КОМЕНТАРИ: Дослідження вивчало, які нервові клітини в центрі винагороди активуються водою та кокаїном. Дослідження виявило невелике перекриття між кокаїном і водою (і їжею в попередньому експерименті). Однак - пізніші дослідження виявлять, що ліки активують ті самі нейрони, що і стать.
Журнал неврології, 3 грудня 2003,
23(35): 11214-11223;
+ Автор зв'язків
- Кафедра психології, Університет Північної Кароліни в Чапел-Хіллі, Чапел-Хілл, Північна Кароліна 27599-3270
абстрактний
Ми раніше повідомляли, що підмножини нейронів nucleus accumbens (Acb) диференційовано кодують інформацію про цілеспрямованість поведінки для «природних» (харчових продуктів і води) проти кокаїнової винагороди у тварин, добре навчених самостійному введенню препарату (Carelli et al., 2000). Тут ми досліджували, чи повторне вплив кокаїну є вирішальним фактором, що визначає селективне кодування кокаїну проти підсилення води за допомогою нейронів Acb.
Клітини Acb реєстрували під час багаторазового водно-кокаїнового графіка з першого дня впливу кокаїну, а також під час повторних сеансів. Зокрема, тварин спочатку тренували натисканням важеля на воду і потім хірургічно готували для позаклітинного запису в Acb. Після тижня 1, клітини Acb реєструвалися під час придбання багаторазового графіка водяного кокаїну.
Оскільки поведінкова реакція на воду вже була встановлена, навчання за багаторазовим графіком було поділено на три компоненти, що відповідають придбанню самоврядування: (1) "початковий" (день 1 самоврядування), (2) "надійний" (поведінка самоврядування присутня, але нестійка), і (3) "стабільна" (відповідь на кокаїн була стабільною).
Протягом початкового компонента відсоток водовідбірних нейронів був високим порівняно з нейронами кокаїну. Однак це стало приблизно рівним із повторним досвідом самоврядування (тобто під час стабільного компонента). Примітно, що відсоток нейронів, що демонструють перекриваються (подібні) схеми випалювання нейронів під час початкового впливу кокаїну, був низьким (<8%) і залишався низьким під час надійних та стабільних компонентів.
Ці висновки підтверджують думку про те, що окремі нейронні ланцюги в Acb диференційно кодують інформацію про кокаїн проти природної винагороди, і що ця функціональна організація не є прямим наслідком хронічного впливу на наркотики.
Вступ
Nucleus accumbens (Acb) має вирішальне значення в опосередкуванні зміцнюючих властивостей «природних» винагород і зловживаних речовин (Келлі, 1999; Koob and LeMoal, 2001; Мудрий, 1982, 1997, 1998). Електрофізіологічні записи в поведінці тварин підтримують цю точку зору, показуючи, що підмножина нейронів Acb демонструє чотири типи візерункових розрядів за секунди після посиленої відповіді для внутрішньовенного кокаїну (Carelli і Deadwyler, 1994; Carelli, 2000). Три з цих чотирьох типів клітин також спостерігалися під час армування водою. Щоб вирішити, чи кокаїн "входить в" нейронний контур, який зазвичай обробляє інформацію про природні підсилювачі, ми завершили серію досліджень, які відстежували активність тих же нейронів Acb під час декількох графіків для двох природних підсилювачів (наприклад, води та їжі), або один з тих природних підсилювачів і внутрішньовенного кокаїну (Carelli et al., 2000). Результати показали, що більшість нейронів демонструють подібні перекривання нейрональних моделей стрільби у двох природних умовах підсилення. На відміну від цього, тільки 8% клітин Acb виявляли подібні риси випалу щодо реакції на воду (або їжу) проти кокаїну. Ці дані показують, що різні популяції нейронів Acb демонструють «підсилювально-селективну» активність і диференційно обробляють інформацію про кокаїн проти природних винагород..
Проте вищезазначене дослідження було завершено у тварин, які були добре навчені самостійному введенню кокаїну (тобто після 2-3 тижнів навчання). Ряд повідомлень свідчить про те, що повторне введення кокаїну призводить до клітинних “нейроадаптацій” в Acb (Генрі і Білий, 1991; White et al., 1995; Xi et al., 2002), які були узагальнені для тварин, які потрапили у неспання (Peoples et al., 1999). Тому можливо, що нейроадаптації в Acb, які є наслідком повторного самоконтролю кокаїну (SA), можуть бути основою для підсилювальних Acb-селективних візерункових розрядів, які спостерігаються як у нашому початковому звіті, так і раніше (Bowman et al., 1996). Наприклад, повторне опромінення кокаїну може змінити чутливість клітин Acb до кортикальних або підкіркових входів, що може визначити, як конкретні підмножини нейронів Acb кодують підсилювально-селективну інформацію в поведінці тварини (Pennartz et al., 1994; Carelli, 2002b). Отже, може бути так, що кокаїн спочатку потрапляє в нейронний контур в Acb, який зазвичай обробляє інформацію про природне (водне) винагороду, але ця схема реорганізована через хронічний вплив на наркотики, щоб вибірково кодувати інформацію про кокаїн.
Щоб вивчити цю можливість, нейрони Acb були зареєстровані тут під час багаторазового графіку водної кокаїну з першого сеансу впливу кокаїну, а не після тривалих тренувань самоврядування. Було висунуто гіпотезу, що якщо підсилювально-селективне випалювання клітин залежить від хронічного впливу кокаїну, клітини Acb повинні показувати подібні риси випалу в обох підсилюючих умовах під час первинного впливу препарату. У цьому випадку раніше документально підтверджені підсилювально-селективні розряди повинні розвиватися поступово протягом декількох днів з повторним досвідом самоврядування. Альтернативно, якщо нейрони, що кодують інформацію про кокаїн, не є тими самими клітинами, які обробляють інформацію про винагороду за воду, незалежно від історії лікарського засобу, підсилювально-селективну активність слід спостерігати ще в сеансі 1 багаторазового графіка (тобто під час початкового впливу кокаїну).
Матеріали та методи
Навчання з армування води. В якості суб'єктів використовували самців щурів Sprague Dawley (Harlan Sprague Dawley, Indianapolis, IN), N90-120 d старих і зважуючих 275-350 gm (n = 8). Тварин розміщували індивідуально і підтримували при ≥85% від їх передопераційної маси тіла шляхом регулювання споживання води. Зокрема, тваринам давали 10-15 мл води на добу (на додаток до 1.0-1.5 мл води, споживаної під час сеансу) протягом усього періоду експерименту. Експериментальні сеанси проводили в камері з оргскла 43 × 43 × 53 см (Med Associates, Сент-Олбанс, VT), розташованому в комерційному звукопоглинаючому кабінеті (Fibrocrete, Crandall, GA). Одна сторона камери містила два висувних важеля (Coulbourn Instruments, Allentown, PA), розташованих 17 см один від одного з посудиною води між важелями (7 см від кожного важеля і 2.5 см від нижньої частини камери).
Тварин спочатку тренували натисканням важеля в камері для армування води на фіксованому співвідношенні 1 (FR1) графіку армування. Кожна депресія важеля призводила до подачі води (0.05 мл) в роз'єм, що сигналізувався за допомогою втягування важеля (20 сек) і початку стимулу тону натискання (клацання 10 / сек; 80 дб; 800 Гц; 20 сек).
Хірургія. Після 2-3 тижнів водної підготовки, тварин анестезували гідрохлоридом кетаміну (100 мг / кг) і ксилазин гідрохлоридом (20 мг / кг) і готували хірургічно для самостійного застосування і позаклітинного запису в Acb в межах тієї ж хірургії з використанням встановлених процедур. При самостійному введенні в яремну вену імплантували катетер, який потім підшкірно направляли назад і прикріплювали до вузла зчеплення (Caine et al., 1993; Carelli і Deadwyler, 1994). Тварин також готували для хронічного позаклітинного запису в Acb, як описано раніше (Carelli і Deadwyler, 1994). Електроди були спеціально розроблені та придбані у комерційного джерела (NB Labs, Denison, TX). Масив складався з восьми мікропроволок (діаметр, 50 мкм), розташованих в одному ряду з розділенням наконечника N0.25 мм. Весь масив мав приблизну рострально-каудальну відстань N2 мм. В деяких випадках (n = Щури 4), другий тип масиву, описаний раніше (Carelli et al., 2000). Цей масив складався з «пучків» з восьми мікропроволок (діаметр, 50 мкм), розташованих у три ряди. Перший ряд містив два дроти з розділенням наконечників ∼0.25 мм. Другий і третій рядки містили три дроти (розділення наконечників, N0.25 мм). Весь масив містив відстань від передньо-заднього (AP) 0.35-0.65 мм і середньо-бічного (ML) 0.35-0.65 мм. Кожен масив містив також заземлюючий провід, який вставлявся 3-4 мм в мозок ipsilateral до масиву і N5 мм каудально до bregma. Масиви були постійно імплантовані двосторонньо в Acb (AP, + 1.7 мм; ML, 1.5 мм; дорсовентрал, 6.0-7.5 мм, відносно брегми, рівень черепа).
Вода-кокаїн багаторазовий графік. Через тиждень після імплантації катетера і електрода було відновлено прекурсивну поведінкову поведінку для армування водою. Нейрональну активність реєстрували під час всіх наступних сеансів поведінки, які включали багаторазовий графік підсилення води і кокаїну. Такі ж параметри, що використовувалися для армування водою, описані вище, використовувалися в багаторазовому графіку. У цьому випадку, однак, тварини мали доступ до армованого водою важеля для 8-10 хв, за яким йшов період тайм-ауту 20 секунд (без розширеного важеля) і розширення другого просторово відмінного важеля, пов'язаного з підкріпленням кокаїну (2 hr). Початок частини самостійного адміністрування багаторазового розкладу було сигналізовано настанням світлового сигналу, розташованого 6.5 см над другим важелем і подовженням важеля. Депресія важеля за графіком FR1 призвела до внутрішньовенної доставки кокаїну (0.33 мг на інфузію; розчинена в стерильному гепаринізованому сольовому транспорті) протягом періоду 6 сек через комп'ютерний керований насос (Model PHM-100; Med Associates). Кожному вливанню лікарського засобу негайно сигналізували ретракцією важеля (20 сек) і настанням тонального стимулу (65 db; 2900 Hz), представленого протягом інтервалу 20 секунд (14 сек після тривалості накачування).
Електрофізіологічні записи. Електрофізіологічні процедури детально описані раніше (Carelli і Deadwyler, 1994; Carelli et al., 2000). Коротко, перед початком кожної сесії суб'єкт був з'єднаний з гнучким кабелем запису, прикріпленим до комутатора (Med Associates), який дозволяв практично нестримний рух всередині камери. На кожному кабелі запису містилися мініатюрні транзистори 16 для полевого впливу. Активність Acb зазвичай фіксувалася по-різному між кожним активним і неактивним (еталонним) електродом від постійно імплантованих мікропроводок. Неактивний електрод досліджували перед початком сеансу для перевірки відсутності нейрональної спайкової активності і служили диференціальним електродом для інших електродів з клітинною активністю. Виділення в режимі он-лайн і дискримінація нейрональної активності здійснювалася за допомогою нейрофізіологічної системи, яка була комерційно доступною (багатоканальний процесор придбання, система MAP, Plexon, Dallas, TX). Кілька модулів віконної дискримінації та високошвидкісної аналого-цифрової обробки сигналів у поєднанні з комп'ютерним програмним забезпеченням дозволили виділити нейрональні сигнали на основі аналізу сигналів. Нейрофізіологічна система включала в себе масив цифрових сигнальних процесорів (DSP) для безперервного розпізнавання спайків. DSP забезпечували безперервний паралельний цифровий вихід подій нейронів спайку до комп'ютера. Інший комп'ютер, керований поведінковими подіями експерименту (Med Associates), посилає цифрові виходи, що відповідають кожній події, в поле MAP, щоб бути відбитком часу разом з нейронними даними. Нейрофізіологічна система має можливість реєструвати до чотирьох нейронів на мікропроводі за допомогою дискримінації потенціалів нейронів у реальному часі. Проте в даному дослідженні, зазвичай, від одного до двох нейронів фіксувалися на кожному мікропроводі (Chang et al., 1994; Nicolelis et al., 1997). Критерії ідентифікації різних нейронів на одному проводі детально описані раніше (Chang et al., 1994; Nicolelis et al., 1997; Nicolelis, 1999; Carelli et al., 2000). Коротко, дискримінація окремих форм сигналів, що відповідають одній клітині, була виконана за допомогою процедур аналізу шаблонів, коробок напруги та часу, або програми «автономного сортування», що забезпечується системою нейрофізіологічного програмного забезпечення (система MAP; Plexon). Процедура аналізу шаблону передбачає взяття «вибірки» форми сигналу і побудови шаблону цієї позаклітинної форми сигналу. Наступні потенціали дії, які «збігаються» з цією хвилею, були включені як одна і та ж клітина. При використанні тимчасово-напружених коробок відбирають зразок форми сигналу, а потім експериментатор накладає на нього дві коробки (як правило, одну на висхідній кінці, а іншу - на спадну кінцівку позаклітинної форми сигналу). Наступні вибіркові нейрони вважаються дійсними, коли вони проходять через обидві коробки. Параметри ізоляції та дискримінації одноразової активності були визначені та збережені за допомогою нейрофізіологічного програмного забезпечення та модифіковані перед кожним сеансом, якщо необхідно (наприклад, для розрізнення “нових” нейронів, що з'явилися на даному мікропроводному електроді або для зміни неактивного електрода). . Програма автономного сортувальника дозволяє сортувати хвилеподібні шипи, відповідні активності окремих нейронів після завершення експерименту. Ця складна програма використовує різні методи для виділення окремих форм сигналів, включаючи ручний кластерний вибір форм сигналів у тривимірному просторі з використанням проекцій основних компонентів (Plexon).
Аналіз даних. Поведінкова реакція характеризувалася кумулятивними даними відповідей, що показували моделі реакції преси важеля під час багаторазового розкладу кокаїну. Під час початкових сеансів самостійного введення, коли тварини не реагували регулярно або часто на лікарський засіб, нейронна активність була охарактеризована за допомогою смугових діаграм, які показували швидкості випалу для окремих нейронів протягом часу. В інших випадках растрові дисплеї та гістограми подій були завершені, показуючи активність кожної клітини протягом 20 секундного інтервалу часу, який фіксувався за допомогою важеного або кокаїнового важеля. Типи візерункових розрядів [preresponse (PR), збудження підкріплення (RFe), інгібування підкріплення (RFi) і PR + RF] були детально описані раніше і характеризувалися диференційними середніми швидкостями випалу протягом чотирьох епох часу в кожному PEH (Carelli і Deadwyler, 1994; Carelli et al., 2000). Чотири епохи часу в кожному PEH були (1) базової лінії, визначені як період часу (-10 до -7.5 сек) перед ініціюванням посиленого відповіді натискання важеля, (2) відповідь, визначена як період часу (-2.5 до 0 сек) безпосередньо перед і під час виконання посиленої відповіді (3) підкріплення, визначеного як період часу (0-2.5 сек) відразу після відповіді, і (4) відновлення, визначеного як період часу (7.5-10). с) після посиленої реакції.
Критерії класифікації кожного нейрона на один з чотирьох типів візерункових розрядів були детально описані раніше (Carelli et al., 2000). Коротко, нейрон класифікувався як тип PR, якщо він показав збільшення ≥40% швидкості випалу протягом періоду 1 sec максимального розряду протягом епохи відповіді, порівняно з його відповідною базовою активністю. Якщо нейрон проявляв збільшення активності 40%, що почалося у фазі відповіді і поширювалося без переривання на фазу підкріплення, він також був класифікований як PR нейрон. Нейрон був класифікований як RFe, якщо він показав збільшення ≥40% клітинного випалу протягом періоду 1 sec максимального розряду тільки під час підкріплення (тобто короткочасної RFe клітини), або якщо він показав 40% збільшення випалу під час фаз підкріплення та відновлення (довготривалі клітини RFe), порівняно з відповідною базовою активністю. Нейрони, класифіковані як RFi, мали ≥40% зниження швидкості випалу протягом періоду 1 sec протягом епох відповіді і підкріплення, порівняно з його відповідним рівнем випалу базової лінії. Нейрон був класифікований як PR + RF, якщо він відображав ≥40% збільшення активності протягом періоду 1 сек як в епоху відповіді, так і під час посилення (але не у фазі відновлення), порівняно з відповідним базовим рівнем. Крім того, нейрони, класифіковані як PR + RF, мали виявити зниження активності до вихідних рівнів між двома піковими розрядами. Нефазние (NP) нейрони демонструють подібні швидкості випалу протягом чотирьох епох часу без змін 40% активності, характерних для чотирьох типів візерункових розрядів, описаних вище. Статистичне підтвердження зазначеної вище класифікації клітинного типу здійснювали за допомогою a t випробування для залежних зразків, які порівнювали середні пікові (PR, RFe, PR + RF) або швидкості стрільби (RFi) для всіх нейронів даного типу з відповідними базовими показниками.
Гістограми популяції нормалізованого випалу клітин генерувалися для всіх фазово активних нейронів протягом інтервалу часу 20 сек, який фіксував посилення води та кокаїну з використанням процедур, описаних раніше (Carelli et al., 2000). Коротко, нейрональні моделі випалу всіх клітин PR, RFe, RFi і PR +, зареєстрованих під час багаторазового графіка підсилення води і кокаїну, були представлені як композитні PEHs, підсумовані по всіх клітинах конкретного типу і нормалізовані відносно загальної середньої швидкості горіння. кожного нейрона. Нормалізація випалювання клітин дозволила вивчити зміни активності популяцій клітин незалежно від відмінностей у загальних показниках випалу між окремими нейронами (Carelli і Deadwyler, 1994).
Гістологія. Після завершення останнього експерименту тварин анестезировали пентобарбіталом натрію (50 мг / кг), і струм 10 μA, що проходив протягом 6 сек, через всі записуючі електроди. Щура перфузировали 4% параформальдегідом, і головний мозок видаляли, блокували і секціонували (50 мкМ) по всій рострально-каудальної мірі Acb. Розрізи забарвлювали на тіонін і контрастували прусським блакитним, щоб виявити продукт реакції синьої точки, що відповідає розташуванню кінчика позначеного електрода (Зелений, 1958; Carelli і Deadwyler, 1994). Процедура реконструкції розміщення електродів полягала в наступному. Серійні розрізи досліджували під світловим мікроскопом, і розташування позначених кінчиків електродів наносили на графік для всіх суб'єктів на корональних зрізах, взятих зі стереотаксичного атласу Paxinos і Watson (1997). Положення в різних регіонах Acb (ядра, оболонки, рострального полюса) і кордонів між цими областями визначалися шляхом вивчення місць розташування кінчиків електродів по відношенню до (1) меж плями на рівні рострального полюса. і каудальні ділянки Acb, (2) точні "орієнтири" в мозку (наприклад, передня коміссура), і (3) анатомічне розташування Acb, як зображено на стереотаксичному атласі Paxinos і Watson (1997).
результати
Поведінка
Тварин спочатку тренували натисканням важеля для підсилення води, а потім випаровування клітин Acb реєстрували під час придбання самоконтролю кокаїну в межах багаторазового графіку водокакаїну. Таким чином, поведінка на багаторазовому графіку була розділена на три складові (початкову, надійну та стабільну) на основі моделей поведінкової відповіді під час фази самоврядування кожного сеансу. Зверніть увагу, що у добре підготовлених тварин (Рис. 1, знизу), поведінка самостійного адміністрування характеризується "вибухом" відповіді на початку сеансу з наступним регулярним відповіддю з середніми інтерінфузійними інтервалами 5 min. Приклад моделей поведінкової відповіді для трьох компонентів показаний для одного представника тварини в Росії малюнок 1.
Сукупні записи, що показують поведінковий (реакторний) відповідь для однієї тварини під час придбання самостійного застосування у воді-кокаїн. Під час першого сеансу впливу кокаїну (початкового) тварина завершила відповідь 28 на воду з середнім значенням 22.19 сек. Під час фази самоврядування вода тричі була поміщена на важель кокаїну (позначена відкритими наконечниками стріл), і тварина грунтувалася кілька разів (позначена закритими стрілками). Під час першого сеансу надійного реагування, натискання важеля на воду залишалося стабільним (преси 16; INT, 22.08), а відповідь на внутрішньовенне введення кокаїну був присутній, але нерегулярно. Під час стабільного компонента (день 7), поведінкова реакція була стабільною для обох вод (відповіді 21; середні значення INT, 42.85 сек) і кокаїн (відповіді 22; середні значення INT, 6.13 min).
Перший компонент (початковий) включав перший сеанс множинного розкладу. У всіх тварин, поведінкові відповіді на армування водою були стабільними (середні відповіді, 22.25 ± 1.3; середній INT, 32.75 ± 5.77 сек). Проте під час початкової фази самоврядування поведінкова реакція на внутрішньовенне введення кокаїну або не відбувалася, або була нестійкою. Як правило, експериментатору довелося примусити тварин множинними інфузіями кокаїну. Підготовка не обмежувалася лише початком сесії, але її часто давали протягом усього сеансу. У деяких випадках краплину води поміщали на важель кокаїну на декількох випробуваннях, щоб ініціювати рух до цього важеля.
Наступний 2-6 d навчання за багаторазовим графіком був класифікований як надійний компонент, що відображає менш нестабільну (але ще не стабільну) поведінку самоврядування. Під час першого надійного сеансу для всіх тварин відповідь на армування водою залишалася стабільною (середні відповіді, 22.38 ± 1.12; середнє значення INT, 24.92 ± 1.40 сек). Під час фази самоврядування експериментатор все ще був необхідний для того, щоб перевести тварину в не більше трьох вливань кокаїну, щоб ініціювати відповідь на лікарський засіб (воду ніколи не поміщали на важіль кокаїну). У деяких випадках первинні інфузії не були необхідними, але поведінка все ще була нестабільною. На відміну від першого дня впливу кокаїну, всі тварини відповіли на препарат на цій стадії навчання. Серед усіх тварин середня кількість відповідей на кокаїн становила 20.50 ± 1.81, середнє значення INT 4.04 ± 1.07 min.
Після навчання 6-9 d, тварини демонстрували стабільну реакцію на обох етапах багаторазового графіка. Зокрема, підсилені водою реакції характеризувалися відповідями 21.38 ± 1.21 з середнім значенням INT з 30.75 ± 3.57 сек. Стабільний відповідь на внутрішньовенне введення кокаїну складався з таких вимог. По-перше, проміси лікарських засобів не були необхідними для ініціювання відповіді. По-друге, у тварин, як правило, спостерігається вибух відповіді на початку фази самоврядування (поведінка “навантаження”), за якою регулярно реагують. У всіх тварин (n = 8), середня кількість відповідей на навантаження становила 2.75 ± 0.49, середнє значення INT 0.76 ± 0.15 min. Після навантаження тварини регулярно відповідали з середнім числом відповідей 18.87 ± 1.29 і середнім значенням INT 6.42 ± 0.17 min.
Nucleus згортає клітину під час початкового (першого) сеансу багаторазового розкладу водяного кокаїну
Всього було зареєстровано 97 нейронів (вісім щурів) під час першого сеансу багаторазового графіка (тобто, день 1 експозиції кокаїну). З клітин 97 нейрони 24 (25%) демонстрували один з трьох типів візерункових розрядів відносно підсиленої водою реакції, як описано раніше (Carelli et al., 2000). Коротко, підмножина нейронів демонструвала збільшення швидкості випалу протягом декількох секунд, що передує посиленому відповіді, і була класифікована як PR-клітина (n = Клітини 5; 21%). Інші нейрони показали збільшення випалу відразу після відповіді, RFe (n = Клітини 15; 62%), або інгібування випалу клітин безпосередньо перед або після відповіді, RFi (n = Клітини 4; 17%). Наведені приклади трьох типів моделей нейронів малюнок 2.
PEH, що демонструють три типи нейрональних моделей стрільби, спостерігаються протягом секунд після реакції важеля-преса (FR1) для армування водою. Зверху, приклад нейрону Acb, що відображає збільшену швидкість стрільби протягом декількох секунд, що передують посиленому відгуку (PR). Середній, Інший нейрон, що показує збільшення стрільби відразу після завершення відповіді (RFe). Нижній, третя клітина Acb, що відображає помітне гальмування в фонових швидкостях стрільби протягом секунд до і після відповіді (RFi). R, Посилені відповіді. Кожен PEH містить бункери 250 тут і на наступних фігурах.
Як зазначалося вище, самоврядування кокаїну було дуже нерегулярним на день 1 багаторазового графіку і часто включав проби препаратів для ініціювання відповіді. Тим не менш, в ряді випадків тварини почали переводити прес для внутрішньовенного введення кокаїну в перший день навчання. Примітно, що для цих тварин, Acb з малюнком викиди відносно важіль натискання на кокаїн "з'явилися" в рамках цієї першої сесії експозиції кокаїну. Приклад одного такого нейрона показаний на рис малюнок 3. Сеанс починався з фази армування водою (випробування 23), під час якої клітина Acb не мала змін у швидкості випалу відносно підсиленої водою реакції (тобто класифікована як NP; дані не показані). Активність однієї клітини Acb під час фази самостійного введення показана в смужках в малюнок 3. Модель поведінкової відповіді під час фази самоврядування показана в кумулятивній записи (кожен відхилення вгору вказує на посилену кокаїном реакцію). На початку фази SA щур притискався важелем у вісім разів відносно швидкою послідовністю (Lever Presses: Start of SA). Протягом цього періоду клітина Acb продовжувала демонструвати безфазну випал (Рис. 3; верхня ліва смуга) (чотири з восьми відповідей позначені стрілками). Після цього тварина показувала паузу у відповідь і отримувала в цілому п'ять експериментальних прийомів кокаїну, що вводяться, протягом наступного періоду 30 хв. Як і очікувалося, клітина проявляла нефазное випал відносно праймувальних настоїв (верхній середній PEH; показано два з п'яти простих). Незабаром після цього тварина натиснула без будь-яких простих чисел і завершила додаткові посилені кокаїном відповіді 27. До кінця першого сеансу тренування самоврядування тварина почало демонструвати надійну поведінку, що впливає на важіль, і з'явився розряд з малюнком RFe. Зокрема, випал RFe був присутній протягом останніх шести випробувань фази самоврядування 2 hr. Цей висновок проілюстровано для останніх чотирьох випробувань сеансу у нижньому правому діаграмі в малюнок 3.
Поява селективного до кокаїну Acb з малюнком під час початкового впливу кокаїну у воді-кокаїн. Сукупний запис показує моделі поведінкової відповіді під час компонента самоврядування кокаїну на день 1 багаторазового графіку. Зауважимо, що тварина швидко реагувала на внутрішньовенне введення кокаїну на початку фази, а потім декілька первинних інфузій. Після цього спостерігалося поведінкове реагування на кокаїн, хоча і дещо нерегулярне. Stripcharts показують випадок клітин Acb відносно важеля-прес-відповідь на початку компонента самостійного застосування (вгорі ліворуч, позначений стрілками) під час грунтовного вливання кокаїну (верхній центр, позначений стрілками) і відносно останніх чотирьох пресів відповіді в сесії (внизу праворуч, позначені стрілками). Зверніть увагу на початок активності з малюнком RFe під час закінчення сеансу. Той же самий нейрон виявляв NP випал відносно водно-армованого відповіді (дані не показані).
Інший приклад підсилювально-селективного випалу клітин на день 1 багаторазового графіка показаний в малюнок 4. У цьому випадку тварина натискає на натискання 28 разів для підсилення води (середнє значення INT, 21.19 ± 0.28 сек). Як показано на вершині PEH-растрів в Росії малюнок 4, клітина Acb проявила активність RFe відносно армованих водяними пресами. При ініціюванні фази самостійного введення тварина негайно почала реагувати на важіль кокаїну. Цей же нейрон продовжував випромінювати RFe під час перших трьох випробувань фази самоврядування, а потім переходив до нефазної активності (позначеної стрілкою в растрі). Після всього восьми пресів тварина зупинило натискання важеля і потім грунтувалося п'ять разів ін'єкційним кокаїном у поєднанні з тональним стимулом домішки. Зауважте, що клітинки Acb не активувалися простими кокаїнами (див. Розділ простих растрових міток). Після цього тварина завершило ще сім відповідей без додаткових первинних інфузій. Хоча поведінкова реакція на кокаїн була присутня в кінці сеансу, клітина продовжувала демонструвати нефазну активність.
Приклад водно-селективного випалу клітин під час сеансу 1 багаторазового графіка. Ліворуч, PEHs показують, що клітина Acb проявила RFe-активність щодо підсиленої водою реакції (зверху). Одна і та ж клітина Acb виявляла NP-активність щодо реакції, підсиленої кокаїном (знизу). Право, растровий дисплей показує активність одного і того ж нейрона, показаного на PEH, у всіх випробуваннях сеансу. Клітка проявляла активність RFe під час фази армування водою і протягом перших трьох випробувань відповіді на кокаїн. Після цього відбувався перехід до нефазної активності, що продовжувався під час первинних інфузій (позначених простими растрами) і протягом решти фази самостійного введення.
Щоб підсумувати активність нейронів Acb протягом дня 1 експозиції кокаїну, проаналізовано випалювання клітин щодо посиленої реакції на воду порівняно з тими дослідженнями, в яких кожна тварина реагувала самостійно (без прикладу) для внутрішньовенного кокаїну. Оскільки тварини не були добре навчені, кількість відповідей, посилених кокаїном, було відносно невеликим (середні, відповіді 12.25 ± 3.92). Проте з цього аналізу виникла чітка структура діяльності. З клітин 97, зареєстрованих під час першого сеансу багаторазового графіка, нейрони 42 демонстрували візерункові розряди відносно підсиленої водою або кокаїном відповіді. З клітин 42 тільки три нейрона (7%) виявили подібні типи нейрональних розрядів щодо посиленого відповіді на воду і кокаїн. Решта нейронів 39 (93%) демонстрували один з трьох типів візерункових розрядів (PR, RFe, RFi) щодо підсиленої водою реакції (n = Клітини 24) або відповідь, посилена кокаїном (n = 14), але не обидва. Залишився нейрон демонстрував візерункові розряди в обох умовах підсилення, але різних типів.
Складені PEHs в Росії малюнок 5 показують резюме нормалізованого випалу для селективних до кокаїну нейронів у обох умовах посилення. Зауважимо, що ця популяція нейронів Acb проявляла нефазну активність по відношенню до важеля-пресу, що відповідає за армування водою (ліві PEH). На відміну від цього, незважаючи на те, що малюнки з розрядами були не дуже надійними, ті ж нейрони Acb показали один з трьох типів візерункових розрядів (PR, RFe, RFi) відносно відповіді на важіль-прес для кокаїну (зліва). Оскільки прості кокаїну часто давали на день 1 навчання самостійного застосування (рис. 1, 3), активність цих же нейронів також досліджувалася щодо тих простих чисел (незалежні від реакції кокаїнові інфузії, сполучені з тонус-стимулом житла). Не було виявлено суттєвих відмінностей середньої швидкості випалу 5 сек, порівняно з 5 сек, одразу після проби кокаїну для PR (середня швидкість до, 4.45 ± 2.18; середня швидкість після, 3.28 ± 1.77; p > 0.05), RFe (середній показник до, 2.55 ± 0.68; середній показник після, 1.56 ± 0.60; p > 0.05), або клітини RFi (середній показник до, 1.75 ± 0.45; середній показник після, 2.40 ± 0.46; p > 0.05).
Композитні PEHs нормалізованого випалу всіх нейронів, що демонструють візерункові розряди, відносно тільки посиленого кокаїном відповіді протягом першого дня багаторазового графіка. Ліворуч, PEHs показують, що популяції нейронів проявляли NP-активність відносно посиленої реакції на воду. Право, ті ж клітини показали один з трьох добре визначених типів візерункових розрядів (PR, RFe, RFi) відносно посиленого кокаїном відповіді.
Як зазначалося вище, друга популяція нейронів Acb проявляла протилежну картину активності під час багаторазового розкладу для води і кокаїну. Складені PEHs в Росії малюнок 6 підсумовують активність всіх нейронів, що демонструють візерункові розряди, специфічні до армованих водою. На відміну від нейронів кокаїну показано в малюнок 5, Нейрони Acb проілюстровані в малюнок 6 виявили набагато більш надійну структуру розряду відносно цілеспрямованої поведінки для води, що, ймовірно, є результатом великої підготовки для води, на відміну від кокаїну. Важливо, що ця популяція нейронів показала фазову стрільбу відносно посиленої реакції на воду, але нефазова активність щодо випробувань, в яких тварини відповідали на кокаїн.
Складені PEHs нормалізованого випалу всіх нейронів, що демонструють візерункові розряди, відносно тільки до підсиленої водою реакції протягом першого дня багаторазового графіка. Зліва, РЕЗ показують, що популяції нейронів демонстрували три типи візерункових розрядів (PR, RFe, RFi) відносно посиленої реакції на воду. Право, ті ж клітини виявляли NP-активність відносно посиленого кокаїном відповіді.
Nucleus accumbens випалювання клітини під час надійного самоврядування відповіді під час водно-кокаїн кілька графік
Випал клітин Acb також досліджували під час першого сеансу, в якому кожна тварина демонструвала достовірне (хоча й дещо невпорядковане) поведінку самоврядування під час багаторазового графіка. З клітин 89 нейрони 42 демонстрували візерункові розряди щодо реакції, підсиленої водою або кокаїном. Проте, з реагуючих на 42 нейронів, лише п'ять нейронів (12%) показали подібні типи нейрональних розрядів відносно посиленого відповіді на воду і кокаїн. Решта нейронів 37 демонстрували один з трьох типів візерункових розрядів (PR, RFe, RFi) по відношенню до армованої води (n = Клітини 24) або один з чотирьох типів візерункових розрядів (PR, RFe, RFi, PR + RF) під час компонента самоконтролю кокаїну багаторазового графіка (n = 11), але не обидва. Два залишилися нейрона виставляли візерункові розряди в обох умовах підсилення, але різних типів.
З чутливих до 42 нейронів, клітини 24 (57%) демонстрували один з трьох типів візерункових розрядів по відношенню до армованого водою (PR, n = 4; RFe, n = 9; RFi, n = 11). Приклад водно-селективного нейрона показаний зліва в малюнок 7. Хоча поведінкова реакція була ще дещо нечіткою для кокаїну, друга дещо менша популяція нейронів вибірково кодувала інформацію про підсилені кокаїном відповіді під час багаторазового розкладу. У цьому випадку вісім клітин показали один з трьох типів візерункових розрядів, описаних вище, щодо посиленої реакції на кокаїн (PR, n = Клітини 2; RFe, n = Клітини 3; RFi, n = Клітини 3). Крім того, четвертий тип картини нейронального випалу, про який раніше повідомлялося, що є унікальним для підкріплення кокаїну, PR + RF (Carelli і Deadwyler, 1994), спостерігався протягом першого дня надійного реагування на кокаїн (n = Клітини 3). PR + RF-нейрони характеризуються двома різними піками на випал клітин, один безпосередньо передує посиленій відповіді і закінчується завершенням відповіді (подібно PR-клітинам) і другим піком відразу після відповіді (як RFe-клітини) з інгібіторним періодом між двома піки (як RFi клітини). Приклад одного такого нейрона показаний праворуч малюнок 7.
РЕЗ, які показують водно-селективні (ліворуч) і селективні до кокаїну (праві) нейрони під час надійного реагування на багаторазовий графік водяного кокаїну. Ліворуч, PEHs показують єдиний нейрон нейтрону (клітинку 1), що демонструє збільшення швидкості випалу відразу після посиленої реакції на воду (RFe; зверху) і нефазний випал відносно посиленої реакції на кокаїн (знизу). Справа, інший нейрон нейроцитів (клітина 2), зареєстрований у другій тварині, демонстрував нефазний випал під час підкріплення води і перехід до активності PR + RF під час самоврядування.
Nucleus акумулює випал клітин під час стабільного самоврядування, що реагує під час багаторазового розкладу водяного кокаїну
Випал клітин Acb також досліджували під час першого сеансу, в якому кожна тварина демонструвала стабільну поведінку самоврядування під час багаторазового розкладу (7-9 d навчання). З клітин 102, зареєстрованих під час першої стабільної сесії, клітини 46 демонстрували візерункові розряди щодо реакції, посиленої водою або кокаїном. Відповідно до попередніх висновків (Carelli et al., 2000), з чутливих до нейронів 46 тільки чотирьох нейронів (9%) виявили подібні типи нейрональних розрядів відносно посиленої реакції на воду і кокаїн. Решта нейронів 42 демонстрували один з трьох типів візерункових розрядів (PR, RFe, RFi) по відношенню до армованої води (n = Клітини 22) або один з чотирьох типів візерункових розрядів (PR, RFe, RFi, PR + RF) під час компонента самоконтролю кокаїну багаторазового графіка (n = Клітини 20), але не обидва. Середні показники випаровування для селективних воді та селективні до кокаїну нейронів наведені в таблицях 1 та 2, відповідно.
Середовище (SEM) нейронів Acb, що демонструють фазовий випал клітин по відношенню до води, але не підсилюється кокаїном відповідь під час стабільного поведінки самоврядування на багаторазовому графіку
Середнє значення (SEM) нейронів Acb, що демонструють фазовий випал клітин відносно кокаїну, але не підсиленої водою реакції під час стабільного поведінки самоврядування на багаторазовому графіку
Короткий виклад водно-селективних проти кокаїн-селективних випалу клітин у трьох компонентах (початковий, надійний, стабільний) водно-кокаїнового багаторазового графіка
малюнок 8 показаний короткий виклад розподілу підсилювально-селективних нейронів під час трьох компонентів самостійного навчання під час багаторазового розкладу водяного кокаїну. Відсоток фазично активних нейронів, які проявляли водно-селективность (Рис. 8, вода), кокаїн-селективний (Рис. 8кокаїну), або подібні риси випалу в обох умовах посилення (Рис. 8, обидва) побудовані як функція навчального компонента (початкового, надійного або стабільного). Зазначимо, що протягом першого дня опромінення кокаїном (початковий) більшість фазово активних нейронів (57%) були пов'язані з посиленою реакцією на воду, тоді як менший відсоток нейронів (33%) виявляв фазовий випал тільки під час самостійного застосування фази. Найбільш важливим є те, що лише невеликий відсоток нейронів (7%) показав подібні, перекриваючі нейрональні моделі стрільби в двох умовах посилення. Під час другого компонента тренування самоврядування (надійний), відсоток нейронів, що демонструють характерні для водних артерій розряди, був подібний до того, що було проведено у день 1 багаторазового графіка (56%), і відсоток нейронів, селективних до кокаїну. залишався відносно низьким (26%). Знову ж таки, відсоток нейронів, що демонструють подібні, перекриваються, нейрональні моделі випалу у двох умовах посилення залишалися низькими (12%). Нарешті, у відповідності з нашими попередніми висновками, відсоток водних (48%) проти кокаїноселективних (43%) нейронів був приблизно рівний під час стабільного реагування на багаторазовий графік, а відсоток нейронів, що показують перекриваючі моделі нейронального випалу, залишався низьким (9) %). У сукупності ці дані показують, що нейрони, які демонструють розряди з візерунками відносно підсиленої водою відповіді, не перетворюються на одну з фазових моделей випалу, що спостерігаються під час самоконтролю кокаїну, а замість цього представляють окрему популяцію нейронів Acb.
Розподіл водно-селективних проти кокаїноселективних нейронів під час придбання самостійного застосування під час багаторазового розкладу водяного кокаїну. Відсоток фазових клітин наноситься на графік як функція класифікації типів клітин між трьома компонентами (початковим, надійним, стабільним) навчання самоврядування під час багаторазового розкладу. Wat, Neurons, які демонстрували один з трьох типів візерункових розрядів, що відносяться тільки до армованих водою; Кок, нейронів, які демонстрували один з чотирьох типів візерункових розрядів, що стосуються лише посиленого кокаїном відповіді; Обидві нейрони демонструють подібні нейрональні моделі стрільби, що перекриваються в двох умовах підсилення (вода і кокаїн).
Гістологія
Гістологічна реконструкція положення електродів показала, що нейрони, записані під час тестових сеансів, знаходяться в ростральних полюсах, ядрах і оболонкових субрегіонах Acb, як визначено в Zahm and Brog (1992). Розміщення електродів натягнуто на рострально-каудальну відстань 2 мм, починаючи від 2.7 до 0.7 мм рострального до bregma і від 0.5 до 2.5 мм збоку до середньої лінії. Випадки, в яких дроти не розташовувалися в Acb, були виключені з аналізу даних.
Обговорення
Ми раніше повідомляли, що окремі популяції нейронів Acb вибірково кодують інформацію про цілеспрямованість поведінки кокаїну проти природного (харчування та води) підкріплення (Carelli et al., 2000), що відповідає результатам, отриманим для приматів (Bowman et al., 1996). Однак ці результати були отримані у тварин, які були добре навчені самостійному застосуванню кокаїну (тобто після 1-3 тижнів навчання). Ряд досліджень свідчить про те, що повторне введення психомоторних стимуляторів призводить до нейроадаптації клітин в Acb (Генрі і Білий, 1991; Білий і Kalivas, 1998; White et al., 1998; Робінсон і Колб, 1999; Xi et al., 2002) та в інших місцях (Ungless et al., 2001; Fagergren et al., 2003; Saal et al., 2003). Щоб перевірити, чи може хронічний досвід кокаїну лежить в основі підсилювально-селективної активності, що спостерігався в попередніх доповідях, нейрони Acb були зафіксовані тут під час багаторазового розкладу водяного кокаїну від першого сеансу впливу кокаїну, а не після тривалого навчання самоврядування. Ми припустили, що якщо підсилювально-селективний випал клітин залежить від багаторазового впливу кокаїну, більшість клітин Acb повинні демонструвати подібні, перекриваючі нейрональні моделі стрільби через воду в порівнянні з умовами підкріплення кокаїну під час першого впливу препарату. Тим не менш, дані дослідження показали, що нейрони Acb демонстрували підсилювально-селективну активність ще в сеансі 1 багаторазового графіка. Ці висновки підтверджують думку про те, що окремі нейронні ланцюги в Acb диференційно кодують інформацію про кокаїн проти природної винагороди, і що ця функціональна організація не є прямим наслідком хронічного впливу на наркотики.
Різні популяції нейронів Acb селективно кодують інформацію про кокаїн проти води під час первинного впливу кокаїну
У даному дослідженні випалювання клітин Acb було зафіксовано під час придбання самоконтролю кокаїну в межах багаторазового графіку водокакаїну. Під час тренування поведінка самоврядування спочатку була нестійкою, але стабілізувалася з повторним досвідом самоврядування. Тим не менш, окремі популяції нейронів Acb були зареєстровані ще в день 1 навчання самоуправління, що диференційовано кодувало інформацію про цілеспрямованість поведінки кокаїну проти армування водою. Примітно, що викиди з малюнком з'явилися до кінця фази самоконтролю кокаїну (Рис. 3) або зникли (для водо-селективних нейронів) під час самоврядування (Рис. 4). Ці висновки узгоджуються з думкою, що в Acb існують окремі нейронні ланцюги, які вибірково кодують інформацію про кокаїн проти природних винагород, що не залежить від хронічного (протягом одного або декількох тижнів) досвіду наркотиків.
Іншим важливим аспектом справжніх висновків є розподіл водно-селективних проти кокаїноселективних нейронів через тренувальні сеанси. Як показано на рис малюнок 8більшість фазово активних нейронів під час першого сеансу кодували інформацію про цілеспрямовану поведінку для води, ймовірно, тому що тварини спочатку були навчені відповідати на винагороду за воду до реалізації багаторазового графіка. Однак відсоток водно-селективних проти кокаїноселективних нейронів ставав приблизно рівним з встановленням стабільного поведінки самоврядування. Важливо, щоб у всіх компонентах навчання було відносно мало нейронів, які демонстрували подібні, перекриваючі нейрональні моделі стрільби по двох підсилювальних умовах. У сукупності ці результати ілюструють динамічну природу випалювання клітин Acb у поведінці тварин у тому, що протягом одного сеансу з'явилися візерункові розряди, специфічні для підсилення кокаїну, і що, за допомогою додаткової підготовки, більше нейронів було набрано в Acb для селективного кодування інформації, пов'язаної з кокаїном .
Ми раніше повідомляли, що четвертий тип нейрональної картини стрільби, кокаїн-специфічний або PR + RF, спостерігається тільки під час самоконтролю кокаїну, а не під час армування води (\ tCarelli і Deadwyler, 1994; Carelli, 2002a). Цікаво, що PR + RF-нейрони не спостерігалися під час початкового впливу препарату, але з'явилися після декількох днів навчання. Нещодавно повідомлялося, що клітинні нейроадаптації в межах схеми винагороди мозку є результатом повторного введення кокаїну (Генрі і Білий, 1991; White et al., 1995; Білий і Kalivas, 1998; Xi et al., 2002). Таким чином, PR + RF нейрони можуть відображати активацію дискретного підмножини нейронів Acb, що відбувається тільки при повторному впливі на кокаїн. Тим не менш, важливо відзначити, що, як і інші типи клітин, PR + RF нейрони демонструють нефазну активність відносно підсиленої водою реакції і тому не відображають підмножину нейронів, які кодують цілеспрямовані поведінки для води.
Наведені результати також узгоджуються з попередніми звітами, які показують, що специфічні популяції нейронів Acb активуються стимулами, пов'язаними з доставкою кокаїну (Carelli, 2000І 2002), а також доступність кокаїну (Ghitza et al., 2003). Наприклад, ми показали, що незалежні від відповіді презентації аудіовізуальних стимулів, попередньо пов'язані з доставкою кокаїну під час сеансів самоврядування, активують різні популяції нейронів Acb. Зокрема, в даному контексті активуються нейрони, які виділяються протягом декількох секунд після завершення відповіді для внутрішньовенного кокаїну (RFe, RFi і PR + RF). У даному дослідженні ми показуємо, що нейрони Acb не активуються примиванням інфузій кокаїну в парі з цим же стимулом, коли вони представлені під час початкових тренувальних сеансів (сесія 1). Цей висновок узгоджується з думкою, що активація нейронів Acb кокаїном-асоційованими стимулами зафіксована в попередніх дослідженнях (Carelli, 2000) представляє вивчену асоціацію між стимулами і введенням кокаїну у добре навчених тварин.
Наслідки для функціональної організації nucleus accumbens
Селективна активація нейронів Acb під час цілеспрямованої поведінки природного проти кокаїну забезпечує важливе розуміння функціональної організації цієї структури. Анатомічні дослідження показують, що Acb отримує конвергентні синаптичні входи з безлічі коркових і підкіркових структур, включаючи ділянки префронтальної кори, субікулума гіпокампу, базалатеральної мигдалини і вентральної області (Groenewegen et al., 1987,1991; Zahm and Brog, 1992; Brog et al., 1993; Heimer et al., 1995, 1997; Wright et al., 1996). Було запропоновано, що стриатум є частиною більшої системи функціонально відокремлених ланцюгів, які зв'язують базальні ганглії і кору, і що обробка інформації в межах цих ланцюгів і між ними є, перш за все, паралельною. (Alexander et al., 1986; Олександр і Пітер, 1990; Groenewegen et al., 1996). Крім того, численні дослідження вказують на те, що Acb є однією зі складових більшої схеми, що підтримує обробку, пов'язану з армуванням, включаючи ініціювання цілеспрямованої поведінки (Мудрий, 1998; Pennartz et al., 1994; Carelli, 2002b). Наведені результати розширюють ці погляди, показуючи, що в цій великій системі існує окрема "мікросхема" (принаймні на рівні Acb), в якій дискретні популяції нейронів Acb вибірково кодують цілеспрямовані поведінки для природних (харчових продуктів і води) винагороду за кокаїн. Ця селективна активація, ймовірно, є наслідком аферентної активації (з кортикальних і підкіркових структур) дискретних підмножин нейронів Acb. Крім того, даний дослідження показує, що ця система є вродженою функціональною ознакою Acb і не є прямим наслідком хронічного впливу кокаїну.
Дані результати узгоджуються з теоретичним уявленням про функціональну організацію Acb, запропонованої Pennartz et al. (1994). Ці автори запропонували, що Acb складається з набору нейронних «ансамблів» або груп клітин з різними функціональними властивостями. Активація специфічних нейрональних ансамблів змінюється і залежить від процесів навчання, пов'язаних з винагородою. Тут і в попередніх дослідженнях тварини виконували таку ж поведінкову реакцію (важільна преса) на препарат або природну винагороду, однак підмножини нейронів Acb реагували тільки при конкретних обставинах. Крім того, дані дослідження показують, що активація специфічних популяцій нейронів відбувається швидко і спостерігається протягом першого сеансу самоуправління. Ці результати ілюструють динамічну природу випалювання клітин Acb у поведінці тварин і здатність одиночних нейронів Acb реорганізувати свою діяльність, пов'язану з специфічними для підсилювача станами після початкового досвіду роботи з винагородою.
Висновок
Електрофізіологічні дослідження поведінки тварин підтримують критичну роль Acb в обробці, пов'язаній з армуванням, показуючи, що нейрони Acb кодують важливі особливості цілеспрямованої поведінки як для природного, так і для лікарського винагороди (Carelli і Deadwyler, 1994; Chang et al., 1994, 1998; Народи і Захід, 1996; Peoples et al., 1998; Carelli, 2000; Шульц, 2000). Раніше ми показали, що дискретні підмножини нейронів в Acb вибірково кодують інформацію про кокаїн проти природних (харчових і водяних) винагород. Тут ми розширюємо ці знахідки, показуючи, що це вибіркове кодування інформації, специфічної для підсилювача, не є прямим наслідком хронічного впливу на наркотики, але відбувається вже на першому сеансі самоврядування. Проте, фактори, що лежать в основі та контролюють цю діяльність, залишаються невизначеними. Наприклад, невідомо, чи потрапляє кокаїн у більш узагальнену нейронну систему, що бере участь у обробці, наприклад, стимулюючі мотиваційні фактори, пов'язані з позитивним підкріпленням (Stewart et al., 1984; Робінсон і Беррідж, 2003). Альтернативно, кокаїн може бути активуючим нейроном, який зазвичай обробляє інформацію про сексуальну поведінку, оскільки Acb функціонально пов'язаний з цим процесом (Everitt, 1990; Wenkstern et al., 1993; Hull et al., 1999; Kippin et al., 2003). Можливо також, що кокаїн може активувати популяцію нейронів, які залишаються «непрацюючими» доти, доки вони не будуть спричинені потенційно корисним стимулом у навколишньому середовищі (Grigson, 2002). Незалежно від його функціонального походження, наявні результати показують, що нейрони Acb набираються для кодування цільового поведінки для кокаїну майже відразу після первинного впливу препарату. Важливим і клінічно пов'язаним питанням буде визначення того, чи ця активація залишається очевидною після утримання від вживання наркотиків.
Виноски
- Отримано серпня 28, 2003.
- Редакція отримала жовтень 6, 2003.
- Прийнято жовтня 8, 2003.
Це дослідження було підтримано Національним інститутом з надання наркотиків DA14339 RMC. Ми дякуємо Елісон Крумлінг, Сьюзан Брукс і Річард Роп за технічну допомогу, Мітч Ройтман за коментарі до цього рукопису, і Сью Грігсон за глибоку пропозицію для цього експерименту.
Кореспонденція повинна бути адресована д-ру Регіні М. Кареллі, кафедрі психології, Університету Північної Кароліни в Чапел-Хіллі, CB 3270, Davie Hall, Chapel Hill, NC 27599-3270. Електронна пошта: [захищено електронною поштою].
Авторське право © 2003 Товариство неврології 0270-6474 / 03 / 2311214- • $ 15.00 / 0
посилання
- ↵
- ↵
- ↵Bowman EM, Aigner TG, Richmond BJ (1996) Нейронні сигнали у вентральному стриатумі мавпи, пов'язані з мотивацією для соку і кокаїну. J Neurophysiol 75: 1061-1073.
- ↵
- ↵Caine SB, Lintz R, Koob GF (1993). У: Поведінкова неврологія: практичний підхід (Sahgal A., ed), pp 117-143. Оксфорд: Оксфорд UP.
- ↵
- ↵
- ↵Carelli RM (2002b) nucleus accumbens та винагорода: нейрофізіологічні дослідження в поведінці тварин. Behav Cogn Neurosci Rev 1: 281-296.
- ↵Carelli RM, Deadwyler SA (1994) Порівняння нейрональних моделей спалаху nucleus accumbens під час самоконтролю кокаїну та підсилення води у щурів. J Neurosci 14: 7735-7746.
- ↵Carelli RM, Ijames S, Crumling A (2000) Докази того, що окремі нейронні ланцюги в nucleus accumbens кодують кокаїн проти «природного» (вода і їжа) винагороди. J Neurosci 20: 4255-4266.
- ↵Chang JY, Sawyer SF, Lee RS, Woodward DJ (1994) Електрофізіологічні та фармакологічні докази ролі nucleus accumbens в самоконтролі кокаїну у вільно рухаються щурах. J Neurosci 14: 1224-1244.
- ↵Chang JY, Janak PH, Woodward DJ (1998) Порівняння мезокортиколімбічних нейрональних реакцій під час самоконтролю кокаїну та героїну у вільно рухаються щурах. J Neurosci 18: 3098-3115.
- ↵
- ↵
- ↵Ghitza UE, Fabbricatore AT, Прокопенко В., Павляк А. П., Західний МО (2003) Постійна ки-викликана активність нейронів accumbens після тривалого утримання від кокаїну. J Neurosci 23: 7239-7245.
- ↵Зелений JD (1958) Простий мікроелектрод для запису з центральної нервової системи. Природа 182: 962.
- ↵
- ↵
- ↵Groenewegen HJ, Berendse HW, Мередіт GE, Haber SN, Voorn P, Уолтерс JG, Lohman AHM (1991) Функціональна анатомія вентрального, лимбической іннервованої стриатума. У: Мезолімбічна дофамінова система: від мотивації до дії. (Willner P, Scheel-Kruger J, eds), pp 19-59. Нью-Йорк: Wiley.
- ↵Groenewegen HJ, Райт CI, Бейєр А.В. (1996) nucleus accumbens: шлюз для лімбічних структур для досягнення моторної системи? Програма Brain Res 107: 485-511.
- ↵Heimer L, Zahm DS, Alheid GF (1995) Базальні ганглії. В: нервова система щурів, Ed 2 (Paxinos G, ed), стор 579-628. Сан-Дієго: Академічний.
- ↵Heimer L, Alheid GF, de Olmos JS, Groenewegen HJ, Haber SN, Harlan RE, Zahm DS (1997) Акумбенс: поза дихотомією ядра-оболонка. J Neuropsychiatry Clin Neurosci 9: 354-381.
- ↵Генрі Д.І., Білий FJ (1991) Повторне введення кокаїну викликає стійке посилення чутливості дофамінових рецепторів D1 всередині ядра щура. J Pharmacol Exp Ther 258: 882-890.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵Nicolelis MAL (1999) Методи запису нейронних ансамблів. Бока Ратон, Флорида: CRC.
- ↵
- ↵Paxinos G, Watson C (1997) Мозок щура в стереотаксичних координатах, Ed 3. Сан-Дієго: Академічний.
- ↵
- ↵Народи LL, West MO (1996) Фазове випал одиничних нейронів у ядрі щурів accumbens корелювало з тимчасовим періодом внутрішньовенного самоконтролю кокаїну. J Neurosci 16: 3459-3473.
- ↵Народи LL, Gee F, Bibi R, West MO (1998) Фазовий час стрільби, прив'язаний до самостійного вливання кокаїну та локомоції: дисоційовані риси спалаху нейронів одного ядра accumbens у щурів. J Neurosci 18: 7588-7598.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵Шульц W (2000) Множинні сигнали нагороди в мозку. Nat Rev Neurosci 1: 199-207.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵Білий FJ, Hu XT, Zhang XF, Wolf ME (1995) Повторне введення кокаїну або амфетаміну змінює реакції нейронів на глутамат в дофаміновій системі mesoaccumbens. J Pharmacol Exp Ther 273: 445-454.
- ↵White FJ, Hu XT, Zhang XF (1998) Нейроадаптації в нейронах nucleus accumbens, що виникають в результаті повторного введення кокаїну. Adv Pharmacol 42: 1006-1009.
- ↵Мудрий РА (1982) Загальні нейронні основи для стимулювання мозку, винагороди за наркотики та винагороду за їжу. У: Нейронні основи годування і винагороди (Hoebel BG, Novin D, eds), pp 445-454. Brunswick, ME: Інститут Хаер.
- ↵
- ↵
- ↵Wright CI, Beijer VJ, Groenewegen HJ (1996) Базальні амігдалоїдні складні афференти до ядра щурячих акумулюючих організмів організовані компартментно. J Neurosci 16: 1877-1893.
- ↵Xi ZX, Ramamoorthy S, Baker DA, Shen H, Samuvel DJ, Kalivas PW (2002) Модуляція метаботропного глутаматного рецептора II групи при хронічному кокаїні. J Pharmacol Exp Ther 303: 608-615.
- ↵
Статті з посиланням на цю статтю
- Дорсолатеральне хворобливе ядро розрізняє кокаїн від природних, пов'язаних з нагородою контекстних сигналів PNAS, 5, 2013, 110 (10): 4093-4098
- Багатобічний гіпоталамус необхідний для відновлення континууму погашеного пошуку винагороди Журнал неврології, 4 лютого 2009, 29 (5): 1331-1342
- Залежне від фосфорилювання трафік GluR2, що містить АМРА-рецептори в акумуляторах ядра, відіграє критичну роль у відновленні пошуку кокаїну Журнал неврології, 22 Жовтень 2008, 28 (43): 11061-11070
- Нейронні ансамблі в CA3 тимчасово кодують шляхи вперед до тварини в точці прийняття рішень Журнал неврології, 7 листопад 2007, 27 (45): 12176-12189
- Ядерні акумулятори та винагорода Павлова Невролог, 1, квітень 2007, 13 (2): 148-159
- Динамічна нейропластичність і автоматизація мотивованої поведінки. Навчання та пам’ять, 1 вересня 2006 р., 13 (5): 558-559
- Кодування поведінки смакових та апетитних явищ різними популяціями нейронів у ядрах Журнал неврології, 2 лютого 2005, 25 (5): 1193-1202
- Пріоритетні ефекти агоніста рецептора метанутропного глутамату 2 / 3 LY379268 на умовно відновленому по відношенню до первинного зміцнення: порівняння між кокаїном і потужним звичайним підсилювачем Журнал неврології, 19 травня 2004, 24 (20): 4723-4727
;