డీకోడింగ్ నాడ్యూల్ సర్క్యుట్స్ దట్ కంట్రోల్ కంట్రోల్ కంపల్సివ్ సుక్రోజ్ సీకింగ్ (2015) (BINGE MECHANISM)

వివోలో VTA కి మోనోసినాప్టిక్ ఇన్‌పుట్‌ను అందించే LH న్యూరాన్‌లను గుర్తించడానికి మరియు స్వేచ్ఛగా కదిలే ప్రవర్తనల సమయంలో వాటి కార్యాచరణను గమనించడానికి, LH న్యూరాన్‌లలో ఛానల్‌రోడాప్సిన్ -2 (ChR2) ను ఎన్నుకోవటానికి డ్యూయల్-వైరస్ వ్యూహాన్ని ఉపయోగించాము, VTA కి మోనోసినాప్టిక్ ఇన్‌పుట్‌ను అందిస్తుంది.గణాంకాలుఎ మరియు S1). మేము అడెనో-అనుబంధ వైరల్ వెక్టర్ (AAV) ను ఇంజెక్ట్ చేసాము₅) ChR2-eYFP ని క్రీ-రీకంబినేస్-ఆధారిత డబుల్-విలోమ ఓపెన్ రీడింగ్ ఫ్రేమ్ (DIO) లో మోసుకెళ్ళి స్థానిక సోమాటాకు సోకేలా LH లోకి నిర్మిస్తుంది మరియు క్రీ-రీకాంబినేస్‌ను VTA లోకి తీసుకువెళ్ళే రెట్రోగ్రేడ్లీ ట్రావెలింగ్ హెర్పెస్ సింప్లెక్స్ వైరస్ (HSV) ను ఇంజెక్ట్ చేసింది. VTA కి మోనోసినాప్టిక్ ఇన్పుట్ను అందించే LH న్యూరాన్లలో ఆప్సిన్ మరియు ఫ్లోరోఫోర్ వ్యక్తీకరణను ఎంపిక చేసిన తరువాత పున omb సంయోగం అనుమతించింది. మా విధానాన్ని ధృవీకరించడానికి, మేము LH కలిగి ఉన్న క్షితిజ సమాంతర మెదడు ముక్కలలో ఎక్స్ వివో టోల్-సెల్ ప్యాచ్-క్లాంప్ రికార్డింగ్‌లను ప్రదర్శించాము మరియు ChR2-eYFP ను వ్యక్తీకరించే న్యూరాన్‌ల నుండి రికార్డ్ చేశాము, అలాగే ChR2-eYFP ప్రతికూలంగా ఉన్న పొరుగు LH న్యూరాన్‌ల నుండి రికార్డ్ చేసాము (మూర్తి 1బి). కాంతి-పల్స్ ప్రారంభం నుండి చర్య సంభావ్యత యొక్క గరిష్ట స్థాయికి కొలుస్తారు, తేలికపాటి ప్రేరేపిత స్పైక్ లాటెన్సీలు 3–8 ms (మూర్తి 1సి). రికార్డ్ చేయని (ChR2- నెగటివ్) కణాలు ఏవీ ఫోటోస్టిమ్యులేషన్ (n = 14) కు ఉత్తేజకరమైన ప్రతిస్పందనలను చూపించలేదని మేము కనుగొన్నాము. మూర్తి 1సి), ChR2- వ్యక్తీకరించే కణాలకు సామీప్యత ఉన్నప్పటికీ.

వివోలో ఆప్టోజెనెటిక్లీ మెడియేటెడ్ ఫోటో ఐడెంటిఫికేషన్ చేయడానికి, సుక్రోజ్-కోరుకునే పని సమయంలో న్యూరానల్ కార్యాచరణను రికార్డ్ చేయడానికి ఒక ఆప్ట్రోడ్‌ను LH లోకి అమర్చారు. అదే రికార్డింగ్ సెషన్‌లో, ChR2- వ్యక్తీకరించే LH-VTA న్యూరాన్‌లను గుర్తించడానికి మేము ఫోటోస్టిమ్యులేషన్ యొక్క అనేక నమూనాలను అందించాము (గణాంకాలుడి మరియు S1). ప్రకాశానికి ప్రతిస్పందనగా కాల్పుల రేటులో సమయం-లాక్ చేసిన మార్పును ప్రదర్శించే అన్ని ఎల్హెచ్ న్యూరాన్లలో ఉత్తేజిత ఫోటోస్పోన్స్ లేటెన్సీల పంపిణీని మేము పరిశీలించాము మరియు బిమోడల్ పంపిణీని గమనించాము (మూర్తి 1ఇ). వివో రికార్డింగ్‌లో న్యూరాన్‌ల జనాభాను 3–8 ఎంఎస్‌ల పరిధిలో లాటెన్సీలతో గమనించాము. మేము ఎక్స్ వివోను రికార్డ్ చేసినప్పుడు ChR2- ఎక్స్ప్రెస్సింగ్ LH-VTA న్యూరాన్లలో కనిపించే జాప్యం పరిధికి ఇది సమానంగా ఉంటుంది. మేము ఈ యూనిట్లను “టైప్ 1” యూనిట్లు (గణాంకాలుసి, 1 ఇ, మరియు 1 ఎఫ్). అదనంగా, cells100 ms ఫోటోస్పోన్స్ లేటెన్సీలతో కణాల ప్రత్యేక జనాభా ఉంది (గణాంకాలుE మరియు 1G), మరియు మేము ఈ “టైప్ 2” యూనిట్లను పిలిచాము. LH-VTA న్యూరాన్ల యొక్క ఫోటోస్టిమ్యులేషన్‌కు ప్రతిస్పందనగా నిరోధించబడిన న్యూరాన్‌లను కూడా మేము గమనించాము (మూర్తి ఎస్ 2), మరియు మేము ఈ “టైప్ 3” యూనిట్లను పిలిచాము. మేము చర్య సంభావ్య వ్యవధిని (శిఖరం నుండి పతనానికి కొలుస్తారు) మరియు టైప్ 1 మరియు టైప్ 2 యూనిట్ల కాల్పుల రేటుతో పాటు ఫోటోస్పోన్స్ చూపించని వాటితో పోల్చాము (మూర్తి 1H). రకం 1 యొక్క చర్య సంభావ్య వ్యవధుల పంపిణీ (మూర్తి 1I) మరియు టైప్ 2 (మూర్తి 1టైప్ 1 యూనిట్లలో ఎక్కువ భాగం 500 μs (84%; n = 16/19, ద్విపద పంపిణీ, p = 0.002) కన్నా తక్కువ చర్య సంభావ్య వ్యవధిని J) యూనిట్లు చూపుతాయి.

టైప్ 1 యూనిట్లు ChR2 ఎక్స్‌ప్రెస్ (కోహెన్ మరియు ఇతరులు, 2012, ng ాంగ్ మరియు ఇతరులు, 2013) గా వర్గీకరించడానికి ప్రామాణిక ప్రమాణాలకు సరిపోతున్నప్పటికీ, టైప్ 2 యూనిట్ల యొక్క ఎక్కువ జాప్యం ఫోటోస్పోన్స్ ChR2- వ్యక్తీకరించే న్యూరాన్‌లను సూచిస్తుందా అనేది అస్పష్టంగా ఉంది. ఫోటోస్టిమ్యులేషన్‌కు మరింత నెమ్మదిగా, లేదా ఈ ప్రభావం నెట్‌వర్క్ కార్యాచరణ వల్ల జరిగిందా. ChR2- ఎక్స్ప్రెస్సింగ్ (టైప్ 1) LH న్యూరాన్స్ ప్రాజెక్ట్ నేరుగా VTA కి ఇవ్వబడినందున, టైప్ 2 న్యూరాన్లు VTA నుండి అభిప్రాయాన్ని స్వీకరిస్తున్నాయి (మూర్తి 1K). మరొక అవకాశం ఏమిటంటే టైప్ 2 న్యూరాన్లు టైప్ 1 న్యూరాన్ల నుండి ఆక్సాన్ అనుషంగికల ద్వారా సక్రియం చేయబడ్డాయి (మూర్తి 1L). ఈ రెండు సర్క్యూట్ మోడళ్ల మధ్య తేడాను గుర్తించడానికి, మేము LH లోని ఫోటో ఐడెంటిఫికేషన్‌తో కలిపి VTA ని నిరోధించాము.

మా సర్క్యూట్ మోడళ్ల ఆధారంగా, ChR2- ఎక్స్‌ప్రెస్సింగ్ LH న్యూరాన్‌ల యొక్క ఫోటోస్పోన్‌లపై దూర నిరోధం ప్రభావం చూపదని మేము ఆశించాము. ఏదేమైనా, ఫోటోస్పోన్సివ్ అయితే, వ్యక్తీకరించకపోతే, LH న్యూరాన్లు VTA నుండి వచ్చిన అభిప్రాయంపై ఆధారపడతాయి, ఇవి ప్రకాశానికి సమయం-లాక్ చేసిన ప్రతిస్పందనను పొందుతాయి (మూర్తి 1K), VTA నిరోధం మీద ఈ న్యూరాన్లలో ఫోటోస్పోన్స్ యొక్క అటెన్యుయేషన్ను మేము ఆశించాము. మేము పైన చెప్పినట్లుగా LH-VTA కణాలలో ChR2 ను వ్యక్తపరిచాము, కాని ఈసారి VTA లో మెరుగైన హలోర్‌హోడాప్సిన్ 3.0 (NpHR) ను కూడా వ్యక్తం చేశాము మరియు LH లోని ఆప్ట్రోడ్‌తో పాటు VTA లో ఆప్టిక్ ఫైబర్‌ను అమర్చాము (మూర్తి 2ఎ). మేము మూడు యుగాలకు LH లో ఒకే బ్లూ-లైట్ ప్రకాశం నమూనాలను పంపిణీ చేసాము, కాని రెండవ యుగంలో పసుపు కాంతితో VTA ని ఫోటోఇనిబిట్ చేసాము (మూర్తి 2ఎ).

టైప్ 1 యూనిట్ల యొక్క ఫోటోస్పోన్స్‌లు LH లో బ్లూ-లైట్ ప్రకాశం నుండి VTA యొక్క ఫోటోఇనిబిషన్ ద్వారా ప్రభావితం కాలేదు, ఇది టైప్ 2 LH-VTA న్యూరాన్‌లలోని ChR1 వ్యక్తీకరణకు అనుగుణంగా ఉంటుంది (మూర్తి 2బి). దీనికి విరుద్ధంగా, టైప్ 2 యూనిట్ల మెజారిటీ (87%; n = 13/15, ద్విపద పంపిణీ, p = 0.004) VTA న్యూరాన్ల యొక్క ఫోటోఇనిబిషన్ తరువాత LH లో పంపిణీ చేయబడిన నీలి-కాంతి పప్పులకు ఫోటోస్పోన్స్ యొక్క గణనీయమైన అటెన్యూయేషన్ చూపించింది. VTA ఫోటోఇనిబిషన్ సమయంలో టైప్ 1 మరియు టైప్ 2 యూనిట్ల ప్రతిస్పందనలు గణనీయంగా భిన్నంగా ఉన్నాయి (చి-స్క్వేర్ = 7.64, పి = 0.0057; గణాంకాలుB మరియు 2C). ఈ తేడాలు వ్యక్తిగత యుగాలలో గరిష్ట Z స్కోర్‌లలో కూడా చూడవచ్చు (మూర్తి 2డి) మరియు పసుపు-ఆన్ యుగంతో పసుపు-ఆఫ్ యుగానికి సాధారణీకరించబడింది (మూర్తి 2E). టైప్ 2 LH న్యూరాన్లు VTA నుండి (ప్రత్యక్షంగా లేదా పరోక్షంగా) ఇన్‌పుట్‌ను అందుకుంటాయని ఈ డేటా సూచిస్తుంది.మూర్తి 1K) స్థానిక ఆక్సాన్ అనుషంగికల ద్వారా కాకుండా (మూర్తి 1L).

LH-VTA లూప్‌లో ఈ రెండు విభిన్న రకాల LH న్యూరాన్‌లను గుర్తించిన తరువాత, సుక్రోజ్ స్వీయ-పరిపాలన పని సమయంలో సహజంగా సంభవించే నాడీ కార్యకలాపాలను పరిశీలించాలనుకుంటున్నాము (మూర్తి 3ఎ). ప్రక్కనే ఉన్న ఓడరేవులో సుక్రోజ్ డెలివరీని అంచనా వేసే క్యూ కోసం నోస్‌పోక్ ప్రతిస్పందనలను నిర్వహించడానికి ఎలుకలకు శిక్షణ ఇవ్వబడింది (టై మరియు ఇతరులు, 2008 లో వలె). నోస్‌పోక్ మరియు క్యూకు నాడీ ప్రతిస్పందనలను వేరు చేయడానికి మాకు అనుమతించడానికి, క్యూ మరియు సుక్రోజ్ పాక్షిక ఉపబల షెడ్యూల్‌లో పంపిణీ చేయబడ్డాయి, ఇందులో 50% నోస్‌పోక్‌లు క్యూ మరియు సుక్రోజ్ డెలివరీతో జత చేయబడ్డాయి.

రకం 1 యూనిట్లు సుక్రోజ్ పోర్ట్ ఎంట్రీకి దశల ప్రతిస్పందనలను చూపించాయి, ప్రతినిధి రకం 1 యూనిట్ (మూర్తి 3బి), అలాగే అన్ని రకం 1 యూనిట్ల జనాభా డేటా (మూర్తి 3C). అయితే, టైప్ 2 యూనిట్ల యొక్క దశల ప్రతిస్పందనలు ప్రధానంగా రివార్డ్-ప్రిడిక్టివ్ క్యూకు ప్రతిస్పందనలను ప్రతిబింబిస్తాయి (గణాంకాలుD మరియు 3E). రికార్డ్ చేయబడిన అన్ని న్యూరాన్ల యొక్క సాధారణీకరించిన కాల్పుల నమూనాలు (n = 198, టైప్ 1, 2, 3, మరియు ప్రతిస్పందించని యూనిట్లుగా విభజించబడ్డాయి) ప్రతి పని భాగానికి ప్రదర్శించబడతాయి: క్యూతో జత చేసిన నోస్‌పోక్‌లు, క్యూ లేనప్పుడు నోస్‌పోక్‌లు మరియు సుక్రోజ్ పోర్ట్ ఎంట్రీ (మూర్తి 3ఎఫ్). కార్యాచరణలో పని-సంబంధిత దశల మార్పులను చూపించిన అన్ని టైప్ 1 యూనిట్లు (74%; n = 14/19) సుక్రోజ్ పోర్ట్ ఎంట్రీ ద్వారా దశలవారీగా ఉత్తేజితమయ్యాయి లేదా నిరోధించబడ్డాయి, తక్కువ సంఖ్యలో రివార్డ్-ప్రిడిక్టివ్ క్యూకు దశల నిరోధం చూపిస్తుంది (గణాంకాలుB, 3C మరియు 3G). దీనికి విరుద్ధంగా, టైప్ 2 యూనిట్లు మరింత భిన్నమైనవి, టాస్క్-ప్రతిస్పందించే న్యూరాన్లు క్యూను ఎంపికగా ఎన్‌కోడింగ్ చేస్తాయి (35%), సుక్రోజ్ పోర్ట్-ఎంట్రీ సెలెక్టివ్లీ (26%), లేదా క్యూ మరియు పోర్ట్ ఎంట్రీ (12%; గణాంకాలుD, 3E మరియు 3H). టాస్క్-సంబంధిత సంఘటనలకు టైప్ 1 మరియు టైప్ 2 యూనిట్ల ప్రతిస్పందనల బలాన్ని వివరించడానికి, మేము ప్రతి సెల్‌ను Z స్కోరు ప్రకారం త్రిమితీయ ప్లాట్‌లో ప్లాట్ చేసాము (మూర్తి 3నేను). గుణాత్మక స్థాయిలో బహుళ పని-సంబంధిత సంఘటనలకు కాల్పుల్లో దశల మార్పుల పంపిణీని చూపించడానికి, మేము ఇచ్చిన వర్గంలోకి వచ్చిన ప్రతి ఫోటోస్పోన్స్ రకం కణాల సంఖ్యను ప్లాట్ చేసాము (మూర్తి 3J).

రివార్డ్-ప్రిడిక్షన్ లోపంలో VTA యొక్క బాగా నిర్వచించబడిన పాత్రను చూస్తే (ఉదా., బహుమతి యొక్క unexpected హించని విస్మరణకు ప్రతిస్పందనగా DA న్యూరాన్ ఫైరింగ్ యొక్క దశల తగ్గింపు మరియు unexpected హించని రివార్డ్ డెలివరీకి ప్రతిస్పందనగా దశల ఉత్తేజితం) (షుల్ట్జ్ మరియు ఇతరులు., 1997), సుక్రోజ్ రివార్డ్ యొక్క L హించని మినహాయింపును LH న్యూరాన్లు ఎన్కోడ్ చేస్తాయా అని మేము పరిశోధించాము. ఇది చేయుటకు, బాగా శిక్షణ పొందిన జంతువులలో అదే క్యూ-రివార్డ్ పని సమయంలో ఫోటోస్పోన్సివ్ న్యూరాన్ల యొక్క నాడీ కార్యకలాపాలను మేము రికార్డ్ చేసాము, కాని క్యూ తరువాత 30% సుక్రోజ్ డెలివరీలను యాదృచ్చికంగా తొలగించాము (మూర్తి 4ఎ).

టైప్ 1 యూనిట్లలో ఎక్కువ భాగం (88%; n = 15/17, ద్విపద పంపిణీ, p = 0.001) రివార్డ్ మినహాయింపుకు సున్నితమైనవి (గణాంకాలుB మరియు 4D), అయితే టైప్ 2 యూనిట్ల (67%; n = 12/18) యొక్క పెద్ద ఉపసమితి రివార్డ్-సమర్పించిన మరియు రివార్డ్-విస్మరించిన ట్రయల్స్‌కు భిన్నమైన ప్రతిస్పందనను చూపించింది (గణాంకాలుC మరియు 4D). LH-VTA (టైప్ 1) న్యూరాన్లు పోర్టులోకి ప్రవేశించే చర్యను ఎన్కోడ్ చేశాయని మేము నిర్ధారించాము, ఎందుకంటే ఈ పోర్ట్-ఎంట్రీ ప్రతిస్పందనలు రివార్డ్ మినహాయింపుపై కూడా స్థిరంగా ఉంటాయి (మూర్తి 4డి), టైప్ 2 యూనిట్లకు విరుద్ధంగా (చి-స్క్వేర్ = 10.9804, పి = 0.0009).

పోర్ట్ ఎంట్రీకి టైప్ 1 స్పందనలు కండిషన్డ్ రెస్పాన్స్ (CR) ను నిజంగా ఎన్కోడింగ్ చేస్తున్నాయో లేదో తెలుసుకోవడానికి, సాధారణ రివార్డ్-కోరిన లేదా అన్వేషణాత్మక ప్రవర్తనకు విరుద్ధంగా, మేము ఇంకా శిక్షణ పొందని ఎలుకలలో రికార్డ్ చేసాము. టాస్క్-అమాయక ఎలుకలలో, మేము ic హాజనిత క్యూ (red హించని రివార్డ్ డెలివరీ) లేనప్పుడు పోర్టుకు సుక్రోజ్‌ను పంపిణీ చేసాము మరియు టైప్ 1 యూనిట్లు పోర్ట్ ఎంట్రీకి దశల ప్రతిస్పందనలను చూపించలేదని కనుగొన్నాము (గణాంకాలుE, 4F మరియు 4I), టైప్ 1 న్యూరాన్లు CR ను ఎన్కోడ్ చేసే మోడల్‌కు అనుగుణంగా ఉంటాయి (మూర్తి 4J).

తరువాత, టైప్ 2 యూనిట్ కార్యాచరణ రివార్డ్-ప్రిడిక్షన్ లోపం లాంటి ప్రతిస్పందన ప్రొఫైల్‌కు అనుగుణంగా ఉందో లేదో తెలుసుకోవడానికి, మేము ఈ న్యూరాన్‌లను బాగా శిక్షణ పొందిన జంతువులలో red హించని రివార్డ్ డెలివరీ సమయంలో రికార్డ్ చేసాము (మూర్తి 4జి). టైప్ 2 యూనిట్ల ఉపసమితి అనూహ్య సుక్రోజ్ డెలివరీలకు ప్రతిస్పందించినట్లు మేము కనుగొన్నాము (50%; గణాంకాలుG-4I). కలిసి చూస్తే, టైప్ 2 యూనిట్ల ఉపసమితులు unexpected హించని రివార్డ్ విస్మరణకు సున్నితంగా ఉంటాయి (గణాంకాలుC మరియు 4D) మరియు అనూహ్య రివార్డ్ డెలివరీ (గణాంకాలుG-4I), రివార్డ్-ప్రిడిక్షన్ లోపం లాంటి ప్రతిస్పందన ప్రొఫైల్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది.

మేము పైన చూపినట్లుగా, టైప్ 1 యూనిట్లు CR యొక్క నాడీ సహసంబంధాన్ని సూచిస్తాయి. ముఖ్యముగా, CR కి ముందు కాల్పుల రేటు పెరుగుదల మొదలవుతుంది, CR పూర్తయ్యే వరకు పెరుగుతుంది (గణాంకాలుB, 3C, మరియు 4B). LH-VTA మార్గం యొక్క క్రియాశీలత CR ని ప్రోత్సహించగలదా అని నిర్ణయించడానికి, ప్రతికూల పరిణామాల నేపథ్యంలో CR ను నడపడంలో LH-VTA యాక్టివేషన్ సామర్థ్యాన్ని పరీక్షించాలనుకుంటున్నాము. అడవి-రకం ఎలుకలలో, మేము LH సెల్ బాడీలలో ఒంటరిగా ChR2-eYFP లేదా eYFP ని వ్యక్తీకరించాము మరియు VTA పై ఆప్టిక్ ఫైబర్‌ను అమర్చాము (గణాంకాలుఎ మరియు S4). దీనికి విరుద్ధంగా, CR లేదా దాణా-సంబంధిత ప్రవర్తనలకు మధ్యవర్తిత్వం వహించడంలో LH-VTA మార్గం యొక్క పాత్రను పరీక్షించడానికి, మేము ద్వైపాక్షికంగా LH కణాలలో NpHR-eYFP లేదా eYFP ని మాత్రమే వ్యక్తీకరించాము మరియు VTA పైన ఆప్టిక్ ఫైబర్‌ను అమర్చాము (గణాంకాలుఎ మరియు S4).

మేము పావ్లోవియన్ కండిషనింగ్ పనిని రూపొందించాము, దీనిలో ఆహారం కోల్పోయిన ఎలుకలు సుక్రోజ్ బహుమతిని తిరిగి పొందడానికి షాక్ గ్రిడ్‌ను దాటవలసి ఉంటుంది (మూర్తి 5బి). మొదటి “బేస్‌లైన్” యుగంలో (షాక్ గ్రిడ్ ఆఫ్‌తో), ప్రతి మౌస్ పావ్లోవియన్ కండిషన్డ్ అప్రోచ్ టాస్క్‌ను సంపాదించినట్లు మేము ధృవీకరించాము. రెండవ (“షాక్”) యుగంలో, షాక్ గ్రిడ్ ప్రతి సెకనుకు తేలికపాటి పాదాల షాక్‌లను అందించింది. చివరగా, మూడవ యుగంలో (“షాక్ + లైట్”), మేము పాదాల షాక్‌లను అందించడం కొనసాగించాము, కాని VRA లోని ఎల్‌హెచ్ టెర్మినల్స్‌ను బ్లూ లైట్ (10 హెర్ట్జ్) తో ఎలుకలలో ChR2 ను వ్యక్తీకరించాము మరియు సరిపోలిన eYFP నియంత్రణలు మరియు పసుపు కాంతి (స్థిరమైన) NpHR మరియు వాటి eYFP నియంత్రణలను వ్యక్తీకరించే ఎలుకలు (మూర్తి 5B).

EYFP ఎలుకలకు సంబంధించి ChR2 ఎలుకలలో షాక్ + లైట్ యుగం మరియు గణనీయమైన అధిక వ్యత్యాస స్కోరు (షాక్ + లైట్ ఎపోచ్ - షాక్-ఓన్లీ యుగం) సమయంలో క్యూకు పోర్ట్ ఎంట్రీలు గణనీయంగా ఎక్కువ సంఖ్యలో గమనించాము.మూర్తి 5సి మరియు సినిమా S1). దీనికి విరుద్ధంగా, LH-VTA మార్గం యొక్క ఫోటోఇనిబిషన్ ఫలితంగా క్యూకు పోర్ట్ ఎంట్రీలు గణనీయంగా తగ్గాయి మరియు eYFP ఎలుకలకు సంబంధించి NpHR ఎలుకలలో తేడా స్కోర్లు (మూర్తి 5డి మరియు సినిమా S2). క్యూ ప్రెజెంటేషన్లను సుక్రోజ్ డెలివరీలు అనుసరించని సెషన్ లోపల విలుప్త ప్రయోగాలు ప్రభావంలో ఇలాంటి పోకడలను చూపించాయి (మూర్తి ఎస్ 4).

ముఖ్యముగా, మేము పొందిన సుక్రోజ్ యొక్క మార్పులు దాణా-సంబంధిత ప్రవర్తనలో మార్పులు లేదా నొప్పికి సున్నితత్వం వల్ల సంభవించాయా అని నిర్ణయించాలనుకుంటున్నాము. LH-VTA ప్రొజెక్షన్ యొక్క ఫోటోయాక్టివేషన్ ChR2 సమూహంలో బాగా తినిపించిన ఎలుకలలో తినే సమయాన్ని గణనీయంగా పెంచిందని మేము గమనించాము (మూర్తి 5E). అయినప్పటికీ, LH-VTA మార్గం యొక్క ఫోటోఇనిబిషన్ దాణాను గణనీయంగా తగ్గించలేదు (మూర్తి 5ఎఫ్), ఈ జంతువులు బేస్లైన్ యుగానికి సంబంధించి తగ్గింపును గుర్తించే మన సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి ఆహారం కోల్పోయినప్పటికీ (లో ఉన్న జంతువులతో పోల్చండి మూర్తి 5E). ChR2 లో (మూర్తి 5జి) లేదా ఎన్‌పిహెచ్‌ఆర్ గ్రూప్ (మూర్తి 5H) వేడి నీటి నుండి తోక ఉపసంహరణకు జాప్యం యొక్క వ్యత్యాసాన్ని మేము గమనించాము (బెన్-బస్సాట్ మరియు ఇతరులు, 1959, గ్రోట్టో మరియు సుల్మాన్, 1967), LH-VTA ప్రొజెక్షన్‌ను మార్చడం అనాల్జేసియాను మార్చడం లేదని సూచిస్తుంది.

ఈ ప్రభావాలను వెలికితీసే VTA కి LH ఇన్‌పుట్‌ల యొక్క వేగవంతమైన ప్రసార భాగాల కూర్పును అధ్యయనం చేయడానికి, మేము VTA న్యూరాన్‌ల నుండి పూర్తి-సెల్ ప్యాచ్-క్లాంప్ రికార్డింగ్‌లను తీవ్రమైన స్లైస్ తయారీలో ప్రదర్శించాము, అయితే ChR2-eYFP (గణాంకాలుఎ మరియు S5). TA 65% DA న్యూరాన్లు, ∼30% GABA న్యూరాన్లు మరియు ∼5% గ్లూటామేట్ న్యూరాన్లు (మార్గోలిస్ మరియు ఇతరులు, 2006, నాయర్-రాబర్ట్స్ మరియు ఇతరులు, 2008, యమగుచి మరియు సహా) VTA లో బాగా స్థిరపడిన వైవిధ్యత ఉంది. అల్., 2007), టైరోసిన్ హైడ్రాక్సిలేస్ (టిహెచ్; కోసం పోస్ట్-హాక్ ఇమ్యునోహిస్టోకెమిస్ట్రీని ఉపయోగించి సెల్ రకాన్ని గుర్తించడానికి రికార్డింగ్ చేస్తున్నప్పుడు మేము కణాలను బయోసైటిన్‌తో నింపాము. మూర్తి 6బి), హైపర్‌పోలరైజేషన్-యాక్టివేటెడ్ కేషన్ కరెంట్ (I) ను రికార్డ్ చేయడంతో పాటు_h) మరియు సెల్ స్థానాన్ని మ్యాపింగ్ చేయండి (గణాంకాలుబి మరియు S5).

మొదట, మేము ChR2- వ్యక్తీకరించే LH ఇన్‌పుట్‌ల ఫోటోస్టిమ్యులేషన్ సమయంలో ప్రస్తుత-బిగింపులో రికార్డ్ చేసాము మరియు 23 న్యూరాన్‌ల యొక్క 27 LH ఇన్‌పుట్‌ల ఫోటోస్టిమ్యులేషన్‌కు సమయం-లాక్ చేసిన ప్రతిస్పందనను చూపించిందని గమనించాము (మూర్తి 6C). VTA లో మాదిరి DA న్యూరాన్లు మెజారిటీ LH (56%) నుండి నికర ఉత్తేజిత ఇన్పుట్ను అందుకున్నాయి, అయితే మరొక ఉపసమితి నికర నిరోధం (30%; మూర్తి 6C). ఈ DA న్యూరాన్ల యొక్క ప్రాదేశిక పంపిణీ VTA (కలిగి ఉన్న క్షితిజ సమాంతర ముక్కల కోసం అట్లాస్‌లో మ్యాప్ చేయబడుతుంది.మూర్తి 6D).

VTA DA న్యూరాన్లకు LH ఇన్‌పుట్‌ల యొక్క మోనోసినాప్టిక్ సహకారాన్ని స్థాపించడానికి, మేము ChR2- సహాయక సర్క్యూట్ మ్యాపింగ్‌ను ఉపయోగించాము, ఇక్కడ టెట్రోడోటాక్సిన్ (TTX) మరియు 4-అమినోపైరిడిన్ (4AP; పెట్రేను మరియు ఇతరులు, 2007) సమక్షంలో వోల్టేజ్-క్లాంప్ రికార్డింగ్‌లు జరిగాయి. . ప్రస్తుత-బిగింపు రికార్డింగ్‌ల నుండి మా పరిశీలనలకు అనుగుణంగా, రికార్డ్ చేసిన VTA DA న్యూరాన్‌లలో ఎక్కువ భాగం ప్రత్యేకంగా LH (67%) నుండి ఉత్తేజకరమైన మోనోసినాప్టిక్ ఇన్‌పుట్‌ను అందుకున్నాయని మేము గమనించాము, VTA DA న్యూరాన్‌లతో పోలిస్తే ప్రత్యేకంగా నిరోధక మోనోసినాప్టిక్ ఇన్పుట్ (11%), లేదా రెండూ (22%; గణాంకాలుఇ మరియు S6).

క్రీ-డిపెండెంట్ ఫ్లోరోఫోర్ (AAV ను ఇంజెక్ట్ చేయడం ద్వారా మేము VTA GABA న్యూరాన్‌లను గుర్తించాము₅-DIO-mCherry) VGAT యొక్క VTA లోకి :: క్రీ ఎలుకలు మరియు VTA GABA న్యూరాన్ల రికార్డింగ్‌ను నిర్దేశించడానికి mCherry వ్యక్తీకరణను ఉపయోగించాయి (n = 24; మూర్తి 6F). VTA GABA న్యూరాన్లు నలభై ఆరు శాతం నికర ఉత్సాహంతో స్పందించాయి, అయితే 54% నికర నిరోధంతో స్పందించింది, ChR2- వ్యక్తీకరించే LH ఇన్‌పుట్‌ల ఫోటోస్టిమ్యులేషన్‌కు (మూర్తి 6G). ఈ కణాల ప్రాదేశిక పంపిణీ లో చూపబడింది మూర్తి 6H. LH నుండి మోనోసినాప్టిక్ ఇన్పుట్ను పరిశీలించిన తరువాత (పైన వివరించిన విధంగా), మాదిరి GABA న్యూరాన్లలో 18% ప్రత్యేకంగా ఉత్తేజకరమైన ఇన్పుట్ను అందుకున్నట్లు మేము కనుగొన్నాము మరియు 9% ప్రత్యేకంగా నిరోధక ఇన్పుట్ను అందుకుంది (మూర్తి 6నేను). అయినప్పటికీ, VTA DA న్యూరాన్లకు సంబంధించి, ఎక్కువ VTA GABA న్యూరాన్లు ఉత్తేజకరమైన AMPAR- మధ్యవర్తిత్వం మరియు నిరోధక GABA రెండింటినీ అందుకున్నాయని మేము కనుగొన్నాము._ALH నుండి R- మధ్యవర్తిత్వ మోనోసినాప్టిక్ ఇన్పుట్ (73%; చి-స్క్వేర్ = 5.0505, p = 0.0246; గణాంకాలునేను మరియు S6).

మా మాజీ వివో రికార్డింగ్‌లు GABAergic మరియు గ్లూటామాటర్జిక్ LH అంచనాల నుండి VTA కి బలమైన ఇన్‌పుట్‌కు మద్దతునిచ్చే సాక్ష్యాలను అందించినందున, మేము తరువాత ప్రతి భాగం యొక్క పాత్రను స్వతంత్రంగా పరిశీలించాము. ఇది చేయుటకు, వెరాసిక్యులర్ గ్లూటామేట్ ట్రాన్స్పోర్టర్ 2 (VGLUT2) లేదా వెసిక్యులర్ GABA ట్రాన్స్పోర్టర్ (VGAT) ను వ్యక్తీకరించే న్యూరాన్లలో క్రీ-రీకాంబినేస్ను వ్యక్తీకరించే ట్రాన్స్జెనిక్ మౌస్ లైన్లను ఉపయోగించాము. మేము AAV ని ఇంజెక్ట్ చేసాము₅-DIO-ChR2-eYFP లేదా AAV₅VGLUT2 యొక్క LH లోకి -DIO-eYFP :: Cre మరియు VGAT :: ఎలుకలను సృష్టించండి మరియు VTA పై ఆప్టిక్ ఫైబర్‌ను అమర్చండి (మూర్తి ఎస్ 7). ఈ జంతువులు చూపిన ప్రతి ప్రవర్తనా పరీక్షలలో అమలు చేయబడ్డాయి మూర్తి 5.

LH లోని ChR2 లేదా eYFP ను వ్యక్తీకరించే ఎలుకల మధ్య క్యూకు చేసిన పోర్ట్ ఎంట్రీల సంఖ్యలో తేడాలు గుర్తించబడలేదు^{సమృద్ధిని}-విటిఎ ప్రొజెక్షన్ (మూర్తి 7ఎ) లేదా ఎల్‌హెచ్‌లో^GABA-విటిఎ ప్రొజెక్షన్ (మూర్తి 7B). అయితే వీడియో విశ్లేషణలో, LH లో అసభ్యంగా కొట్టుకునే ప్రవర్తనలను మేము గమనించాము^GABA-VTA: బ్లూ-లైట్ ప్రకాశం మీద ChR2 సమూహం (చూడండి సినిమాలు S3 మరియు S4). LH లో^{సమృద్ధిని}-విటిఎ ఎలుకలు, eYFP సమూహంతో పోలిస్తే ChR2 సమూహంలో ఫోటోస్టిమ్యులేషన్ మీద ఆహారం తగ్గించే ధోరణి ఉన్నప్పటికీ, ఇది గణాంకపరంగా ముఖ్యమైనది కాదు (మూర్తి 7C). దీనికి విరుద్ధంగా, LH లో ప్రకాశం మీద ఎలుకలలో ఆహారం ఇవ్వడానికి గడిపిన సమయం యొక్క బలమైన పెరుగుదలను మేము గమనించాము^GABA-VTA: నియంత్రణలకు సంబంధించి ChR2 సమూహం (మూర్తి 7డి మరియు సినిమా S3). జంతువుల సమూహంలో తోక-ఉపసంహరణ పరీక్షలో కాంతి ఉద్దీపన ప్రభావం లేదు (గణాంకాలుE మరియు 7F).

దాణా పని సమయంలో, సుక్రోజ్-కోరుకునే పని సమయంలో మేము చేసినట్లుగా, ఆహారం వైపు దర్శకత్వం వహించని తినే సంబంధిత మోటారు సన్నివేశాలను మళ్ళీ గమనించాము. మేము LH లో ప్రతినిధి మౌస్ను చిత్రీకరించాము^GABA-విటిఎ: ఖాళీ పారదర్శక గదిలో ChR2 సమూహం, మరియు 20 Hz ఫోటోస్టిమ్యులేషన్ మీద, నేల లేదా ఖాళీ స్థలాన్ని నొక్కడం మరియు కొట్టడం వంటి అసాధారణమైన ఆకలి మోటారు సన్నివేశాలను మేము గమనించాము (సినిమా S4). అడవి-రకం LH-VTA () లో దాణా పని సమయంలో మేము ఈ “కొరుకుట” ప్రవర్తనలను లెక్కించాము.మూర్తి 7జి), ఎల్హెచ్^{సమృద్ధిని}-విటిఎ (మూర్తి 7H), మరియు LH^GABA-విటిఎ (మూర్తి 7నేను) సమూహాలు మరియు LH అని చూపించాను^GABA-VTA: ChR2 ఎలుకలు అడవి-రకం లేదా LH కన్నా ఎక్కువ కొట్టుకుంటాయి^{సమృద్ధిని}-VTA: ఫోటోస్టిమ్యులేట్ చేసినప్పుడు ChR2 ఎలుకలు, వాటి సంబంధిత eYFP సమూహాలతో పోలిస్తే (మూర్తి 7J). తక్కువ పౌన .పున్యాల వద్ద తగిన విధంగా ఆహారం ఇవ్వడం నుండి అసహ్యకరమైన దాణా-సంబంధిత ప్రవర్తనలను వేరు చేయవచ్చా అని మేము పరిగణించాము. అయితే, మేము LH ను పరీక్షించినప్పుడు^GABA-విటిఎ: 2 హెర్ట్జ్ మరియు 5 హెర్ట్జ్ రైళ్లతో కూడిన బ్లూ లైట్, మేము ఉద్దీపన పౌన frequency పున్యం మరియు దాణా మరియు కొరుకుట రెండింటి మధ్య దామాషా సంబంధాన్ని గమనించాము (మూర్తి 7K).

VTA కి LH ప్రొజెక్షన్ ఎలక్ట్రికల్ స్టిమ్యులేషన్ తాకిడి అధ్యయనాలతో (బీలాజ్యూ మరియు షిజ్గల్, 1986) అన్వేషించబడింది మరియు రివార్డ్ ప్రాసెసింగ్ (హోబెల్ మరియు టీటెల్బామ్, 1962, మార్గుల్స్ మరియు ఓల్డ్స్, 1962) లో పాత్ర పోషిస్తుందని చాలా కాలంగా hyp హించబడింది, ఇంకా దీనిని గుర్తించడం పాత్ర ఒక సవాలుగా ఉంది. ఇక్కడ, మేము LH-VTA లూప్ యొక్క వ్యక్తిగత భాగాలు రివార్డ్-సంబంధిత పని యొక్క విభిన్న అంశాలను ఎలా ప్రాసెస్ చేస్తాయో వివరంగా తెలియజేస్తున్నాము.

ఆప్టోజెనెటిక్-మెడియేటెడ్ ఫోటోటాగింగ్ వాడకం ద్వారా (మూర్తి 1), మేము LH న్యూరాన్ల యొక్క రెండు వేర్వేరు జనాభాను గుర్తించాము: VTA (టైప్ 1) కు అంచనాలను పంపే కణాలు మరియు VTA (టైప్ 2; మూర్తి 2) - ఈ జనాభా పరస్పరం ఉండవలసిన అవసరం లేదు, ఎందుకంటే LH న్యూరాన్లు VTA కి మరియు నుండి ఇన్పుట్లను పంపవచ్చు మరియు స్వీకరించవచ్చు. ఆసక్తికరంగా, ఈ రెండు జనాభాను చుట్టుముట్టే బిమోడల్ పంపిణీ వెలుపల చాలా తక్కువ ఫోటోస్పోన్సివ్ న్యూరాన్లు పడిపోయాయని మేము కనుగొన్నాము (గణాంకాలు S2బి మరియు 1ఇ). దీనిని బట్టి, టైప్ 2 ఫోటోస్పోన్స్‌లలో (m100 ఎంఎస్) సుదీర్ఘ జాప్యం ఆలస్యం కలిపి, టైప్ 2 న్యూరాన్‌ల కార్యాచరణకు దోహదపడే ఒక ఆధిపత్య మార్గం ఉండవచ్చు అని మేము ulate హిస్తున్నాము. అదనంగా, DA ప్రోటీన్-కపుల్డ్ గ్రాహకాలను బంధిస్తుంది కాబట్టి, గతిశాస్త్రం చాలా గ్లూటామాటర్జిక్ సినాప్సెస్ (జిరాల్ట్ మరియు గ్రీన్గార్డ్, 2004) కన్నా నెమ్మదిగా ఉంటుంది మరియు 100 ఎంఎస్ లేటెన్సీ ఫోటోస్పోన్సివ్ యూనిట్ల ఈ క్లస్టర్‌ను వివరించవచ్చు. VTA ఇతర దూర ప్రాంతాల ద్వారా, అమిగ్డాలా వంటి ఉత్తేజకరమైన ఇంటర్మీడియట్ ప్రాంతాల ద్వారా లేదా న్యూక్లియస్ అక్యూంబెన్స్ (NAc) లేదా స్ట్రియా టెర్మినలిస్ (BNST) యొక్క బెడ్ న్యూక్లియస్ ద్వారా నిరోధకతతో పరోక్ష అభిప్రాయాన్ని అందించే అవకాశం ఉంది.

ఆసక్తికరంగా, టైప్ 1 యూనిట్ల ఫోటోస్టిమ్యులేషన్ టైప్ 2 యూనిట్లలో ఉత్తేజకరమైన ప్రతిస్పందనలను రేకెత్తిస్తుంది, టైప్ 1 మరియు 2 యూనిట్లు ప్రత్యేకమైన ప్రవర్తనా ఎన్కోడింగ్ లక్షణాలను చూపుతాయి. ఉదాహరణకు, రివార్డ్-ప్రిడిక్టివ్ క్యూను ఎన్నుకునే టైప్ 1 మరియు టైప్ 2 యూనిట్ల సంఖ్య గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటుంది (n = 0/19 టైప్ 1 వర్సెస్ n = 12/34 టైప్ 2, చి-స్క్వేర్ = 8.67, పి = 0.003) . ఈ విరుద్ధమైన ప్రతిస్పందన నమూనా VTA వంటి ఇంటర్మీడియట్ సర్క్యూట్ మూలకం వద్ద గణన ప్రక్రియల వల్ల కావచ్చు, ఇది ప్రవర్తనా పని సమయంలో చురుకైన పాత్ర పోషిస్తుంది, కానీ ఫోటోటాగింగ్ సమయంలో క్రియారహితంగా ఉంటుంది. అదనంగా, జంతువు యొక్క ప్రవర్తనా స్థితి ఈ డేటా ఎలా ప్రాసెస్ చేయబడుతుందో ప్రభావితం చేస్తుంది.

మా రివార్డ్ ఎమిషన్ ప్రయోగాలు CR యొక్క LH న్యూరల్ ఎన్కోడింగ్ మరియు షరతులు లేని ఉద్దీపన (యుఎస్) వినియోగం మధ్య తేడాను గుర్తించడానికి మాకు అనుమతి ఇచ్చాయి. ఈ ప్రయోగాలలో, టైప్ 2 యూనిట్ల ఉపసమితి రివార్డ్-ప్రిడిక్టివ్ క్యూ (సిఎస్) మరియు యుఎస్‌లకు ప్రతిస్పందించింది మరియు ఆశించిన బహుమతులు విస్మరించినప్పుడు కాల్పుల రేటు తగ్గుదల చూపించింది. ఇంకా, టైప్ 2 యూనిట్ల ఉపసమితి unexpected హించని రివార్డ్ డెలివరీపై దశల ఉత్సాహాన్ని చూపుతుంది (గణాంకాలుG మరియు 4H). ఈ డేటా VTA ఎన్కోడ్ రివార్డ్-ప్రిడిక్షన్ లోపం (కోహెన్ మరియు ఇతరులు, 2012, షుల్ట్జ్ మరియు ఇతరులు., 1997) లోని DA న్యూరాన్‌లను గుర్తుచేస్తుంది. VTA న్యూరాన్లు రివార్డ్-ప్రిడిక్షన్ ఎర్రర్ సిగ్నల్స్ ను LH న్యూరాన్ల ఉపసమితికి ప్రసారం చేస్తాయని మేము ulate హిస్తాము, ఇవి తగిన ప్రవర్తనా ఉత్పత్తిని నిర్ణయించడానికి ఈ సంకేతాలను ఏకీకృతం చేయడానికి బాగా ఉంచబడ్డాయి. ప్రత్యేకించి, LH ఇతర మెదడు ప్రాంతాలతో (బెర్తోడ్ మరియు మున్జ్‌బెర్గ్, 2011) గట్టిగా అనుసంధానించబడి ఉంది మరియు నిద్ర / ఉద్రేకం మరియు ఆకలి / సంతృప్తి (కార్టర్ మరియు ఇతరులు, 2009, జెన్నింగ్స్ మరియు ఇతరులు) వంటి హోమియోస్టాటిక్ రాష్ట్రాలతో అనుసంధానించబడి ఉంది. , 2013).

కంపల్సివ్ రివార్డ్-కోరే ప్రవర్తన ప్రధానంగా మాదకద్రవ్య వ్యసనం సందర్భంలో చర్చించబడింది, దీనిలో బలవంతపు మాదకద్రవ్యాల కోసం ఒక క్లాసిక్ ఉదాహరణ ఏమిటంటే, ఫుట్ షాక్ వంటి ప్రతికూల పరిణామాల నేపథ్యంలో మాదకద్రవ్యాల కోరిక ప్రవర్తన ఎంతవరకు కొనసాగుతుందో పరిశీలించడం. (బెలిన్ మరియు ఇతరులు, 2008, పెల్లౌక్స్ మరియు ఇతరులు., 2007, వాండర్స్‌చురెన్ మరియు ఎవిరిట్, 2004). కంపల్సివ్ సుక్రోజ్ కోరికను ప్రోత్సహించడానికి LH-VTA మార్గం యొక్క క్రియాశీలత సరిపోతుందా అని దర్యాప్తు చేయడానికి మమ్మల్ని అనుమతించే సుక్రోజ్ కోసం మేము ఈ పనిని అనుసరించాము. Drug షధ మరియు సహజ బహుమతి మధ్య విభిన్నమైన వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, sur షధ బహుమతులు మనుగడకు అవసరం లేదు, ఏ ప్రవర్తనలు కంపల్సివ్ సుక్రోజ్- లేదా ఆహారం కోరే ప్రవర్తనగా ఉంటాయి అనే దానిపై వివాదం ఉంది. మా డేటా యొక్క ప్రత్యామ్నాయ వ్యాఖ్యానం ఏమిటంటే, LH-VTA మార్గం యొక్క క్రియాశీలత కేవలం ప్రేరణ డ్రైవ్‌ను పెంచుతుంది లేదా ఆకలిని ఉపబలాలను కోరే కోరికను పెంచుతుంది. ఇటీవలి దశాబ్దాలలో es బకాయం రేట్లు పెరిగినందున (మిటస్-స్నైడర్ మరియు లుస్టిగ్, 2008), బలవంతపు అతిగా తినడం మరియు చక్కెర వ్యసనం ప్రబలంగా ఉన్న పరిస్థితులు, ఇవి మానవ ఆరోగ్యానికి పెద్ద ముప్పుగా ఉన్నాయి (అవెనా, 2007). LH-VTA మార్గం సక్రియం అయిన తరువాత సేటెడ్ (పూర్తిగా తినిపించిన) ఎలుకలలోని దాణా ప్రవర్తన మానవులలో కంపల్సివ్ అతిగా తినడం రుగ్మత (లేదా అతిగా తినడం రుగ్మత) (DSM-V) తో బాధపడుతున్నట్లు కనిపించే ఆహారపు ప్రవర్తనలను గుర్తు చేస్తుంది.

పునరావృత చర్యలు అలవాట్ల ఏర్పడటానికి దారితీస్తాయని ప్రతిపాదించబడింది, ఇది వ్యసనం (ఎవిరిట్ మరియు రాబిన్స్, 2005) ను వర్గీకరించే బలవంతపు బహుమతిని కోరుతుంది. కండిషనింగ్ తర్వాత మాత్రమే LH-VTA న్యూరాన్లు పోర్ట్ ఎంట్రీని ఎన్కోడ్ చేస్తాయని మేము కనుగొన్నది, ఈ మార్గం కేవలం ప్రేరేపిత చర్య మాత్రమే కాకుండా, కండిషన్డ్ స్పందనను ఎన్నుకుంటుంది. ఈ ప్రొజెక్షన్‌ను ఆప్టికల్‌గా యాక్టివేట్ చేయడం ప్రతికూల పరిణామాల నేపథ్యంలో బలవంతపు బహుమతిని కోరుకుంటుందని మా పరిశీలనలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది (మూర్తి 5సి), అలాగే అవసరం లేనప్పుడు (కూర్చున్న ఎలుకలలో చూసినట్లు, మూర్తి 5E). LH-VTA మార్గం యొక్క ఫోటోఇనిబిషన్ బలవంతంగా సుక్రోజ్ కోరికను తగ్గిస్తుందని మేము కనుగొన్నందున ఈ వివరణ మరింత రుజువు అవుతుంది (మూర్తి 5డి) కానీ ఆహార-నిరోధిత ఎలుకలలో దాణాను తగ్గించదు (మూర్తి 5F). కంపల్సివ్ అతిగా తినడం లేదా అతిగా తినడం లోపాలకు చికిత్స చేయడంలో గొప్ప సవాళ్లలో ఒకటి సాధారణంగా తినే ప్రవర్తనలను దెబ్బతీసే ప్రమాదం. అనువాద దృక్పథంలో, సహజమైన దాణా ప్రవర్తనలను త్యాగం చేయకుండా కంపల్సివ్ అతిగా తినడం లేదా చక్కెర వ్యసనం కోసం చికిత్సా జోక్యాల అభివృద్ధికి సంభావ్య లక్ష్యంగా మేము ఒక నిర్దిష్ట న్యూరల్ సర్క్యూట్‌ను గుర్తించాము.

గ్లూటామాటర్జిక్ LH-VTA భాగం (కెంపాడూ మరియు ఇతరులు, 2013) తో పాటు, ప్రొజెక్షన్ (లీనింగర్ మరియు ఇతరులు, 2009) లో గణనీయమైన GABAergic భాగం కూడా ఉందని మేము చూపించాము మరియు LH న్యూరాన్లు నేరుగా DA మరియు రెండింటిపై సినాప్ అవుతాయి. VTA లోని GABA న్యూరాన్లు (మూర్తి 6). ఏదేమైనా, VTA DA మరియు GABA న్యూరాన్లపై ఉత్తేజిత / నిరోధక ఇన్పుట్ యొక్క బ్యాలెన్స్లో తేడా ఉంది.

VTA న్యూరాన్ల గుర్తింపును ధృవీకరించడానికి మేము ఇమ్యునోహిస్టోకెమికల్ ప్రాసెసింగ్‌ను ఉపయోగించినప్పుడు, మేము కూడా కొలిచాను_h, హైపర్‌పోలరైజేషన్-యాక్టివేటెడ్ లోపలికి సరిచేసే నాన్-స్పెసిఫిక్ కేషన్ కరెంట్ (లేసి మరియు ఇతరులు, 1989, అన్గ్లెస్ మరియు గ్రేస్, 2012). ఈ ప్రవాహం యొక్క ఉనికి DA న్యూరాన్‌లను గుర్తించడానికి ఎలక్ట్రోఫిజియోలాజికల్ అధ్యయనాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడింది, అయితే ఇది ప్రొజెక్షన్ టార్గెట్ (లామెల్ మరియు ఇతరులు., 2011) చేత వివరించబడిన DA న్యూరాన్‌ల యొక్క ఉప-జనాభాలో మాత్రమే ఉన్నట్లు చూపబడింది. ఫీల్డ్స్ మరియు సహచరులు చేసిన సమీక్షలో “ఎల్‌హెచ్ న్యూరాన్లు పిఎఫ్‌సికి విటిఎ అంచనాలకు సినాప్ అవుతాయి, కాని ఎన్‌ఎసికి ప్రొజెక్ట్ చేసేవి కాదు” (ఫీల్డ్స్ మరియు ఇతరులు, 2007) అని ప్రతిపాదించినప్పటికీ, ఈ వివాదాన్ని తిరిగి తెరవాలని మా డేటా సూచిస్తుంది తదుపరి దర్యాప్తు కోసం. మేము DA న్యూరాన్ల యొక్క ఉపసమితిని గమనించినప్పటికీ, అది LH నుండి నికర ఉత్తేజితాన్ని పొందింది మరియు చాలా తక్కువ I ని కలిగి ఉంది_h (mPFC- లేదా NAc మధ్యస్థ షెల్-ప్రొజెక్టింగ్ DA న్యూరాన్‌లకు అనుగుణంగా), మేము నికర ఉత్తేజిత ఇన్‌పుట్‌ను అందుకున్న DA న్యూరాన్‌ల ఉపసమితిని కూడా గమనించాము మరియు పెద్ద I_h (NAc యొక్క పార్శ్వ షెల్‌కు ప్రొజెక్ట్ చేసే DA న్యూరాన్‌ల లక్షణాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది; మూర్తి ఎస్ 5; లామ్మెల్ మరియు ఇతరులు., 2011). దీనికి విరుద్ధంగా, నెట్ ఇన్హిబిటరీ ఇన్పుట్ పొందిన VTA DA న్యూరాన్లు చాలా చిన్న I ని చూపించాయి_h లేదా ఈ కరెంట్ లేకపోవడం, ఇది LH ప్రధానంగా నిరోధక ఇన్పుట్‌ను VTA DA న్యూరాన్‌లపై mPFC లేదా NAc యొక్క మధ్యస్థ షెల్‌కు ప్రొజెక్ట్ చేస్తుంది అనే భావనకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. LH ఇన్పుట్లను మధ్యస్థ మరియు పార్శ్వ VTA రెండింటిలోనూ గమనించవచ్చని మేము చూపిస్తాము, LH విభిన్న ప్రొజెక్షన్ లక్ష్యాలతో VTA న్యూరాన్లపై ఇన్పుట్లను అందిస్తుంది అని సూచిస్తుంది, ఎందుకంటే VTA ప్రొజెక్షన్ లక్ష్యం మధ్యస్థ-పార్శ్వ అక్షంతో పాటు ప్రాదేశిక స్థానానికి కొంతవరకు సరిపోతుందని తెలుసు ( లామ్మెల్ మరియు ఇతరులు., 2008).

బహుమతిని ప్రోత్సహించడంలో LH-VTA మార్గం యొక్క పాత్ర గతంలో VTA (కెంపాడూ మరియు ఇతరులు, 2013) లో గ్లూటామాటర్జిక్ ట్రాన్స్మిషన్కు ఆపాదించబడింది, ఎందుకంటే CaMKIIα ప్రమోటర్ తరచుగా ఉత్తేజకరమైన ప్రొజెక్షన్ న్యూరాన్ల కోసం ఎంపిక చేయబడిందని భావిస్తారు. అయినప్పటికీ, CaMKIIα ప్రమోటర్ నియంత్రణలో ChR2 ను వ్యక్తీకరించడం కూడా LH లోని GABAergic ప్రొజెక్షన్ న్యూరాన్‌లను లక్ష్యంగా చేసుకుంటుందని మా డేటా స్పష్టంగా చూపిస్తుంది (మూర్తి 6).

LH యొక్క ఫోటోస్టిమ్యులేషన్ ద్వారా ప్రవర్తించిన ప్రవర్తన^GABA-విటిఎ మార్గం ఉన్మాదం, తప్పుగా దర్శకత్వం మరియు దుర్వినియోగం (సినిమా S4). ఒక వివరణ LH యొక్క క్రియాశీలత^GABA-విటిఎ మార్గం మౌస్కు ఒక సిగ్నల్ పంపుతుంది, అది ఆకలి రీన్ఫోర్సర్ యొక్క గుర్తింపుకు కారణమవుతుంది. ప్రత్యామ్నాయ వివరణ ఏమిటంటే LH^GABA-విటిఎ మార్గం ప్రోత్సాహక సౌలభ్యం లేదా తీవ్రమైన “కోరుకునేది”, సిగ్నల్ అంతర్లీన కండిషన్డ్ విధానానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది, కానీ శారీరక రహిత స్థాయిలో ఈ అసహ్యకరమైన దాణా-సంబంధిత ప్రవర్తనను ఉత్పత్తి చేస్తుంది (బెర్రిడ్జ్ మరియు రాబిన్సన్, 2003). దీనికి అనుగుణంగా, LH యొక్క క్రియాశీలత సాధ్యమే^GABA-విటిఎ ప్రొజెక్షన్ వాస్తవానికి తృష్ణ యొక్క తీవ్రమైన అనుభూతులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, లేదా ఆహారం ఇవ్వమని ప్రేరేపిస్తుంది. అయితే, మా ప్రయోగాలు LH యొక్క క్రియాశీలతను చూపుతాయి^GABA-విటిఎ కంపల్సివ్ సుక్రోజ్ కోరికలో పెరుగుదలను ఉత్పత్తి చేయదు, కాని దీనికి కారణం పరీక్షా గదిలోని ఆహారేతర వస్తువులపై దృష్టి కేంద్రీకరించిన అధికంగా కొట్టడం మరియు అసహ్యకరమైన ఆకలి ప్రవర్తనలు. ఈ తారుమారు చేసేటప్పుడు ఎలుక యొక్క అనుభవాన్ని గుర్తించడం చాలా కష్టంగా ఉన్నప్పటికీ, తగిన విధంగా దర్శకత్వం వహించిన దాణా-సంబంధిత ప్రవర్తనలకు LH-VTA మార్గం యొక్క GABAergic మరియు గ్లూటామాటర్జిక్ భాగాల సమన్వయ క్రియాశీలత అవసరమని స్పష్టమైంది.

ఆప్టోజెనెటిక్ మరియు ఫార్మాకోజెనెటిక్ మానిప్యులేషన్స్ కారణ సంబంధాలను ఏర్పరచటానికి శక్తివంతమైన సాధనాలు, అయినప్పటికీ అవి న్యూరల్ సర్క్యూట్ మూలకాల యొక్క ఎండోజెనస్, ఫిజియోలాజికల్ లక్షణాలను వెల్లడించవు. మా అధ్యయనం సినాప్టిక్ కనెక్టివిటీ, సహజంగా సంభవించే ఎండోజెనస్ ఫంక్షన్ మరియు LH-VTA మార్గం యొక్క కారణ పాత్ర గురించి సమాచారాన్ని ఏకీకృతం చేస్తుంది, ఈ సర్క్యూట్లో సమాచారం ఎలా కలిసిపోతుందనే దానిపై కొత్త స్థాయి అంతర్దృష్టిని అందిస్తుంది. ఈ ఫలితాలు జన్యు గుర్తులతో పాటు, కనెక్టివిటీ ద్వారా న్యూరాన్ల యొక్క క్రియాత్మక పాత్రను పరిశీలించే ప్రాముఖ్యతను తెలియజేస్తాయి. LH-VTA న్యూరాన్లు రివార్డ్ కోరే చర్యను ఎన్నుకుంటాయి కాని పర్యావరణ ఉద్దీపనలను ఎన్కోడ్ చేయలేదు, అయితే బహుమతి ఉద్దీపనలు మరియు రివార్డ్-ప్రిడిక్టివ్ క్యూస్ VTA దిగువ ఉన్న LH న్యూరాన్ల యొక్క వివిక్త జనాభా ద్వారా ఎన్కోడ్ చేయబడ్డాయి. ఇంకా, నిర్బంధ సుక్రోజ్-కోరిక మరియు దాణా ప్రవర్తనతో అనుసంధానించబడిన ఒక నిర్దిష్ట ప్రొజెక్షన్‌ను మేము గుర్తించాము. డ్రైవింగ్ ప్రేరణ మరియు సరైన దిశలో ఆకలి ప్రవర్తనలను నియంత్రించడం మధ్య అనుకూల సమతుల్యతను అందించడానికి LH-VTA ప్రొజెక్షన్‌లోని వైవిధ్యత అవసరం. కంపల్సివ్ అతిగా తినడం రుగ్మత, చక్కెర వ్యసనం మరియు es బకాయం వంటి రోగలక్షణ పరిస్థితులకు సంబంధించిన అంతర్దృష్టులను ఈ పరిశోధనలు అందిస్తాయి