu ya sampuli 51) Sampuli zilichambuliwa kwa kutumia mifumo ya Thermo Scientific UHPLC (Accela, au Vanquish Horizon iliingiliana na kitengo cha molekuli cha Quadrium cha mara tatu cha quadrupole kilichowekwa na uchunguzi wa HESI II ESI), ikifanya kazi katika ufuatiliaji wa athari nyingi. Sampuli tano za microlitre ziliingizwa kwenye safu ya Phenomenex-shell-biphenyl Kinetex HPLC safu (2.1 mm × 100 mm). Awamu ya rununu A ilikuwa 10mM fomu ya amonia na 0.15% asidi asidi, na awamu ya simu B ilikuwa acetonitrile. Awamu ya rununu ilifikishwa gradient ya elution kwa 450 µl / min kama ifuatavyo: awali, 0% B; Dakika 0.01, 19% B; Dakika 1, 26% B; Dakika 1.5, 75% B; Dakika 2.5, 100% B; Dakika 3, 100% B; 3.1 min, 5% B; na dakika 3.5, 5% B. Thermo Xcalibur QuanBrowser (Thermo Fisher Scientific) ilitumika kusindika na kuunganisha kilele kiatomati. Kila moja ya kilele cha 100,000 kilikaguliwa kibinafsi ili kuhakikisha ujumuishaji mzuri.

Uchambuzi

Takwimu zote za mkusanyiko wa neurochemical zilirekebishwa kwa wastani wa hatua tatu zinazohamia (y′ = [0.25 × (y−1) + 0.5y + 0.25 × (y+ 1)] na z-Rudisha kawaida katika kila kikao kuwezesha kulinganisha kati ya kikao. Kwa kila mkoa uliolengwa, correlogram msalaba ilitengenezwa kwa kila kikao na wastani wa vikao vilipangwa. Mipaka ya kujiamini ya asilimia moja ilitengenezwa kwa kila sehemu ndogo kwa kuchanganya safu ya mara moja mara 100,000 na kutoa usambazaji wa mgawo wa uwiano kwa kila kikao. Mifano nyingi za urejesho zilitengenezwa kwa kutumia kazi ya regress kwenye MATLAB, na neurochemical kama metriki ya kutofautisha na metaboli ya kitabia kama watabiri. Vigawanyo vya ukandamizaji viliamuliwa kuwa muhimu katika viwango vitatu vya alpha (0.05, 0.0005 na 0.000005), baada ya kusahihishwa kwa Bonferroni kwa kulinganisha nyingi (alpha / (kemikali 21 × mikoa 7 x 9 regressors za tabia)). Kwa uchambuzi wa data ya mabadiliko ya vizuizi ilibanwa katika nyakati za dakika 3, ikitupa sampuli iliyojumuisha wakati wa mpito.

Electrophysiology

Panya (n = 25) zilipandikizwa na viboreshaji vilivyotengenezwa kwa desturi, kila moja ikiwa na tetrode 16 (zilizojengwa kutoka kwa waya ya nichrome ya 12.5-µm, Sandvik) iliyowekwa kwenye upande wa nyuzi ya 200-µm na inaendelea hadi 500 belowm chini ya ncha ya nyuzi. Wakati wa upasuaji huo huo, tuliingiza 1 AAl AAV2 / 5-EF1a-DIO-ChR2 (H134R) -EYFP kwenye VTA ya baadaye (AP 5.6, ML 0.8, DV 7.5) au msingi wa NAc (AP 1.6, ML 1.6, DV 6.4) . Wideband (1-9,000 Hz) ishara za ubongo zilichukuliwa sampuli (sampuli 30,000 kwa s) kwa kutumia vichwa vya dijiti vya Intan. Optrode zilishushwa angalau 80 µm mwishoni mwa kila kipindi cha kurekodi. Vitengo vya kibinafsi vilitengwa nje ya mtandao kwa kutumia utekelezaji wa MATLAB wa MountainSort55 ikifuatiwa na ukaguzi wa mwongozo wa makini.

Ainisho ya

Kutambua kama kitengo cha pekee cha VTA-l kilikuwa dopaminergic (TH+), tulitumia mtihani wa latency unaohusishwa na kichocheo56. Kwa kifupi, mwishoni mwa kila kikao cha majaribio, tumeunganisha optrode kwenye diode ya laser na treni za nuru za utoaji wa mwanga wa tofauti na frequency tofauti. Kwa kitengo cha kutambuliwa kama mwanga-msikivu inahitajika kufikia kiwango cha umuhimu P <0.001 kwa treni za kunde za 5-ms na 10-ms. Tulilinganisha pia aina ndogo za mawimbi (kati ya 10 ms ya mwanzo wa mapigo ya laser) kwa wastani wa kikao; vitengo vyote vilivyoondolewa kwa mwanga vilikuwa na mgawo wa uwiano wa Pearson wa> 0.9. Neuroni za Dopamine zilirekodiwa kwa mafanikio kutoka kwa panya nne na infusions za VTA-l AAV (IM657, 1 unit; IM1002, vitengo 3; IM1003, vitengo 15; IM1037, vitengo 9) na panya moja na NAc msingi AAV (IM-1078, vitengo 2) . Upeo wa kilele ulifafanuliwa kama upana kamili-kwa-nusu-upeo wa sehemu maarufu hasi ya muundo wa wimbi la wastani wa mwiba. Neuroni za VTA ambazo hazina tagi na kiwango cha kurusha kwa kikao> 20 Hz na upana wa kilele <200 weres ziliwekwa kama seli zisizo za dopamine. Ili kuhakikisha kuwa tunalinganisha seli za dopamine na zisizo za dopamine ndani ya sehemu zile zile, tulichambua tu seli zisizo za dopamine zilizorekodiwa wakati wa vikao na angalau seli moja ya dopamine iliyotiwa macho.

Uchambuzi

Kupasuka kwa mkufu uligunduliwa na njia ya kawaida ya '80 / 160 template'57: kila wakati mwingiliano wa spike-80 wa ms au chini unatokea, hizi na spiki zinazofuata huzingatiwa kama sehemu ya kupasuka hadi kuwe na muda wa 160 ms au zaidi. Kwa kulinganisha kurusha kwa 'tonic' kwa kiwango cha malipo, spikes za dopamine zilihesabiwa kwenye mapipa ya 1-min. Kuchunguza mabadiliko ya haraka, kazi za wiani wa miiba zilijengwa na kushawishi treni za spike na kernel ya Gaussian iliyo na utofauti 20 ms. Kuamua ni kwa jinsi gani neuron ilijibu haraka ujibu uliopewa, tulitumia mapipa ya 40-ms (kuteleza kwa hatua ya 20 ms) na kutumia jaribio la kuchanganya (shufles 10,000) kwa kila wakati bin ikilinganisha kiwango cha kurusha baada ya mwanzo wa kiwango cha risasi katika 250 ms mara moja kabla ya dalili. Bin ya kwanza ambayo kiwango cha kurusha baada ya cue kilikuwa kikubwa (P <0.01, kusahihisha kwa kulinganisha mara nyingi) kubwa kuliko upigaji risasi wa kimsingi ilizingatiwa kama wakati wa kujibu majibu.

Kiwango cha kupiga kiwango cha kilele kilichukuliwa kama kiwango cha juu cha kupiga kura (Gaussian-smoothed) cha kila jaribio kwenye dirisha la 250-ms baada ya upande wa ndani kwa majaribio yaliyopatiwa, na bonde limehesabiwa kama kiwango cha chini cha kupiga risasi kwenye dirisha la 2, kuanzia sekunde moja baada ya upande wa ndani kwa ajili ya majaribio yasiyopatiwa.

Ili kuhesabu angle ya rampani wakati wa tabia za mbinu, tuliboresha viwango vya kurusha vya kutafuta na kernel ya 50-ms Gaussia, iligundua kiwango cha juu / cha chini cha ishara iliyosababisha kwenye dirisha la 0.5 kabla ya kila tukio (katikati au kwenye bandari ya chakula ) na kupima angle iliyosainiwa kuunganisha extrema mbili. Ili kulinganisha viwango vya kukimbia kwenye vitalu vya 'high' na 'chini' za malipo, kwa kila kikao tumefanya mgawanyiko wa wastani wa wastani wa kiwango cha malipo ya kuvuja-jumuishi katika kila kizuizi.

Vipimo vya voltammetry na computational

Matokeo ya haraka yaliyotokana na voltammetry yalionyeshwa hapa data ya reanalyse iliyotolewa kwa undani5. Makadirio ya ndani ya majaribio ya makosa ya hali na malipo ya utabiri ya malipo yalitolewa kwa kutumia nusu ya Markov mchakato wa uamuzi wa kuimarisha mfano wa kujifunza, kama ilivyoelezwa hapo awali5.

Photometri

Tulitumia mbinu ya virusi ili kuelezea sensorer ya dopamine ya kifaa yenye maumbile ya kizazi15. Chini ya anesthesia ya isoflurane, 1 μl ya AAV9-CAG-dLight (1 × 1012 genomes ya virusi kwa ml; Msingi wa vector wa UC Davis) polepole (100 nl / min) aliingizwa (Nanoject III, Drummond) kupitia micropipette ya glasi ya 30-inm kwenye sehemu ya ndani ya nchi (AP: 1.7 mm, ML: 1.7 mm, DV: -7.0 mm). Wakati wa upasuaji huo nyuzi za macho (msingi wa 400-µm, kipenyo cha jumla cha 430-µm) kilichoambatanishwa na feri ya chuma (Doric) ziliingizwa (kina cha kulenga 200 higherm juu kuliko AAV) na kuimarishwa mahali. Takwimu zilikusanywa> wiki tatu baadaye, kuruhusu uwasilishaji wa dLight.

Kwa msisimko wa dLight bluu (470 nm) na zambarau (405 nm; kudhibiti) LED zilibadilishwa kwa sinusoidally kwa masafa tofauti (211 Hz na 531 Hz, mtawaliwa58). Ishara zote za uchochezi na chafu zilizopita kupitia vichungi vya minicube (Doric) na fluorescence nyingi ilipimwa na kigunduzi cha femtowatt (Newport, Model 2151) sampuli kwa 10 kHz. Demodulation ilitoa ishara tofauti za 470 nm (dopamine) na 405 nm (control), ambazo ziliokolewa kwa kila mmoja kupitia mraba wa mraba58. Ishara ya fluorescence ya fraction (dF/F) ndipo ilifafanuliwa kama (470-405_fit) / 405_fit. Kwa uchambuzi wote ishara hii ilipunguzwa hadi 50 Hz na ikasafishwa na kichujio cha wastani chenye alama tano. Kwa uwasilishaji wa ishara za 470 nm na 405 nm kando, angalia Takwimu Iliyoongezwa ya Takwimu. 7.

Takwimu kutoka kwa kuwekwa kwa nyuzi za optic zilijumuishwa katika uchambuzi kama ncha ya fiber ilikuwa katika NAc, na majibu ya fluorescence kwa angalau moja cue kazi alikuwa na z- alama ya> 1. Vigezo hivi viliondoa panya moja, na ikatoa panya tatu / uwekaji manne (IM1065-kushoto, IM1066-pande mbili, IM1089-kulia) kwa dLight1.1, na panya wanne / uwekaji sita (IM1088-pande mbili, IM1105-kulia, IM1106-nchi mbili, IM1107-kulia) kwa dLight1.3b. Matokeo kama hayo yalipatikana kwa dLight1.1 na dLight1.3 (Iliyoongezwa Takwimu Mtini. 7), hivyo data ziliunganishwa.

Ili kuhesabu angle ya barabara wakati wa tabia za mbinu, tuliona upeo / kiwango cha chini cha ishara iliyosababisha kwenye dirisha la 0.5 kabla ya kila tukio (katikati au kwenye bandari ya chakula) na kupima angle iliyosainiwa inayounganisha extrema mbili.

Uhusiano na Masi maalum ya dLight1.3b

Kipimo cha vitro kilifanyika kama ilivyoelezwa hapo awali15. Kwa kifupi, seli za HEK293T (ATCC CRL # 1573) zimepelekwa na kuambukizwa na plasmids encoding dlight1.3b inayotokana na mtetezi wa CMV, na kuosha na HBSS (Life Technologies) iliyoongezewa na Ca2+ (4mM) na Mg2+ (2 mM) kabla ya kufikiria. Upigaji picha ulifanywa kwa kutumia lengo la 40 × msingi wa mafuta kwenye darubini ya kuficha ya Zeiss Observer LSN710 na 488 nm / 513 nm (uchochezi / chafu) wavelengths. Kwa kujaribu majibu ya taa ya taa, senototransmitters zilitumika moja kwa moja kwenye umwagaji wakati wa upigaji picha wa muda, katika majaribio mawili ya kujitegemea. Vitambulisho vya dopamine na noradrenaline vilipatikana kwa kufanya upunguzaji wa mfululizo mara kumi kufikia viwango nane tofauti. Neurotransmitters zingine zote zilijaribiwa kwa viwango vitatu vya mlolongo (100 nM, 1 µM na 10 µM). Mkusanyiko wote wa neurotransmitter ulipatikana kwa kupunguzwa kutoka kwa mkusanyiko wa hisa ya 1mM katika HBSS, iliyoandaliwa safi. Ukali wa umeme mkali kutoka kwa upigaji picha uliopotea ulihesabiwa juu ya Fiji; kila ROI ilichorwa kwa mikono kwenye utando wa seli za kibinafsi. Mabadiliko ya zizi la umeme (ΔF/F) ilihesabiwa kama F kilele (wastani wa kiwango cha umeme wa muafaka nne) - F basal (kiwango cha wastani cha fluorescence cha muafaka nne kabla ya kuongezea ligands) /F basal. Grafu na uchambuzi wa takwimu zilifanywa kwa kutumia GraphPad Prism 6. Vipengee vya data vilipatiwa kwa safu ya kisheria maalum ya kisheria inayofaa kupata Kd maadili. Katika viwanja vya sanduku-na-whisker, sanduku linashughulikia ukubwa wa 25% hadi 75% na whiskers hupanua kutoka chini hadi maadili ya juu.

Muhtasari wa taarifa

Maelezo zaidi juu ya kubuni ya utafiti inapatikana katika Muhtasari wa Taarifa ya Utafiti wa Hali zilizounganishwa na karatasi hii.

Upatikanaji wa data

Virusi vya AAV.Synapsin.dLight1.3b kutumika katika utafiti huu imewekwa na Addgene (hapana 125560; http://www.addgene.org). Takwimu zote zitapatikana kupitia Utafiti wa Kushirikiana katika wavuti ya kushiriki data ya Neuroscience (https://doi.org/110.6080/K0VQ30V9).

Kanuni ya upatikanaji

Msimbo wa MATLAB wa kawaida unapatikana kwa ombi kutoka kwa JDB

Maelezo ya ziada

Maelezo ya Mchapishaji: Hali ya Springer inabakia neutral kuhusiana na madai ya mamlaka katika ramani zilizochapishwa na ushirika wa taasisi.

Marejeo

  1. 1.

    Schultz, W., Dayan, P. & Montague, PR Sehemu ndogo ya utabiri na thawabu. Bilim 275, 1593-1599 (1997).

  2. 2.

    Pan, WX, Schmidt, R., Wickens, JR & Hyland, seli za BI Dopamine hujibu kwa matukio yaliyotabiriwa wakati wa hali ya kawaida: ushahidi wa athari za ustahiki katika mtandao wa ujifunzaji wa tuzo. J. Neurosci. 25, 6235-6242 (2005).

  3. 3.

    Cohen, JY, Haesler, S., Vong, L., Lowell, BB & Uchida, N. Ishara maalum za aina ya Neuron kwa malipo na adhabu katika eneo la sehemu ya ndani. Nature 482, 85-88 (2012).

  4. 4.

    Steinberg, EE et al. Kiungo cha causal kati ya makosa ya utabiri, neurons ya dopamine na kujifunza. Nat. Neurosci. 16, 966-973 (2013).

  5. 5.

    Hamid, AA et al. Mesolimbic dopamine inaashiria thamani ya kazi. Nat. Neurosci. 19, 117-126 (2016).

  6. 6.

    Saunders, BT, Richard, JM, Margolis, EB & Janak, PH Dopamine neurons huunda vichocheo vyenye hali ya Pavlovia na mali ya uhamasishaji iliyoainishwa na mzunguko. Nat. Neurosci. 21, 1072-1083 (2018).

  7. 7.

    Phillips, PE, Stuber, GD, Heien, ML, Wightman, RM & Carelli, kutolewa kwa RM Subsecond dopamine kunakuza utaftaji wa cocaine. Nature 422, 614-618 (2003).

  8. 8.

    Roitman, MF, Stuber, GD, Phillips, PE, Wightman, RM & Carelli, RM Dopamine inafanya kazi kama moduli ndogo ya kutafuta chakula. J. Neurosci. 24, 1265-1271 (2004).

  9. 9.

    Wassum, KM, Ostlund, SB & Maidment, NT Phasic mesolimbic dopamine kuashiria hutangulia na kutabiri utendaji wa kazi ya utaratibu wa hatua iliyoanzishwa. Biol. Psychiatry 71, 846-854 (2012).

  10. 10.

    Howe, MW, Tierney, PL, Sandberg, SG, Phillips, PE & Graybiel, AM Ishara ya dopamine ya muda mrefu katika ishara ya striatum ukaribu na thamani ya thawabu za mbali. Nature 500, 575-579 (2013).

  11. 11.

    Syed, EC et al. Maumbo ya kuanzishwa kwa vitendo macholimbic dopamine encoding ya tuzo za baadaye. Nat. Neurosci. 19, 34-36 (2016).

  12. 12.

    Morris, G., Nevet, A., Arkadir, D., Vaadia, E. & Bergman, H. Midbrain dopamine neurons husimba maamuzi kwa hatua ya baadaye. Nat. Neurosci. 9, 1057-1063 (2006).

  13. 13.

    da Silva, JA, Tecuapetla, F., Paixão, V. & Costa, RM Dopamine shughuli za neuron kabla ya milango ya uanzishaji wa hatua na huimarisha harakati za siku zijazo. Nature 554, 244-248 (2018).

  14. 14.

    Fiorillo, CD, Tobler, PN & Schultz, W. Uwekaji wa alama ya uwezekano wa malipo na kutokuwa na uhakika na dopamine neurons. Bilim 299, 1898-1902 (2003).

  15. 15.

    Patriarchi, T., Cho, JR, Merten, K., Howe, MW, na al. Imaging ya neuronal ya dopamine mienendo yenye sensorer zilizosababishwa na maumbile. Bilim 360, eaat4422 (2018).

  16. 16.

    Salamone, JD & Correa, M. Kazi za kushangaza za kuhamasisha ya dopamine ya mesolimbic. Neuron 76, 470-485 (2012).

  17. 17.

    Schultz, W. Predictive malipo ya ishara ya dopamine neurons. J. Neurophysiol. 80, 1-27 (1998).

  18. 18.

    Garris, PA & Wightman, RM Kinetics tofauti hutawala usafirishaji wa dopaminergic katika amygdala, gamba la mbele, na striatum: utafiti wa vivo voltammetric. J. Neurosci. 14, 442-450 (1994).

  19. 19.

    Frank, MJ, Doll, BB, Oas-Terpstra, J. & Moreno, F. Jeni la Prefrontal na jeni la dopaminergic linatabiri tofauti za mtu binafsi katika uchunguzi na unyonyaji. Nat. Neurosci. 12, 1062-1068 (2009).

  20. 20.

    St Onge, JR, Ahn, S., Phillips, AG & Floresco, mabadiliko ya SB Dynamic katika dopamine efflux kwenye gamba la upendeleo na mkusanyiko wa kiini wakati wa uamuzi wa msingi wa hatari. J. Neurosci. 32, 16880-16891 (2012).

  21. 21.

    Bartra, O., McGuire, JT & Kable, JW Mfumo wa uthamini: uchambuzi-msingi wa meta-uchambuzi wa majaribio ya BOLD fMRI inayochunguza uhusiano wa neva wa dhamana ya kibinafsi. NeuroImage 76, 412-427 (2013).

  22. 22.

    Ikemoto, S. Dopamine malipo ya mzunguko: mifumo miwili ya makadirio kutoka midbrain ya mviringo hadi tata ya kiini ya accumcums-ya kawaida ya tubercle. Resin ya ubongo. Resin ya ubongo. Ufu. 56, 27-78 (2007).

  23. 23.

    Kibretoni, JM et al. Michango ya uhusiano na ramani ya dopamine ya eneo la kijiji na neurons za GABA kwa lengo linalojitokeza katika panya. J. Comp. Neurol. (2018).

  24. 24.

    Isipokuwa, MA, Magill, PJ & Bolam, JP Uniform kolinesterasi ya dopamini neurons katika eneo la sehemu ya sehemu ya ndani na vichocheo vya kuchukiza. Bilim 303, 2040-2042 (2004).

  25. 25.

    Morales, M. & Margolis, EB Ventral tegmental eneo: heterogeneity ya seli, unganisho na tabia. Nat. Mchungaji Neurosci. 18, 73-85 (2017).

  26. 26.

    Morris, G., Arkadir, D., Nevet, A., Vaadia, E. & Bergman, H. Coincident lakini ujumbe tofauti wa midbrain dopamine na neuroni zenye nguvu za kuzaa. Neuron 43, 133-143 (2004).

  27. 27.

    Floresco, SB, Magharibi, AR, Ash, B., Moore, H. & Grace, AA moduli tofauti ya kupigwa kwa neuron ya dopamine inasimamia tofauti ya usambazaji wa dopamine ya tonic na phasic. Nat. Neurosci. 6, 968-973 (2003).

  28. 28.

    Neema, AA Uharibifu wa mfumo wa dopamini katika pathophysiolojia ya schizophrenia na unyogovu. Nat. Mchungaji Neurosci. 17, 524-532 (2016).

  29. 29.

    Cohen, JY, Amoroso, MW & Uchida, N. Serotonergic neurons huashiria malipo na adhabu kwa nyakati nyingi. eLife 4, e06346 (2015).

  30. 30.

    Niv, Y., Daw, N. & Dayan, P. Jinsi ya kufanya kazi haraka: nguvu ya majibu, motisha na dopamine ya tonic. Ushauri. Neural Inf. Mchakato. Syst. 18, 1019 (2006).

  31. 31.

    Bayer, HM, Lau, B. & Glimcher, PW Takwimu za treni za midbrain dopamine neuron spike in the primate woke. J. Neurophysiol. 98, 1428-1439 (2007).

  32. 32.

    Chergui, K., Suaud-Chagny, MF & Gonon, F. Uhusiano usiofaa kati ya mtiririko wa msukumo, kutolewa kwa dopamine na kuondoa dopamine kwenye ubongo wa panya kwenye vivo. Neuroscience 62, 641-645 (1994).

  33. 33.

    Parker, NF et al. Kipawa na chaguo la kuchagua katika vituo vya midbrain ya dopamine neurons inategemea lengo la kuzaa. Nat. Neurosci. 19, 845-854 (2016).

  34. 34.

    Menegas, W., Babayan, BM, Uchida, N. & Watabe-Uchida, M. Uanzishaji wa kinyume na vielelezo vya riwaya katika ishara ya dopamine katika striatum ya ndani na ya nyuma katika panya. eLife 6, e21886 (2017).

  35. 35.

    Trulson, ME Kurekodi mara kwa mara ya neurons kubwa ya nigra na kutolewa voltammetric ya dopamine katika caudate ya paka tabia. Resin ya ubongo. Bull. 15, 221-223 (1985).

  36. 36.

    Glowinski, J., Chramram, A., Romo, R. & Barbeito, L. Udhibiti wa Presynaptic wa usafirishaji wa dopaminergic kwenye striatum. Kiini. Mol. Neurobiol. 8, 7-17 (1988).

  37. 37.

    Zhou, FM, Liang, Y. & Dani, JA Shughuli inayoweza kusonga ya nikotini ya cholinergic inasimamia kutolewa kwa dopamine kwenye striatum. Nat. Neurosci. 4, 1224-1229 (2001).

  38. 38.

    Threlfell, S. et al. Kuondolewa kwa dopamine ya tumbo inasababishwa na shughuli zinazofananishwa na interneurons ya cholinergic. Neuron 75, 58-64 (2012).

  39. 39.

    Cachope, R. et al. Utekelezaji wa kuchagua wa interneurons ya cholinergic huongeza kutolewa kwa dopamine ya kutosha: kuweka tone kwa usindikaji wa malipo. Ripoti Cell 2, 33-41 (2012).

  40. 40.

    Sulzer, D., Cragg, SJ & Rice, ME Striatal dopamine neurotransmission: udhibiti wa kutolewa na kuchukua. Basal Ganglia 6, 123-148 (2016).

  41. 41.

    Floresco, SB, Yang, CR, Phillips, AG & Blaha, CD ya kusisimua ya amygdala ya msingi huamsha glukosi ya tegemezi inayotegemea receptor ya dopamine katika kiini cha mkusanyiko wa panya iliyosafirishwa. Eur. J. Neurosci. 10, 1241-1251 (1998).

  42. 42.

    Jones, JL et al. Basolateral amygdala modulates terminal dopamine kutolewa katika kiini accumbens na hali ya kukabiliana. Biol. Psychiatry 67, 737-744 (2010).

  43. 43.

    Schultz, W. Majibu ya midbrain ya dopamine neurons kwenye tamaa ya tabia ya kuchochea katika tumbili. J. Neurophysiol. 56, 1439-1461 (1986).

  44. 44.

    Berke, JD Dopamine ina maana gani? Nat. Neurosci. 21, 787-793 (2018).

  45. 45.

    Bromberg-Martin, ES, Matsumoto, M. & Hikosaka, O. Tofauti ya shughuli za kutazamia na phasic katika habenula ya baadaye na dopamine neurons. Neuron 67, 144-155 (2010).

  46. 46.

    Pasquereau, B. & Turner, RS Dopamine neurons husimba makosa katika kutabiri harakati za kuchochea harakati. J. Neurophysiol. 113, 1110-1123 (2015).

  47. 47.

    Fiorillo, CD, Newsome, WT & Schultz, W. Usahihi wa muda wa utabiri wa thawabu katika neurons za dopamine. Nat. Neurosci. 11, 966-973 (2008).

  48. 48.

    Morita, K. & Kato, A. Kupanda kwa kasi kwa dopamine kunaweza kuonyesha ujifunzaji wa uboreshaji wa kusahau na kusahau katika mizunguko ya gangli ya bas-gangal. Mbele. Viwanja vya Neural 8, 36 (2014).

  49. 49.

    Gershman, SJ Dopamine ramps ni matokeo ya makosa ya utabiri wa malipo. Neural Comput. 26, 467-471 (2014).

  50. 50.

    Nicola, SM Njia ya kubadilika ya hypothesis: kuunganisha jitihada na ufafanuzi wa kujibu kwa jukumu la nucleus accumbens dopamine katika uanzishaji wa tabia ya kutafuta malipo. J. Neurosci. 30, 16585-16600 (2010).

  51. 51.

    Paxinos, G. & Watson, C. Ubongo wa Panya katika Wilaya za Stereotaxic 5th edn (Elimu ya Elsevier, 2005).

  52. 52.

    Witten, IB et al. Mipangilio ya panya ya kupiga marufuku: zana, mbinu, na programu ya optogenetic kwa kuimarishwa kwa dopamini. Neuron 72, 721-733 (2011).

  53. 53.

    Sugrue, LP, Corrado, GS & Newsome, tabia inayofanana ya WT na uwakilishi wa thamani kwenye gamba la parietali. Bilim 304, 1782-1787 (2004).

  54. 54.

    Wong, JM et al. Disolidi ya kloridi ya benzoyl na chromatography ya kioevu-spectrometry ya molekuli kwa metabolomia inayolengwa ya neurochemicals katika sampuli za kibiolojia. J. Chromatogr. A 1446, 78-90 (2016).

  55. 55.

    Chung, JE et al. Njia kamili ya automatiska ya kuchaguliwa. Neuron 95, 1381-1394 (2017).

  56. 56.

    Kvitsiani, D. et al. Tabia ya tofauti ya mitindo na mitandao ya aina mbili za interneuron katika kanda ya prefrontal. Nature 498, 363-366 (2013).

  57. 57.

    Neema, AA & Bunney, BS Udhibiti wa muundo wa kurusha katika nigral dopamine neurons: kupasuka kwa risasi. J. Neurosci. 4, 2877-2890 (1984).

  58. 58.

    Lerner, TN na al. Uchunguzi wa ubongo wa ubongo unaonyesha habari tofauti zinazoendeshwa na subcircuti za SNC za dopamini. Kiini 162, 635-647 (2015).

Pakua kumbukumbu

Shukrani

Tunamshukuru P. Dayan, H. Fields, L. Frank, C. Donaghue na T. Faust kwa maoni yao juu ya toleo la awali la maandiko, na V. Hetrick, R. Hashim na T. Davidson kwa msaada wa kiufundi na ushauri. Kazi hii iliungwa mkono na Taasisi ya Taifa ya Dhuluma ya Dawa, Taasisi ya Taifa ya Afya ya Akili, Taasisi ya Taifa ya Matatizo ya Neurological na Stroke, Chuo Kikuu cha Michigan, Ann Arbor, na Chuo Kikuu cha California, San Francisco.

Maelezo ya mshauri

Nature shukrani Margaret Rice na mkaguzi mwingine asiyejulikana kwa ajili ya mchango wao kwa mapitio ya rika ya kazi hii.

Maelezo ya Mwandishi

  1. Waandishi hawa walichangia sawa: Ali Mohebi, Jeffrey R. Pettibone

Misimamo

  1. Idara ya Neurology, Chuo Kikuu cha California, San Francisco, San Francisco, CA, USA

    • Ali Mohebi
    • , Jeffrey R. Pettibone
    •  & Joshua D. Berke

  2. Idara ya Neuroscience, Chuo Kikuu cha Brown, Providence, RI, USA

    • Arif A. Hamid

  3. Idara ya Kemia, Chuo Kikuu cha Michigan, Ann Arbor, MI, USA

    • Jenny-Marie T. Wong
    •  & Robert T. Kennedy

  4. Mpango wa Mafunzo ya Neuroscience, Chuo Kikuu cha California, San Francisco, San Francisco, CA, USA

    • Leah T. Vinson
    •  & Joshua D. Berke

  5. Idara ya Biolojia na Madawa ya Masi, Shule ya Matibabu, Chuo Kikuu cha California, Davis, Davis, CA, USA

    • Tommaso Patriarchi
    •  & Lin Tian

  6. Taasisi ya Ushauri wa Neurosciences na Kavli Taasisi ya Neuroscience ya Msingi, Chuo Kikuu cha California, San Francisco, San Francisco, Marekani

    • Joshua D. Berke

Michango

AM alifanya na kuchambuliwa electrophysiolojia na photometry, na kutumika mfano wa kompyuta. JRP ilifanya na kuchambua microdialysis kwa msaada kutoka J.-MTW na usimamizi na RTKAAH ilianzisha kazi ya tabia na kuanzisha photometry awali, na kufanya voltammetry. LTV ilitumia kufuatilia upya na uchambuzi. TP na LT ilianzisha sensor dLight na ujuzi wa pamoja. JDB ilitengeneza na kusimamia utafiti, na iliandika waraka.

Mashindano ya maslahi ya

Waandishi hutangaza maslahi yoyote ya mashindano.

Mwandishi mwandishi

Mawasiliano kwa Joshua D. Berke.