Конвергентна обробка як позитивних, так і негативних мотиваційних сигналів популяціями дофамінових нейронів VTA (2011)

КОМЕНТАРИ: Це дослідження показує, що схеми винагороди та нервові клітини, що виробляють дофамін, реагують на страх. Той самий ланцюг, який рухає нас дофаміном для досягнення наших цілей, таких як оргазм, також активується страхом. Ось чому нам «подобаються» страшні речі - американські гірки, стрибки з банджами, фільми жахів тощо. Нам цікаво, чи страх чи тривога, що спричиняють порнографію, збільшують кількість виділеного дофаміну. Це мало б сенс, оскільки багато користувачів переходять у жанри порно, які викликають тривогу та страх. Якщо користувач порнографії більше не отримує достатньо дофаміну з поточного жанру, він може шукати порно, яке викликатиме тривогу та страх, щоб отримати більший виправлення дофаміну. Адреналін і норадреналін також стимулюють схему винагороди, як це описано в інших статтях цього розділу.

Повне дослідження: Конвергентна обробка як позитивних, так і негативних мотиваційних сигналів популяціями нейронів дофаміну VTA

Wang DV, Tsien JZ, 2011 PLOS ОДИН 6 (2): e17047. doi: 10.1371 / journal.pone.0017047

абстрактний

Нейрони дофаміну в вентральній тегментальній області (ВТА) традиційно вивчалися для їх ролі в мотивації, пов'язаній з винагородою, або наркоманії. Тут ми досліджуємо, як популяція нейронів дофамінів VTA може обробляти страшні та негативні переживання, а також нагороджувати інформацію у мишей, що вільно поводяться. Використовуючи мульти-тетродний запис, ми виявляємо, що до 89% передбачуваних дофамінових нейронів у VTA виявляють значну активацію у відповідь на кондиційний тон, який передбачає винагороду за їжею, в той час як одна і та ж популяція допамінових нейронів також реагує на такі страшні переживання події падіння і струшування. Більшість з цих передбачуваних дофамінових нейронів VTA демонструють пригнічення і зсув-відскок збудження, тоді як ~ 25% зареєстрованих передбачуваних нейронів дофаміну показують збудження страшніми подіями. Важливим є те, що передбачувані дофамінові нейрони VTA демонструють параметричні властивості кодування: їх тривалість зміни випалу пропорційна тривалості страшних подій. Крім того, ми демонструємо, що контекстна інформація має вирішальне значення для цих нейронів, щоб відповідно викликати позитивні або негативні мотиваційні відповіді тим же кондиційним тоном. Взяті разом, наші результати показують, що нейрони дофаміну VTA можуть використовувати стратегію конвергентного кодування для обробки як позитивного, так і негативного досвіду, тісно інтегруючись з сигналами та екологічним контекстом.

цифри

Зразок цитирования: Ванг Д.В., Ціен Ю.З. (2011) Конвергентна обробка як позитивних, так і негативних мотиваційних сигналів популяціями VTA дофамінових нейронів. PLOS ONE 6 (2): e17047. doi: 10.1371 / journal.pone.0017047

Редактор: Хірому Танімото, Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Німеччина

Отримано: Листопад 9, 2010; Прийнято: Січень 19, 2011; Опубліковано: 15 Лютого, 2011

Авторське право: © 2011 Wang, Tsien. Це стаття з відкритим доступом, яка розповсюджується на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє необмежене використання, розповсюдження та відтворення на будь-якому носії, за умови, що автор і джерело кредитуються.

Фінансування: Цю роботу підтримали кошти NIMH (MH060236), NIA (AG024022, AG034663 & AG025918), USAMRA00002 та Georgia Research Alliance (всі JZT). Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що конкурентних інтересів немає.

Вступ

Нейрони дофаміну в вентральній зоні (VTA) традиційно вивчали їхню роль у мотивації, пов'язаній з винагородою, або наркоманії [1]-[3]. Проте вважається, що VTA-дофамінові нейрони важливі для негативної мотивації [1]-[4]. У літературі роль нейрону дофаміну в позитивній мотивації була добре встановлена ​​і підтримується багатьма дослідженнями, які показують, що винагорода (наприклад, їжа, сік) і винагороди (умовні стимули) викликають короткочасну затримку (50 – 110 мс). і короткочасна (~ 200 мс) активність вибуху нейрону допаміну [5]-[9]. Відповідь цих допамінових нейронів кодує широкий спектр нових і пов'язаних з винагородою подій за допомогою правила помилки передбачення [5]-[9]. Показано, що активність дофаміну VTA також відіграє важливу роль у наркоманії: майже всі препарати, що викликають звикання, підвищують рівень синаптичного дофаміну в ядрі accumbens, який отримує значні допамінергічні входи з області VTA [10]-[12].

Відзначено також роль нейрону дофаміну ВТА в негативній мотивації. Ряд досліджень показав, що аверсивні події (наприклад, пероральна інфузія хініну або LiCl) або негативні стани (наприклад, скасування лікарського засобу) можуть змінити концентрацію дофаміну в ділянках головного мозку, іннервованих нейронами дофаміну VTA. [13]-[15]. Крім того, порушення передачі допаміну в структурах VTA на нижньому напрямку призводить до порушення кондиції до аверсивного або страшного досвіду [16], [17]. Більш того, рівні дофаміну можуть демонструвати протилежні функції в підкріпленні за поведінкою: нижчий рівень дофаміну в ядрі accumbens, як вважають, покращує покарання, але погіршує навчання на основі винагороди, тоді як більш високий рівень допаміну покращує винагороду, але погіршує навчання на основі покарання [18]. Наведені вище дослідження впевнено свідчать про те, що нейрони дофаміну VTA також відіграють важливу роль у обробці негативних мотиваційних сигналів. Проте точна роль нейрону дофаміну ВТА в негативній мотивації не цілком зрозуміла.

З іншого боку, нещодавні дослідження виявили, що нейрони дофаміну в compacta (SNc) substantia nigra pars (SNc) можуть реагувати як на винагороду (наприклад, на соки), так і на аверсивні стимули (наприклад, повітряні пухлини), а дві популяції нейронів дофаміну SNc можуть чітко передавати позитивні і негативні мотиваційні сигнали [9], [19]. Тим не менш, були висловлені занепокоєння щодо того, чи повітряна пухка до шкури, або обумовлена ​​репліка, що передбачає виникнення повітряної затяжки, дійсно викликає занепокоєння для мавп, якщо така діяльність не вважається шкідливою. [9]. Крім того, відомо, що SNN дофамінові нейрони обробляють різні аспекти інформації, і з чіткими нейронними схемами введення-виведення, як для VTA [5]. Таким чином, існує велика зацікавленість у дослідженні того, чи і як нейрони дофамінів VTA обробляють негативний досвід, і чи існують різні популяції нейронів дофаміну, які присвячують себе обробці позитивної та негативної інформації.

Для вирішення цих важливих питань ми застосували багатоклітинні позаклітинні записи в мишах, що вільно поводяться, і використовували два типи сильних страхітних подій (вільне падіння і струшування) [20] як спосіб вивчення ролі нейронів ВТА в обробці негативних мотиваційних сигналів. Ми також тренували мишей, щоб з'єднати нейтральний тонус з подальшою доставкою їжі, що дозволило нам дослідити, як та ж сама популяція нейронів дофаміну VTA може обробляти позитивні рухові сигнали. Більше того, оскільки контекстна інформація є невід'ємною частиною багатьох загальних вражень, ми запитали, чи може екологічний контекст відігравати певну роль у дискримінації винагороди чи аверсії. У зв'язку з цим ми провели низку експериментів, в яких ми тренували мишей, щоб з'єднати один тон з нагородженням їжею та страшною подією, але в різних контекстах, що дозволило визначити, яким чином вплив уражених дофамінових нервових відповідей VTA екологічний контекст. Наші результати показують, що нейрони дофамінів VTA можуть використовувати стратегію конвергентного кодування для обробки як позитивних, так і негативних досліджень.

результати

Класифікація передбачуваних дофамінових нейронів

Ми імплантували рухомі пучки з 8 тетродів (32 канали) у ВТА правої півкулі мишей, і положення реєструючих електродів було підтверджено гістологією наприкінці нашого експерименту (Малюнок 1A). У поточних аналізах використовували дані мишей 24, з яких ми записували передбачувані дофамінові нейрони. У цих мишей 210 було зафіксовано загальну кількість одиниць 24 з чіткими формами хвиль спайку (для прикладів добре ізольованих одиниць див. Малюнок S1). З них, одиниці 96 були класифіковані як передбачувані дофамінові нейрони, засновані на їхніх шаблонах стрільби (див Матеріали та методи), а інші одиниці 114 були класифіковані як не допамінові нейрони. Класифіковані передбачувані дофамінові нейрони, як правило, демонструють широкі трифазні потенціали дії (Малюнок 1B, червоний), хоча і з варіацією, тоді як не допамінові нейрони демонструють вузькі трифазні або двофазні потенціали дії (Малюнок 1B, синій і чорний, відповідно). Важливо, що тільки нейрони з низькою базовою швидкістю обстрілу (0.5 – 10 Hz; Малюнок 1C), відносно довгий інтервал між спайками (> 4 мс) і регулярний режим випалу були класифіковані як передбачувані допамінові нейрони. На відміну від цього, класифіковані недофамінові нейрони, як правило, демонстрували вищу базову швидкість стрільби (> 10 Гц; Малюнок 1C) та / або значну модуляцію швидкості випалу під час руху, відносно тихого неспання [21]-[23].

слайдами

Малюнок 1. Запис Muti-tetrode і класифікація нейтронів VTA.

(A) Слід електродного масиву, показаний на прикладі коронального ділянки головного мозку (верхній праворуч) і розташування кінців масиву електродів (від мишей 21) на діаграмах атласного ділянки [52]. Сині квадрати являють собою місця, де були записані нейрони типових 1 / 2; червоні квадрати являють собою місця, де були зареєстровані нейрони типу 3; фіолетові квадрати являють собою місця, де були записані як нейрони типу 1 / 2, так і тип-3 (див. малюнок 2 для класифікації трьох типів передбачуваних нейронів ДА). (BПриклади типово зафіксованих хвилевих сигналів шипів для передбачуваних DA (червоних) і не-DA (синіх і чорних) нейронів. Половина АР ширина вимірювалася від жолоба до наступного піку потенціалу дії. (CБазові швидкості стрільби і половина АР ширини класифікованих DA (червоних) і не-DA (чорних) нейронів. DA, допамін; Не-DA, не допамін; AP, потенціал дії.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g001

Три типи реагуючих на страх VTA передбачуваних дофамінових нейронів

Ми використовували два типи сильних страхітних подій (вільне падіння і струшування) для вивчення того, як нейрони VTA можуть реагувати на негативний досвід [20]. Після того, як миші одужали від операцій і були досягнуті стабільні записи (зазвичай 1 ~ 2 тижнів після операції), ми почали експерименти. Кожна миша була поміщена в камеру вільного падіння або камеру струшування, де про випробування 20 вільних падінь або подій струшування давали кожному сеансу з інтервалом 1 – 2 min між випробуваннями (Малюнок 2A). Інтервал між сеансами, як правило, становить 1 – 2 годин. Ми завжди стежили за стабільністю записаних одиниць, досліджуючи форми хвилі шипів, стан випалу базової лінії і розподіли кластерів шипів до і після подій, а також через весь експеримент. Ми оцінили, що не було тимчасової втрати одиниць під час двох страшних подій шляхом вивчення одночасно зареєстрованих одиниць (наприклад, дві одиниці, записані з одного і того ж тетрода, що демонструють протилежні зміни стрільби)Малюнок S2). Ми також гарантували, що ніякі штучні електричні або механічні шуми не були включені в записані дані шляхом оцінки сигналів безпосередньо перед, під час і після страшних подій (Малюнок S3). В цілому, ці передбачувані дофамінові нейрони (n = 96) були в основному поділені на три основні типи на основі їхніх характеристик відповіді на два страшних події: тип-1 (59%, 57 / 96), тип-2 (13%, 12 / 96) і типу 3 (25%, 24 / 96).

слайдами

Малюнок 2. Три типи VTA передбачуваних дофамінових (DA) нейронів.

(ACПери-подібні растри (випробування 1-20, зверху вниз) і гістограми трьох прикладів передбачуваних дофамінових нейронів VTA (A: тип-1, B: тип-2, C: type-3) у відповідь на вільний падіння (ліві панелі), струшування (середні панелі), а також умовний тон, який надійно передбачав доставку цукрових пелет (правих панелей). (D) Відсотки різних типів передбачуваних нейронів ДА. (E, FВідсотки придушених страхом (E-тип-1 і 2) і збуджених страхом (F: тип-3) потенційних нейронів DA, ​​які були значно активізовані кондиційним тоном, який надійно передбачав доставку цукрових пелет. Вільне падіння, висота 30 см; Shake, 0.2 сек; Тон, 5 кГц, 1 сек.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g002

Дотамінові нейрони VTA типу 1 VTA показали не тільки суттєве пригнічення їх випалу у відповідях як на події вільного падіння, так і на коливанняМалюнок 2A, ліва та середня панелі) (P<0.05, тест Уїлкоксона з підписами), але також сильне збуджувальне збудження при припиненні обох подій. Ми визначили зворотне збудження як зсув пікової швидкості стрільби (згладженої гауссовим фільтром) як мінімум у два рази вище базової швидкості стрільби та з z-балами більше 2. Таке відскочне збудження може сигналізувати про безпеку в кінці страшні події або спонукання такими подіями. Потім ми запитали, чи реагують ці нейрони дофаміну типу 1 на сигнали винагороди. Неодноразово поєднуючи нейтральний тон з подальшою доставкою цукрових гранул, ми виявили, що ці нейрони також значно збільшили свій випал до умовного тону, який надійно передбачав винагороду (Малюнок 2A, права панель). Таким чином, ці нейрони дофаміну типу 1 реагували як на винахідні, так і на негативні сигнали.

Виявлені донаміновими нейронами VTA типу 2 показали значне пригнічення (P<0.05, тест Уїлкоксона з підписами) під час вільного падіння або тряски, але у них не було активації відскоку після припинення цих подій (z-оцінки <2) (Малюнок 2B, лівої та середньої панелей). Подібно до передбачуваних нейронів дофаміну типу 1, ці нейрони типу 2 значно збільшували обстріл до умовного тону, який надійно передбачав винагороду (Малюнок 2B, права панель). Таким чином, і допмінові нейрони типу 1 і тип-2 демонструють двонаправлену модуляцію негативними і позитивними подіями, тобто зменшують обстріл до страхітливих подій, збільшуючи при цьому випадок до сигналів винагороди.

Цікаво, що ми також записали третій тип дофамінергічних нейронів, які поділяли більше подібності з передбачуваними дофаміновими нейронами типу 1 / 2, а не з нейронами дофаміну. Ці нейрони типу 3 (близько 25% всіх зареєстрованих імовірних нейронів дофаміну) збільшували їх обстріл як до подій вільного падіння, так і коливаньМалюнок 2C, ліва та середня панелі) (P<0.05, тест Уїлкоксона з підписами). Їх посилений вогонь, як правило, супроводжувався придушенням зміщення. Більше того, ці нейрони дофаміну типу 3 також можуть збільшити стрільбу у відповідь на умовний тонус, який передбачав нагородуМалюнок 2C, права панель). Ці нейрони типу 3, які збільшували обстріл як до позитивних, так і до негативних подій, цілком відрізняються від нейронів дофаміну типу 1 і типу 2. Це настійно свідчить про різноманітність популяції нейронів дофаміну ВТА [24], [25].

Загалом, нейрони типу 1 і тип-2 складають більшість (72%) від зареєстрованої популяції дофамінових нейронів VTA, тоді як нейрони типу 3 складають близько 25%, причому інші передбачувані дофамінові нейрони (3%) не реагують на страшні події (Малюнок 2D). Більше того, наші аналізи показують, що реакція всіх цих нейронів на негативні події, як правило, є однорідно спрямованою (45 нейронів, протестованих як на випадки вільного падіння, так і на тремтіння), тобто нейрони, придушені (або активовані) подією вільного падіння, завжди були придушені (або активовані) іншими страшними подіями, такими як подія тряски, і навпаки. З пригнічених страхом нейронів дофаміну (тип-1 і тип-2), які ми досліджували на предмет реакції на сигнали винагороди, 96% з них (44/46) показали значну активацію за допомогою винагородного тону (Малюнок 2E) (P<0.05, тест Уїлкоксона зі знаком). Це наочно показує, що переважна більшість нейронів дофаміну VTA типу 1 і типу 2 здатні двонаправлено реагувати як на позитивні, так і на негативні події, тобто вони виявляють збудження інформацією про винагороду при придушенні страшними переживаннями. З іншого боку, близько 71% передбачуваних нейронів дофаміну типу 3 (12/17), які були активовані внаслідок страшних подій, також можуть бути активовані сигналами винагороди (Малюнок 2F) (P<0.05, тест Уїлкоксона з підписами). Це наполегливо говорить про те, що страшні події, а не лише винагорода, можуть збудити деякі передбачувані нейрони дофаміну VTA.

Шаблони стрільби та фармакологічні характеристики

Незважаючи на їх схожість у картині стрільби та форми хвиль спайку трьох типів передбачуваних нейронів дофаміну (наприклад, Малюнок 3A – C), ми помітили деякі відмінності між ними. По-перше, допамінергічно подібні нейрони типу 3 демонстрували значно меншу ймовірність (9 ± 2.3%, середнє ± sem) спалаху в порівнянні з типом 1 (55.2 ± 2.5%) або типом 2 (32.0 ± 3.8%) передбачуваним дофаміном нейрони (Малюнок 3D і E). По-друге, нейрони нейронів типу 3 показували набагато більш низьку базову швидкість стрільби (2.15 ± 0.33 Hz, середнє ± sem; n = 24) порівняно з 1 (5.66 ± 0.27 Hz; n = 57) або 2 (4.92 ± 0.49). Hz; n = 12) нейронів (Малюнок 3F).

слайдами

Малюнок 3. Шаблони стрільби та фармакологічні характеристики.

(A – C) Три приклади тетрад-зареєстрованих передбачуваних дофамінових нейронів (тип-1, тип-2, і тип-3) і їх репрезентативні форми спайку. PC1 і PC2 являють собою перший і другий головні компоненти в аналізі головного компонента, відповідно. Сині точки являють собою окремі спайки для ізольованих нейронів дофаміну; чорні точки вказують на окремі шипи для інших несортованих нейронів VTA. (DІнтервальні інтервали між трьома прикладами передбачуваних дофамінових нейронів (тип-1, тип-2 і тип-3). (E) Відсоток вибухової стрільби для трьох типів передбачуваних дофамінових нейронів. Бари помилок, sem; ***P<0.001, Студентська t-тест. (FБазові показники випалювання трьох типів передбачуваних дофамінових нейронів. Бари помилок, sem; ***P<0.001, Студентська t-тест. (G) Кумулятивна спайк-активність прикладів передбачуваних дофамінових нейронів (тип-1, тип-2 і тип-3) у відповідь на агоніст рецептора допаміну апоморфіну. Було відзначено, що передбачувані нейрони дофаміну типу 1 і тип-3 записувалися одночасно з одного тетрода. (H та IБазові та пост-лікарські швидкості горіння передбачуваних дофамінових (Н) і не допамінових (I) нейронів. Мишам вводили агоніст допамінового рецептора апоморфін (1 мг / кг, ip), і швидкості випалу були усереднені 30 хв до і 30 хв після ін'єкції апоморфіну.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g003

Ми також вводили мишам агоністи дофамінових рецепторів апоморфін (1 мг / кг, ip) та / або кінпірол (1 мг / кг, ip), які в основному інгібують активність допамінового нейрона [6], [8], [24], [25]. У загальній складності 77 VTA нейронів (включаючи 33 класифіковані передбачувані дофамінові нейрони і 44 не-допамінові нейрони) були протестовані агоністи дофамінових рецепторів. Наші фармакологічні результати показали, що переважна більшість (96%; 23 / 24) типових нейронів дофаміну типу 1 і типу 2 були значно придушені, в той час як нейрони типу 3 (n = 9) інакше показували збудження апоморфіном (Фігура 3H). Крім того, класифіковані передбачувані дофамінові нейрони 4 тестувалися як з апоморфіном, так і з хінпіролом (в різні дні). Ці передбачені дономіновими нейронами 4 виявляли подібні відповіді на апоморфін і хінпірол: нейрони (n = 2), пригнічені апоморфіном, також пригнічувалися хіппіролом; нейронів (n = 2), активованих апоморфіном, також активували квинпиролом. На противагу цьому, не-допамінові нейрони VTA (n = 44) показали дуже обмежені або відсутність змін швидкості випалу після ін'єкції апоморфіну або квинпіролу (Малюнок 3I).

Відповіді VTA передбачуваних дофамінових нейронів на різні тривалості та інтенсивності страшних подій

Для подальшого розуміння кодуючих властивостей дофамінових нейронів VTA для страшних подій ми провели набір параметричних експериментів. Різні висоти вільного падіння (10 і 30 см) і різні тривалості струшування (0.2, 0.5 і 1 сек) були виконані в випадкових порядках під час запису експериментів. Ми виявили, що VTA дофамінові нейрони демонструють тимчасові динамічні зміни активності, які були пропорційні тривалості страхітних подій. Як показано на рис Малюнок 4A, передбачувані нейрони дофаміну типу 1 проявляли залежність від тривалості при подіях вільного падіння (10 cm проти 30 cm). Аналіз популяції показав, що у відповідь на події вільного падіння 10 та 30 cm (Малюнок 4B), середні латентності збудження зсуву (латентність згладженого пікового коефіцієнта випалу) типових нейронів дофаміну типу 1 були 293 ± 38 мс (середнє значення ± sd, n = 15) і 398 ± 28 мс (n = 20), відповідно (P<0.001, Студентська t-тест). Ці результати дозволяють припустити, що відповіді передбачуваних нейронів дофаміну типу 1 корелюють з тривалістю страшних подій (Малюнок 4B, права панель). Було відзначено, що пікова швидкість зсуву була дещо вищою під час події вільного падіння 30 см (30.9 ± 6.6 Гц; середнє значення ± sd) порівняно з подією 10 см (26.3 ± 5.9 Гц) (P = 0.04, Студентський t-тест), що свідчить про те, що відповіді дофамінових нейронів типу 1 VTA на негативні можуть також відображати, меншою мірою, інтенсивність подій вільного падіння.

слайдами

Малюнок 4. Відповіді VTA типу 1 передбачувані дофамінові нейрони на різні тривалості та інтенсивності страшних подій.

(AПери-подібні растри (випробування 1 – 20) та гістограми одного прикладу нейрону типу 1 у відповідь на 10 cm (ліворуч) та 30 cm (праворуч) події вільного падіння. (B) Згладжені середні гістограми (зліва) та затримки збудження зсуву (праворуч) нейронів типу 1 у відповідь на 10 см (синя лінія; n = 15) і 30 см (червона лінія; n = 20) . (CПери-подібні растри і гістограми іншого нейрона-типу 1 у відповідь на події 0.5 sec (ліворуч) і 1 sec (праворуч). (D) Згладжені середні гістограми (зліва) та затримки збудження зсуву (праворуч) нейронів типу 1 у відповідь на 0.2 sec (зелена лінія; n = 13), 0.5 sec (синя лінія; n = 20) і 1 сек (червона лінія; n = 14) потряс події. (E) Пери-подібні растри і гістограми іншого нейрона-типу 1 у відповідь на низькі (ліві) і високоінтенсивні (праворуч) події. (F• Згладжені середні гістограми (зліва) та пікові швидкості збудження (праворуч) нейронів типу 1 у відповідь на низьку (синю лінію; n = 9) і високу інтенсивність (червона лінія; n = 9) Струсити події. Панелі помилок, sd; *P<0.05, ***P-8, Студентська t-тест.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g004

Подібним чином, ці нейрони типу 1 показують властивості відгуку, залежні від тривалості, до подій струсу (Малюнок 4C і D). Середні затримки збудження зміщення були 374 ± 25 мс (середнє значення ± sd, n = 13), 672 ± 52 мс (n = 20) і 1169 ± 35 мс (n = 14) для подій, що тривали для 0.2, 0.5, і 1 сек відповідно (P<0.001, одностороння ANOVA). Подальші дослідження студентів t-тести показали дуже значні відмінності для кожного порівняння (Малюнок 4D, права панель). Проте не було значних відмінностей у пікових показниках зсуву для різних тривалостей подій струсу (P> 0.05; одностороння ANOVA). Ми також варіювали інтенсивність події тремтіння: нейрони типу 1 виявляли дещо більший зсув піку збудження внаслідок подій високої інтенсивності струсу порівняно з низькоінтенсивними (Малюнок 4E і F; 29.1 ± 7.7 проти 23.5 ± 9.5 Гц, середнє значення ± sd). Наведені вище результати дозволяють припустити, що відповіді передбачуваних дофамінових нейронів типу VTA типу 1 корелюють з тривалістю страшних подій, а меншою мірою - до інтенсивності страшних подій.

Більш того, тривалість збудження допамінергічних нейронів типу 3 також корелює з тривалістю страхітних подій. У відповідь на 10 та 30 cm події вільного падіння (Малюнок 5A і B), тривалість збудження склала 251 ± 29 мс (середнє значення ± sd, n = 8) і 345 ± 33 мс (n = 10) відповідно (P<0.001, Студентська t-тест). У відповідь на події 0.2, 0.5 та 1 сек (Малюнок 5C і D), тривалість збудження нейронів 3 типу 294 ± 53 мс (n = 10), 573 ± 80 мс (n = 9) і 1091 ± 23 мс (n = 7), відповідно (P<0.001, одностороння ANOVA). Подальші дослідження студентів t-тест показав дуже значні відмінності для кожного порівняння (Малюнок 5D, права панель). У відповідь на різну інтенсивність подій струсу, нейрони нейронів типу 3 демонстрували більш високий пік збудження внаслідок високої інтенсивності струшування в порівнянні з низькою інтенсивністю (Малюнок 5E і F; 24.2 ± 4.6 проти 15.5 ± 1.3 Гц, середнє значення ± sd).

слайдами

Малюнок 5. Відповіді дофамінових нейронів типу VTA типу 3 на різні тривалості та інтенсивності страшних подій.

(AПери-подібні растри (випробування 1-20) і гістограми одного прикладу нейрону типу 3 у відповідь на 10 cm (ліворуч) та 30 cm (праворуч) події вільного падіння. (B) Згладжені середні гістограми (зліва) та затримки збудження зсуву (праворуч) нейронів типу 3 у відповідь на 10 см (синя лінія; n = 8) і 30 см (червона лінія; n = 10) . (C) Пері-події растрів і гістограм одного і того ж нейрона (як показано на А) у відповідь на 0.5 sec (ліворуч) і 1 сек (праворуч) струшування подій. (D) Згладжені середні гістограми (зліва) та затримки збудження зсуву (праворуч) нейронів типу 3 у відповідь на 0.2 sec (зелена лінія; n = 10), 0.5 sec (синя лінія; n = 9) і 1 сек (червона лінія; n = 7) потряс події. (E) Пери-подібні растри і гістограми іншого нейрона-типу 3 у відповідь на низькі (ліві) і високоінтенсивні (праворуч) події. (F• Згладжені середні гістограми (зліва) та пікові швидкості збудження (праворуч) нейронів типу 3 у відповідь на низьку (синю лінію; n = 5) і високу інтенсивність (червона лінія; n = 5) Струсити події. Панелі помилок, sd; *P<0.05, ***P-5, Студентська t-тест.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g005

Разом ці результати свідчать про те, що тимчасові динамічні зміни при випалюванні VTA донамінових нейронів добре корелювали з тривалістю подразників страшних подій, з придушеними обстрілами нейронів типу 1 і типу 2 і підвищеною стрільбою для нейронів типу 3. Їх зміна випалу може також співвідноситися з інтенсивністю стимулів подій, що страшнують, але значно меншою мірою.

Інтегральне кодування подій і контекстів

Мозок, як правило, обробляє епізодичні переживання в екологічних контекстах, і це також стосується поведінки, що викликає звикання. Передбачається, що контекстна інформація є важливою для реагування нейронів дофаміну на винагороду для прогнозування сигналів [26]. Ми запитали, чи впливає екологічний контекст на кодування негативних подій, і що більш важливо, як нейрони дофамінів VTA реагують на одне і те ж обумовлене значення, але пов'язані з різними контекстами, які передбачають протилежний результат (наприклад, винагорода проти аверсивних стимулів). .

Таким чином, ми провели ще один набір експериментів, в яких мишей піддавали двонаправленому кондиціонуванню (як винагороду, так і аверсивному кондиціонуванню). Ми використовували один нейтральний тон як умовний стимул (CS) для сполучення з різними безумовними стимулами (США, або гранул цукру, або вільне падіння) в різних середовищах (Малюнок 6A). Ми піддавали мишам кондиціонування Pavlovian протягом одного тижня, протягом якого миші отримували ~ 200 CS / US пари для винагороди та відхилення кондиціонування (див. Матеріали та методи). Після тренування миші швидко підійшли до контейнера для цукрових гранул, як правило, за 3 – 10 (4.3 sec в середньому) після початку кондиційного тонусу, але без видимого наближення до контрольного блюда, який не отримував цукрові гранули, що вказує на ефективність і специфіка навчання асоціативного винагороди (Малюнок 6B, ліва панель). З іншого боку, у відповідь на кондиційний тонус, який передбачав подію вільного падіння у камері вільного падіння, миші показали значне збільшення руху назад, почувши кондиційний тон (Малюнок 6B, права панель), що може відображати уникнення або захисну поведінку тварини [27]. Посилені реакції страху / тривожності у цих мишей були також очевидні від підвищеної дефекації та сечовипускання в камері вільного падіння у порівнянні з нагородою або нейтральними камерами (Малюнок 6C).

слайдами

Малюнок 6. Двонаправлене кодування позитивних і негативних сигналів через однаковий кондиційний тон в різних контекстах.

(A) Схема експериментальної парадигми для двонаправленої кондиціонування. Один тон (5 кГц, 1 сек) використовувався на всьому протязі: він передбачав доставку цукрових пелет у камеру винагороди (зверху); передбачається подія вільного падіння у камері вільного падіння (середня); і нічого не прогнозували в нейтральній камері (знизу). (B) Ліворуч, затримка наближення блюдо після початку умовного тону, що передбачала доставку цукру. Право, миші показали значне збільшення руху назад після початку умовного тону, який передбачав подію вільного падіння. (CПоведінка, схильна до неприйняття (часті дефекації і сечовипускання), викликана в камері вільного падіння порівняно з винагородою або нейтральною камерою. Бари помилок, sem; n = 10; *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001, Студентська t-тест. (D, EРастери пери-події (випробування 1 – 20) і гістограми двох прикладів передбачуваних дофамінових нейронів VTA у відповідь на той самий кондиційний тон, який передбачав доставку гранул цукру (ліворуч), що передбачало подію вільного падіння (середину), і це не передбачити що-небудь (праворуч), з інтервалом 1 – 2 h між сесіями. (F• Згладжені середньостатистичні гістограми пери-подій припущених страхом (тип-1 і 2) передбачуваних дофамінових нейронів у відповідь на той самий кондиційний тон, який передбачав пелетку цукру (ліва панель; n = 16), що передбачає подію вільного падіння (середня панель) ті ж нейрони 16, як показано на лівій панелі, і що нічого не передбачало (права панель; n = 10). Вільне падіння, висота 30 см.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g006

Записи нейрональної активності в цих кондиційних мишей (після 1-тижневого навчання) виявили, що передбачувані дофамінові нейрони VTA значною мірою відповіли умовному тону, який передбачав цукрові гранули в камері винагороди (Малюнок 6D, ліва панель). Цікаво, що ті ж самі нейтрони VTA також надійно реагували на той же кондиційний тон, коли він передбачав вільне падіння в камері вільного падіння (Малюнок 6D, середня панель). Коли той же кондиційний тон був доставлений мишам у нейтральну камеру, яка не була пов'язана з будь-якою подією, вона не призводила до значних змін у випах (Малюнок 6D, права панель).

У загальній складності ми записали нейрони дофаміну, пригнічені страхом 16 (тип-1 і тип-2), від мишей, які піддавалися двонаправленому протоколу кондиціонування. Всі ці нейрони продемонстрували значне збільшення швидкості випалу після початку умовного тонусу, що надійно передбачало цукрові пелети (Малюнок 6D – F, панелі ліворуч) (P<0.001, тест Уїлкоксона зі знаком). У відповідь на той самий тон, який передбачав подію вільного падіння, половина нейронів (8/16) продемонструвала значне зниження швидкості стрільби (Малюнок 6D, середня панель) (P<0.05, тест Уїлкоксона з підписами), тоді як друга половина (8/16) показала короткий пік негайної активації (принаймні в два рази вище базової швидкості стрільби та з z-балами більше 2) з подальшим значним придушенням (Малюнок 6E, середня панель) (P<0.05, тест Уїлкоксона з підписами). У відповідь на той самий тон, представлений у нейтральній камері, стрільба була дуже обмеженою або жодних змін (Малюнок 6D – F, правої панелі). Ці результати дозволяють припустити, що дономінові нейрони дофаміну типу 1 і тип-2 VTA можуть двонаправлено кодувати інтегровані позитивні та негативні сигнали (комбіновані кондиціоновані тони та контекстні дані), відповідно збільшуючи та зменшуючи їх обстріл.

Важливість контекстів у виробництві чітких умовних відповідей була також очевидна у дофамінергічних нейронах типу 3. Як приклад, нейрон нейтронів типу 3 відповідав значною мірою на кондиційний тон, який був пов'язаний з цукровими гранулами в камері винагороди (Малюнок 7A, ліва панель) або вільного падіння в камері вільного падіння (Малюнок 7A, середня панель). З іншого боку, він не показав ніяких змін у швидкості стрільби, коли тон відтворювався в нейтральній камері (Малюнок 7A, права панель). Аналіз популяції знову підтвердив, що ці нейрони типу 3 збільшують свій випал до однакового кондиційного тону в камерах винагороди і вільного падіння (Малюнок 7B, лівої та середньої панелей), але не в нейтральній камері (Малюнок 7B, права панель) (Р <0.05, Студентський t-тест). У сукупності описані вище контекстуальні експерименти дозволяють припустити, що інформація, представлена ​​на рівні нейронів дофамінів ВТА, високо оброблена і насичено інтегрована для кодування заданого набору позитивних або негативних мотиваційних подій, пов'язаних з екологічними контекстами.

слайдами

Малюнок 7. Відповіді дофамінергічно подібних нейронів типу 3 до позитивних і негативних сигналів через однаковий кондиційний тон в різних контекстах.

(A) Пери-подібні растри (випробування 1 – 20) та гістограми прикладу нейрону типу 3 у відповідь на той самий кондиційний тон, який передбачав доставку пеллет цукру (ліворуч), що передбачало подію вільного падіння (середину), і це не передбачало нічого в нейтральній камері (праворуч). (B) Згладжена середньостатистична гистограмма пери-події нейронів типу 3 (n = 6) у відповідь на той самий кондиційний тон, який передбачав доставку цукру петрушки (ліворуч), що передбачало подію вільного падіння (середину), і що нічого не передбачало ( праворуч). Вільне падіння, висота 30 см.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g007

Час затримки реакції ВТА дофамінових нейронів

Далі ми спробували вивчити латентність початку реакції передбачуваних нейронів дофаміну як на нагороду, так і на страшні події. Для окремих нейронів дофаміну для обчислення затримки початку відповіді об'єднувалися гістограми подій 10 і 30 см вільних падінь подій і гістограми подій на пері-події 0.2, 0.5 і 1 сек. Час затримки початку відповіді визначали, спочатку отримуючи середню швидкість випалу (середнє значення) і стандартне відхилення (sd) від бункерів 1000 (bin = 10 мс) безпосередньо перед початком стимулу. Час затримки відповіді приймали як час, що відповідає першому бункеру щонайменше трьох послідовних бункерів з Z-оцінками ≥2 після початку стимулу. У зв'язку з низькою базовою швидкістю стрільби нейрону дофаміну, гістограми подій (bin = 10 мс) згладжувалися гауссовим фільтром (ширина фільтра = 3 bins) для обчислення латентності початку відповіді придушення (латентність початку відповіді типу) -1 і нейрони типу 2 для вільного падіння, струшування і аверсного CS).

Наші результати показали, що передбачувані нейрони дофаміну типу 1 і тип-2 демонструють подібні затримки початку реакції на події вільного падіння і струшування (90.6 ± 31.3 мс проти 108.4 ± 48.6 мс; середнє ± sd) (Малюнок 8A і E). Допамінергічно подібні нейрони типу 3 також проявляли аналогічні латентності початку відповіді на два страшних події (43.5 ± 20.6 мс проти 46.8 ± 24.2 мс), а також на два умовних подразника (75.7 ± 19.0 мс проти 62.9 ± 12.5 мс). ) (Малюнок 8B, D і F). З іншого боку, нейрони типу 1 і тип-2 демонстрували набагато більшу затримку початку відповіді (придушення) до аверсивного CS у порівнянні з затримкою початку відповіді (активації) до винагороди CS (181.6 ± 51.9 ms проти 67.1) ± 19.0 мс) (Малюнок 8C і E). Загалом, затримка початку відповіді придушення була, як правило, більшою, ніж латентність початку активації для будь-якого порівняння (Малюнок 8E і F).

слайдами

Малюнок 8. Час затримки початку реакції VTA передбачуваних дофамінових нейронів.

(AЛатентність початку відповіді окремих типів 1 і 2 нейронів дофаміну до вільного падіння і струшування. (BЛатентність початку відповіді індивідуальних нейронів дофаміну типу 3 на події вільного падіння і струшування. (CЛатентність початку відповіді індивідуальних типів 1 і 2 нейронів дофаміну на винагороду CS, що передбачала цукрові гранули і аверсний CS, що передбачало вільне падіння. (DЛатентність початку відповіді індивідуальних нейронів дофаміну типу 3 на винагороду CS, що передбачає цукрові гранули і аверсний CS, що передбачало вільне падіння. (E) Латентність початкової реакції популяції на дононі нейронів типу 1 і 2 (з тих самих даних, що показані на А і С) і (F) нейронів типу 3 (з тих самих даних, як показано в B і D). Затримки початку відповіді для нейронів типу 1 / 2 до вільного падіння, струшування і аверсивного CS відповідають затримкам придушення; інші відповідають затримкам активації. Бари помилок, sd

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g008

Синхронність серед унікальних наборів нейронів дофаміну ВТА

Оскільки рівні дофаміну в цільових областях часто пов'язані з різними когнітивними наслідками, давно вже висунуто гіпотезу про те, що синхронізована стрільба нейронів дофаміну може представляти нейронний механізм для реалізації цієї нейронної хімічної стратегії. [28], [29]. Це поняття підтверджується дослідженнями, які показують, що підгрупи нейронів дофаміну в compacta (SNc) substantia nigra pars демонстрували спонтанну синхронізовану активність. [24], [30]. Використовуючи мультитетродну запис у наших експериментах, ми мали можливість дослідити динамічні кореляційні зв'язки між одночасно записаними передбачуваними нейронами дофаміну у VTA (при цьому одночасно реєстрували до п'яти передбачуваних нейронів дофаміну). Наші аналізи показали, що переважна більшість передбачуваних нейронів дофаміну демонструвала спонтанно синхронізовану стрільбу, незалежно від циклу сну і неспання тварини (малюнок 9). Наприклад, взаємна кореляція двох одночасно зареєстрованих нейронів дофаміну типу 1 була дуже значущою (Малюнок 9A і B). З аналізу об’єднаних наборів даних, за великим рахунком, переважна більшість (83%; 48/58 пар) одночасно записаних нейронів типу 1 продемонструвала значну синхронізацію (піковий z-бал> 11) у часовому вікні близько 100 мс незалежно від того, миші вільно поводилися чи спали (Малюнок 9C). Аналогічно, також спостерігалася значна синхронізація між одночасно зареєстрованими нейронами дофаміну типу 1 і типу 2 (Малюнок 9D – F). З паралельно зареєстрованих пар донових нейронів типу 1 і 2 типу 75% (6 / 8) з них показали значну синхронізацію, коли миші вільно поводилися або спали (Малюнок 9F).

слайдами

Малюнок 9. Синхронність між унікальними наборами ВТА-потенційних нейронів дофаміну.

(AПери-подібні растри (випробування 1 – 20) та гістограми двох одночасно зареєстрованих нейронів типу 1 у відповідь на подію вільного падіння, та (B) крос-корелограма між цими двома нейронами, коли миша вільно поводилася. (CСередні крос-корелограми між одночасно зареєстрованими нейронами типу 1 (пари 48 під час вільного поводження і пари 35 під час сну). (D) Растери пери-подій і гістограми двох одночасно зареєстрованих нейронів типу 1 і тип-2 у відповідь на подію вільного падіння, і (E) крос-корелограма між цими двома нейронами під час вільного поведінки. (FСередні крос-корелограми між одночасно зареєстрованими нейронами типу 1 і 2 (пари 6 під час як вільного поведінки, так і сну). (G) Растери пери-подій і гістограми двох одночасно зареєстрованих нейронів типу 3 у відповідь на подію вільного падіння, і (H) крос-корелограма між цими двома нейронами під час вільного поведінки. (IСередні крос-корелограми між одночасно зареєстрованими нейронами типу 3 (пари 15 під час вільного поводження і пари 12 під час сну). (JПери-подібні растри і гістограми двох нейронів типу 1 і 3 (одночасно записуються з одного тетрода) у відповідь на подію вільного падіння, іK) крос-корелограма між цими двома нейронами під час вільного поведінки. (L) Середні крос-корелограми між одночасно записаними нейронами типу 1 і 3 (пари 12 під час вільного поводження і пари 10 під час сну). Вільне падіння, висота 30 см.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.g009

Крім того, значну синхронізацію також спостерігали в межах популяції передбачуваного дофамінового нейрона типу 3 (Малюнок 9G – I). З паралельно зареєстрованих пар нейронів допаміну типу 3, 79% (15 / 19) з них показали значну синхронізацію (Малюнок 9I). З іншого боку, коли одночасно зареєстровані нейрони типу 1 і тип-3 або нейрони дофаміну типу 2 і тип-3 (n = пар 12) були розраховані для їх взаємної кореляції, це не виявило жодної істотної синхронізації (Малюнок 9J – L). Разом, синхронізована активність між припущеними страхами передбачуваними дофаміновими нейронами (тип-1 і тип-2), а також серед нейронів типу 3, що збуджені страхом, свідчить про те, що різні субпопуляції передбачуваних нейронів дофаміну можуть отримувати чіткі входи з окремих ділянок мозку і інтегровані в різні мережі [25], [31], [32].

Обговорення

Наші вищезазначені ансамблі записи та аналізи надали безліч доказів для ролі нейронів дофаміну в обробці як позитивних, так і негативних досліджень. Ми виявили, що VTA-допамінові нейрони демонструють різноманітні властивості відповіді, і переважна більшість передбачуваних дофамінових нейронів реагують як на винагороду, так і на страшні стимули. Ця конвергентна стратегія кодування з дофаміновими нейронами VTA є цікавою у світлі високо цитованого дослідження в неспатих мавпах, яке показує, що нейрони дофаміну переважно реагують на стимули з апетитним, а не аверсивним мотиваційним значенням [33]. Аверсивний стимул, такий як повітряний напій, що використовується в цьому дослідженні, є досить м'яким стимулом у порівнянні з двома страшними подіями, які використовуються в нашому експерименті. Деякі дослідники припускають, що аверсний стимул, як повітряний наліт, не може проявляти негативного значення, оскільки мавпи можуть навчитися блимати або закривати очі на умовний стимул, щоб уникнути аверсного стимулу [9], [34]. З іншого боку, більш пізні дослідження в неспальних мавпах свідчать про існування різних типів нейронів допаміну в substantia nigra pars compacta (SNc) для передачі як позитивних, так і негативних сигналів [5], [9], [19]. Таким чином, і дофамінові нейрони VTA і SNc можуть слідувати стратегії уніфікованого кодування для конвергентної обробки позитивних і негативних мотиваційних сигналів.

У VTA більш раннє дослідження показало, що різні популяції VTA, передбачуваних дофамінових нейронів, активувалися або пригнічувалися диференціалом [35]. Нещодавно було повідомлено про те, що нейрони дофаміну, розташовані у вентральній частині ВТА, активувалися під впливом ногами в анестезованих щурах. [36]. Проте ці два дослідження не досліджували, як реагуватимуть ті ж самі дофамінові нейрони на винагороду або позитивні події. Скориставшись вільним поведінкою мишей, які ми реєстрували, ми представили мишам як позитивні, так і негативні стимули і виявили, що переважна більшість нейронів дофаміну VTA реагують на винагороду і негативний досвід.

Важливо відзначити, що наша нинішня позаклітинна техніка запису не має здатності візуалізувати різні типи передбачуваних дофамінових нейронів у нашому експерименті. За нашими оцінками, дофамінергічно подібні нейрони типу 3, зафіксовані в нашому експерименті, розташовані більш дорсально або спереду в області VTA (Малюнок 1A, червоні та фіолетові квадрати). Однак було відзначено, що щонайменше пара пар 12 типів 1 / 2 і нейронів типу 3 записувалися одночасно і в декількох випадках реєструвалися з одного тетрода (наприклад, Малюнок 3G; Малюнок 9J). Для вирішення цієї проблеми можуть знадобитися подальші більш ретельні анатомічні експерименти. Тим не менше, наші результати від мишей, що пробуджують вільну поведінку, додатково підтверджують думку, що, хоча більшість передбачуваних дотамінових нейронів VTA демонструють знижену активність, невелика група дофамінергічних нейронів може активуватися негативними або аверсивними подіями. Дофамінергічні нейрони типу 3, зафіксовані в нашому експерименті, мали більшу схожість із передбачуваними нейронами дофаміну типу 1/2, ніж із нейронами дофаміну: усі три типи нейронів мали низьку вихідну швидкість стрільби (0.5–10 Гц), відносно довгу інтервал між спайками (> 4 мс) і регулярний режим стрільби. З іншого боку, недопамінові нейрони VTA переважно демонстрували вищу базову швидкість стрільби (> 10 Гц) та сильну модуляцію рухом [21]-[23]. У відповідь на дві страшні події більшість із цих недопамінових нейронів (> 70%) виявляли значну активацію та з великим розмаїттям часових моделей стрільби. Складна вихідна активність, а також властивості відповіді цих недопамінових нейронів на дві страшні події виходять за рамки обговорення тут.

Наші поточні висновки також дають кілька нових уявлень про роль нейронів дофаміну VTA як в позитивній, так і в негативній мотивації. По-перше, передбачувані дофамінові нейрони VTA реагують на різні негативні стимули подібним чином у пробуджених тварин. Тобто, нейрони, які реагували на вільне падіння, завжди реагували на струшування подібним чином (придушення нейронів типу 1 і тип-2, активація нейронів типу 3). Однонаправлені відповіді на негативні події в межах даного типу дофамінових нейронів VTA подібні до їхніх відповідей на широкий спектр нових подій і подій, пов'язаних з винагородою. [5], [37].

Другою помітною особливістю є сильне зміщення відскоку збудження нейронів дофаміну типу 1 при припиненні вільного падіння або події струшування. Це збуджене зсув у вільно ведучих тварин може кодувати інформацію, що відображає не тільки полегшення при припиненні таких страшних подій [38]-[40], але, можливо, надають деякі види мотиваційних сигналів (наприклад, мотивація до втечі). Також в рівній мірі можливе, що збуджене збудження може відігравати важливу роль у залученні збудливого поведінки (наприклад, екстремальних видах спорту, їзді Вежі терору в Disney World). Варто відзначити, що активація відскоку нейрону дофаміну VTA також повідомлялася при припиненні стимулів footshock в анестезованих щурах. [36]. Тим не менше, буде представляти великий інтерес для подальшого вивчення функціональної значимості дофамінового нейрона в різних ризикованих формах поведінки.

По-третє, передбачувані дофамінові нейрони ВТА демонструють тимчасові динамічні дії, які тісно корелюють з тривалістю страхітних подій. Використання зміни часової активності для кодування тривалої тривалості події, здається, має достатній сенс, оскільки придушення дуже обмежене через низьку базову швидкість стрільби більшості нейронів дофаміну. Це цікаво в порівнянні з висновком про те, що нейрони дофаміну демонструють різні пікові відповіді на різні значення винагород [41]. При розгляді джерел, що керують придушенням нейронів дофаміну типу 1 і тип-2, останні дослідження дозволяють припустити, що важливу роль відіграють латеральне ядро ​​(LHb) і GABAergic ростромедіальне ядро ​​тегменталі (RMTg). [42]-[45]. По-перше, ці ядра демонструють протилежні відповіді на нагороджувальні або аверсивні подразники порівняно з реакціями допамінового нейрона на ті самі стимули [42], [44]. По-друге, дофамінові нейрони сильно придушуються після активації LHb або RMTg [43], [45].

По-четверте, ми також виявляємо, що VTA дофамінові нейрони можуть проявляти абсолютно протилежні зміни в їх випалах за допомогою умовного стимулу для сигналізації або про нагороду, або про страшні події, які відбувалися в різних контекстах (малюнок 6). Це напрошується, що нейронна обробка, що відбувається на рівні VTA, є високо інтегрованою, а контекстна інформація є невід'ємною частиною процесу кодування як для позитивного, так і для негативного досвіду. Цей висновок узгоджується з анатомічними свідченнями та попередніми гіпотезами про те, що нейрони VTA отримують дуже оброблену інформацію з структур переднього мозку, таких як гіпокамп і префронтальна кора [37], [46]-[48]. Ця інтеграція високого рівня досвіду та подій у популяції нейронів VTA може пояснити, чому середовища відіграють таку домінуючу роль у виникненні жадання або посилення звичок.

Нарешті, наші методи одночасного запису дозволили продемонструвати значну кореляцію між передбачуваними нейронами дофаміну типу 1 і типу 2, а також між нейронами типу 3. Особливість такої синхронності випалу надзвичайно цікава з урахуванням розгляду можливого розташування мережі VTA. Це свідчить про те, що передбачувані дофамінові нейрони VTA можуть використовувати дві високо специфічні синхронізовані стратегії для оптимізації та ефективності передачі дофаміну, забезпечуючи тим самим скоординовану модуляцію нижніх структур, таких як nucleus accumbens. Відсутність синхронізованої активності між нейронами типу 3 і 1 / 2 узгоджується з багатьма іншими відмінностями між ними, як електрофізіологічно, так і фармакологічно (малюнок 3). Зокрема, на відміну від типових нейронів допаміну типу 1 і типу 2, майже всі (96%; 23 / 24), які виявляють значне придушення, нейрони типу 3 інакше показують збудження агоністами дофамінових рецепторів (Фігура 3H). Зазначено, що в попередніх дослідженнях повідомлялося, що передбачувані дофамінові нейрони переважно інгібуються або не піддаються впливу агоністів дофамінових рецепторів. Тільки кілька досліджень повідомляють, що деякі дофамінові нейрони можуть бути активовані агоністами дофамінових рецепторів [24], [25]можливо, тому, що активовані нейрони були просто класифіковані як не допамінові нейрони в попередніх дослідженнях. Слід зазначити, що невелика кількість VTA-допамінових нейронів, які також є TH-позитивними, повідомляється, що активується агоністом дофамінових рецепторів. [25]. Майбутні експерименти, можливо, з використанням оптогенетики, будуть потрібні для підтвердження того, чи активовані нейрони типу 3, що активуються страхом, були дофаміновими нейронами. І прийняття цих нейронів типу 3 як нейронів дофаміну повинно бути з обережністю на сьогоднішній день.

Підсумовуючи, ми показуємо, що переважна більшість передбачуваних нейронів дофаміну VTA здатні реагувати як на винагороду, так і на викликану страхом аверсивну інформацію. Ці передбачувані дофамінові нейрони аналогічно реагують на різні негативні події і, що більш важливо, їх часові зміни динамічних змін стрільби пропорційні тривалості страшних подій. VTA передбачувані дофамінові нейрони також інтегрують сигнали та контекстну інформацію для розрізнення винагороди та страшних подій. У сукупності ми вважаємо, що нейрони дофамінів VTA можуть використовувати стратегію конвергентного кодування на рівні популяції мережі для обробки як позитивних, так і негативних досліджень. Таке конвергентне кодування досвіду також дуже інтегровано з сигналами та екологічними контекстами для подальшого підвищення специфіки поведінки.

Матеріали та методи

Етичне твердження

Всі тварини, які використовувалися в цьому дослідженні, були виконані згідно з процедурами, затвердженими Комітетом з догляду за тваринами та застосуванням у тварин, Університетом медичних наук Джорджії і охоплені протокольним номером BR-07-11-001.

Тематика

Для запису та індивідуального розміщення на світлому / 71-х темному циклі 57-h використовувалися миші 6 чоловічого C12BL / 12J. У поточних аналізах використовувалися тільки дані мишей 24, з яких ми записували передбачувані дофамінові нейрони.

Операції

Була побудована 32-канальна (пучок з 8 тетродів), надлегка (вага <1 г), рухома (гвинтова) матриця електродів, подібна до описаної раніше [49]. Кожен тетрод складався з чотирьох дротів Fe-Ni-Cr діаметром 13-мкм (Stablohm 675, California Fine Wire; з імпедансами типово 2 – 4 MΩ для кожного дроту) або платиновими дротами діаметром 17-µm (90% Platinum 10% Iridium, California Fine Wire, з імпедансами типово 1 – 2 MΩ для кожного дроту). За тиждень до операції миші (3 – 6 місяці) були вилучені зі стандартної клітки і розміщені в індивідуальних домашніх клітинах (40 × 20 × 25 cm). У день операції мишей анестезировали кетамін / ксилазин (80 / 12 мг / кг, ip); потім масив електродів імплантували у напрямку VTA у правій півкулі (3.4 mm позаду від брегми, 0.5 mm латерально і 3.8 – 4.0 mm вентрально до поверхні мозку) і закріплювали зубним цементом.

Ізоляція запису та одиниць Tetrode

Через два або три дні після операції електроди обстежували щодня для нейронної активності. Якщо не виявлено нейронів дофаміну, масив електродів був розширений 40 ~ 100 мкм щодня, поки ми не могли записати з передбачуваного нейрону дофаміну. Багатоканальний позаклітинний запис був подібний до описаного раніше [49]. Коротше кажучи, спайки (відфільтровані на 250 – 8000 Hz; оцифровані на 40 кГц) були записані протягом всього експериментального процесу з використанням багатоканальної процесорної системи Plexon (Plexon Inc.). Поведінка мишей одночасно реєструвалася за допомогою системи відстеження Plexon CinePlex. Записані шипи були виділені за допомогою програмного забезпечення Plexon OfflineSorter: для кращої ізоляції зафіксованих тетродом спайкових хвиль використовувалися декілька параметрів сортування шипів (наприклад, аналіз основних компонентів, аналіз енергії). Поєднуючи стабільність запису мульти-тетродів і наявність декількох методів ізоляції блоків в OfflineSorter (наприклад, аналіз основних компонентів, енергетичний аналіз), окремі нейрони VTA можна вивчати дуже докладно, у багатьох випадках протягом декількох днів (Малюнок S1).

Страшні події

Два страшних події, вільне падіння (від 10 і 30 см) і тремтіння (для 0.2, 0.5 і 1 сек), були випадковим чином виконані в наших експериментах з інтервалом типово 1 – 2 годин між сесіями. Для події вільного падіння ми використовували або квадратну (10 × 10 × 15 cm), або круглу камеру (11 cm в діаметрі, 15 cm у висоту). Ми використовували круглу камеру (12.5 см в діаметрі, 15 см у висоту) для подій струшування. У кожному сеансі події вільного падіння або струшування миша поміщали у вільне падіння або струшувальну камеру (миша могла вільно рухатися всередині камери). Після звикання 3 min, про випробування 20 на події вільного падіння (або струшування) давали з інтервалом 1 – 2 min між випробуваннями. Камера вільного падіння була піднята (10 см або висота 30 см) і прив'язана до електромагнітної системи (Magnetic Sensor Systems, Series S-20-125) перед кожною подією вільного падіння. Подія вільного падіння потім була доставлена ​​шляхом надання точного механічного контролю (WPI, PulseMaster A300) системи електромагніту для вивільнення троса підвіски. Потім камера вільного падіння приземлилася на м'яку площадку, що значно зменшило відскоки і запобігло потенційним пошкодженням стабільності запису (Цифри S2 та S3). Тривалість вільного падіння обчислювали за рівнянням: T = SQRT (2 × h / g), де h - висота вільного падіння, g - прискорення земного тяжіння. Враховуючи м’яку затримку посадки, передбачувана тривалість вільного падіння 10 і 30 см становила 230 та 340 мс відповідно. Поштовх був здійснений шляхом забезпечення точного механічного управління вихровою машиною (змішувач Thermolyne Maxi Mix II типу 37600) при максимальній швидкості 3000 об / хв протягом усього, якщо не для низької інтенсивності, яка становила близько 1500 об / хв.

Ми завжди стежили за стабільністю зареєстрованих одиниць, досліджуючи хвилеподібні хвилі, стан випалу базової лінії та розподіл кластерних кластерів до та після подій, а також через весь експеримент. Ми включили лише набори даних від тварин, які відповідали цим критеріям запису для подальшого аналізу даних. Як показано на рис Цифри S1, S2 та S3Неврони дофаміну, перелічені в даному дослідженні, стабільно реєструвалися і добре виділялися під час обох подій вільного падіння і струшування, без тимчасової втрати одиниці або шуму / забруднення артефактів.

Зокрема, ми зробили три кроки для того, щоб шипи не були забруднені будь-якими артефактами: 1) Ми зменшили інтерференцію для запису, заземливши весь експериментальний апарат. Ми виявили, що електричні артефакти, що утворюються під час вільного падіння та події струшування, були на рівні, подібному до тих, які спостерігалися при дослідженні локомотора. 2) Ми ще більше скасували решту артефактів Plexon Referencing Client, що дозволило нам вибирати канал, в якому не було помітних одиниць, як опорний канал. Це значно усунуло фонові шуми і артефакти. 3) Якщо будь-які можливі форми артефактів залишилися, ми видалили їх під час попередньої обробки сигналів шипів за допомогою Plexon Offline Sorter, оскільки форми сигналу артефактів відрізнялися від хвильових сигналів нейронів.

Нагорода та двонаправлене кондиціонування

Миші були трохи обмежені їжею перед навчанням асоціації винагороди. При умові винагородження мишей поміщали в камеру винагороди (45 см в діаметрі, 40 см у висоту). Мишей тренували поєднувати тон (5 кГц, 1 сек) з подальшою доставкою цукрових пелет протягом щонайменше двох днів (випробування 40 – 60 на добу, з інтервалом 1 – 2 хв між випробуваннями). Тон генерований генератором аудіосигналів A12-33 (5-мс утворюють підйом і падіння; про 80 дБ в центрі камери) (Coulbourn Instruments). Пеллети з цукру (14 мг) доставляли дозатором харчових продуктів (ENV-203-14P, Med. Associates Inc.) і упаковували в одну з двох ємностей (12 × 7 × 3 см) при завершенні тонусу ( в якості контролю використовували посудину, де ніколи не отримували цукрові гранули.

В окремому наборі експериментів мишей тренували для двонаправленого кондиціонування (як винагорода, так і аверсивного кондиціонування). Умовні тони (5 кГц, 1 сек) використовувалися ідентичні, але в різних контекстах: під час кондиціонування винагороди (в камері винагороди; 45 см в діаметрі, 40 см), тон був поєднаний з доставкою цукрових пелет; під час аверсивного кондиціонування (в камері вільного падіння), один і той же тон був пов'язаний з подією вільного падіння (30 cm). Мишей тренували протягом одного тижня або більше і були врівноважені: половина мишей отримувала винагороду на дні 1 і 2, а потім - аверсивний кондиціонер на дні 3 і 4 (випробування 40 – 60 кожен день); інша половина мишей отримувала аверсний кондиціонер на днях 1 і 2, за якими слідувала умова винагороди на дні 3 і 4 (випробування 40 – 60 на день). У дні 5 і пізніше, три сеанси (випробування 20 – 30 за сеанс) були надані кожен день у випадковому порядку, включаючи кондиціювання винагороди, аверсивний кондиціонер і третю нейтральну камеру (55 × 30 × 30 cm, збагачений іграшками). ) де тон нічого не передбачав. Інтервал між сесіями був 1 – 2 годин; інтервал між випробуваннями був 1 – 2 min. Латентність підходу цукрового / контрольного посудини після початку кондиційного тонус досліджували на день 7. Латентності, довші ніж 60 сек, розглядалися як 60 сек; у випадку, коли миша знаходилася всередині посудини під час умовного тону, затримка не використовувалася для обчислення. Поведінка зворотного руху (голова та / або кінцівки, що рухаються назад) після початку кондиційного тону також досліджували на день 7.

Гістологічна перевірка місця запису

По завершенні експериментів остаточне положення електрода було відзначено шляхом пропускання струму 10-sec, 20-µA (ізолятор стимулу A365, WPI) через два електрода. Мишей глибоко анестезували і перфузировали сольовим розчином 0.9%, а потім 4% параформальдегідом. Потім мозок видаляли і після фіксували в параформальдегіді протягом щонайменше 24 год. Мозок швидко заморожували і нарізали на кріостаті (50-µm корональні зрізи) і фарбували крезильфіолетом. Гістологічні експерименти проводили на мишах 21 (у інших мишах 3, на жаль, секції мозку не були добре підготовлені). Результати нашої гістології підтвердили, що дофамінові нейрони були зареєстровані з області ВТА у мишей 17 та з межі VTA-SNc у мишах 4 (Малюнок 1A).

Аналіз даних

Відсортовані нейронні спайки обробляли та аналізували в NeuroExplorer (Nex Technologies) та Matlab. Нейрони дофаміну класифікували на основі таких трьох критеріїв: 1) низька вихідна швидкість стрільби (0.5–10 Гц); 2) відносно довгий інтервал між спайками (усі класифіковані передбачувані нейрони дофаміну мають ISI> 4 мс у межах рівня довіри ≥99.8%). Найкоротший ISI, який ми зафіксували, становив 4.1 мс за будь-яких умов у нашому експерименті (для розрахунку найкоротшого ISI використовувались лише добре ізольовані одиниці з амплітудою ≥0.4 мВ). Середнє значення найкоротших ISI становило 6.8 ± 2.2 мс (середнє значення ± sd; n = 36). На відміну від цього, ISI для нейронів, що не є дофаміновими, може бути коротшим за 1.1 мс; 3) регулярний режим стрільби, коли миші поводились вільно (коливання <3 Гц). Тут коливання являє собою стандартне відхилення (sd) значень гістограми швидкості стрільби (bin = 1 сек; реєструється принаймні 600 сек). Крім того, було відзначено, що переважна більшість (89%; 56/63) класифікованих нейронів дофаміну продемонстрували значну активацію у відповідь на тон прогнозування винагороди (Малюнок 2E і F). Також було відзначено, що більшість класифікованих імовірних дофамінових нейронів (70%, 23 / 33; тип-1 і 2) показали значне придушення (≤30% вихідної швидкості обстрілу), а інші 27% тип-3 нейронів (n) = 9) показали активацію (Фігура 3H). З іншого боку, не допамінові нейрони VTA показали обмежену або відсутність зміни швидкості випалу агоністами дофамінових рецепторів (Малюнок 3I). Половину АР ширини хвильових сигналів шипа вимірювали від жолобів до наступних піків потенціалу дії (Малюнок 1B). Половина ширини точки доступу, що перевищує 0.8 мс, вважалася 0.8 мс. Для розрахунку ймовірності спалаху нейронного допамінового нейрона використовували вихідну активність, коли миші вільно поводились, згідно з попередньо встановленими критеріями (початок спалаху, ISI ≤80 мс; зміщення спалаху, ISI ≥160 мс) [50].

Зміни активності нейронів на умовних і безумовних подразниках порівнювали з контрольним періодом 10-сек до початку стимулу в кожному випробуванні з обраним часовим вікном (залежно від тривалості стимулів), використовуючи тест ранжирування Уілкоксона. Для подій вільного падіння 10 та 30 cm часові вікна були 100 – 230 та 100 – 340 ms після початку події вільного падіння відповідно; для подій 0.2, 0.5 та 1 sec shake, тимчасові вікна були 100 – 200, 100 – 500 і 100 – 1000 мс після початку події струшування, відповідно (було зазначено, що кілька передбачуваних нейронів допаміну типу 1 / 2 , ~ 10%, також показали невелику активацію під час початкової 100 ms відразу після початку вільного падіння і струшування. Для кондиціонування винагороди, тимчасове вікно було 50 – 600 мс після початку умовного тону; для аверсного кондиціонування, тимчасове вікно було 200 – 600 мс після початку умовного тону.

У NeuroExplorer (Nex Technologies) були проведені пері-подібні растри (випробування 1 – 20, зверху вниз) та гістограми. Всі згладжування проводилися в NeuroExplorer за допомогою гауссового фільтра (ширина фільтра = 3 bins). Перехресні кореляції проводили між одночасно зареєстрованими парами нейронів дофаміну, коли миші вільно поводилися (без зовнішніх подразників) або спали в домашньому клітині. Для обчислення z-score пікового значення взаємної кореляції, гистограмми взаємної кореляції згладжували для отримання пікового значення; середні і стандартні відхилення були отримані з перетасованих (рандомізованих) спайків в Matlab [51]. Відзначається, що синхронізовані одиниці являють собою різні дофамінові нейрони, а не той самий нейрон. Ми виключили можливість того, що синхронізовані одиниці були зареєстровані або забруднені одним і тим же нейроном (коли це сталося, то в той час, коли вдасться додати ~ 1 мс, замість ~ 100 мс, як показано в малюнок 9).

Підтримка інформації

Figure_S1.tif

VTA-дофамінові нейрони стабільно реєструються і добре виділяються. (A) Приклад добре ізольованого нейрону допаміну типу 1 (сині крапки) в 2-вимірювальному головному компонентному аналізі та його репрезентативних формах (записаних тетродом) на день 1 (верхня панель) і день 2 (нижня панель) . Виділення Spike проводили з використанням Plexon OfflineSorter (Plexon Inc. Dallas, TX). PC1 і PC2 являють собою перший і другий головні компоненти відповідно. Сині точки являють собою окремі шипи для ізольованого нейрону допаміну; чорні точки вказують на окремі шипи для інших нейронів VTA. (B) Приклад добре ізольованого нейрону допаміну типу 2 (сині точки) та його репрезентативних форм на день 1 (верхня панель) і день 2 (нижня панель). (C) Приклад добре ізольованого нейрону дофаміну типу 3 (сині крапки) і його репрезентативної форми на день 1 (верхня панель) і день 2 (нижня панель).

Малюнок S1.

VTA-дофамінові нейрони стабільно реєструються і добре виділяються. (A) Приклад добре ізольованого нейрону допаміну типу 1 (сині крапки) в 2-вимірювальному головному компонентному аналізі та його репрезентативних формах (записаних тетродом) на день 1 (верхня панель) і день 2 (нижня панель) . Виділення Spike проводили з використанням Plexon OfflineSorter (Plexon Inc. Dallas, TX). PC1 і PC2 являють собою перший і другий головні компоненти відповідно. Сині точки являють собою окремі шипи для ізольованого нейрону допаміну; чорні точки вказують на окремі шипи для інших нейронів VTA. (B) Приклад добре ізольованого нейрону допаміну типу 2 (сині точки) та його репрезентативних форм на день 1 (верхня панель) і день 2 (нижня панель). (C) Приклад добре ізольованого нейрону дофаміну типу 3 (сині крапки) і його репрезентативної форми на день 1 (верхня панель) і день 2 (нижня панель).

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.s001

(TIF)

Малюнок S2.

Відсутність тимчасових втрат агрегату під час вільного падіння та потрясіння. (А) Відповіді чотирьох одночасно зареєстрованих дофамінових та недофамінових нейронів VTA під час подій вільного падіння. Зверніть увагу, що одиниці, записані з одного і того ж тетроду, можуть виявляти протилежні відповіді (наприклад, тетрод # 5, одиниці 1 & 2; тетрод # 8, одиниці 1 & 2), що припускає, що запис був стабільним без будь-яких тимчасових втрат одиниць. (B) Відповіді тих самих чотирьох нейронів VTA під час тремтіння. (В) Репрезентативні форми хвиль для тих самих чотирьох нейронів VTA за 1 год до, під час сеансу вільного падіння та тряски та через 1 год після.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.s002

(TIF)

Малюнок S3.

Відсутність шуму / забруднення артефактів під час вільного падіння та струшування. (A) Відповіді прикладу передбачуваного дофамінового нейрона (тип-1) і його хвильових форм до (1 сек), протягом (1 сек) і після (1 сек) подій вільного падіння і струшування. Зазначимо, що осцилограми не показували значних змін після вільного падіння і події струшування, що свідчить про відсутність забруднення шум / артефакт. (B) Відповіді іншого передбачуваного дофамінового нейрона (тип-3) і його хвильових форм до (1 сек), протягом (1 сек) і після (1 сек.) Вільного падіння і струшування.

doi: 10.1371 / journal.pone.0017047.s003

(TIF)

Подяки

Ми дякуємо доктору Реа-Бет Марковицу за редагування нашого рукопису та Кун Сі для надання технічної підтримки.

Внески автора

Задумано і спроектовано експерименти: DVW JZT. Виконані експерименти: DVW. Проаналізовано дані: DVW JZT. Написав папір: DVW JZT.

посилання

  1. 1. Berridge KC, Robinson TE (1998) Яка роль допаміну в нагороді: гедонічний вплив, нагорода навчання або стимулююче відзначення? Brain Res Rev 28: 309 – 369.
  2. 2. Ikemoto S, Panksepp J (1999) Роль nucleus accumbens дофаміну в мотивованій поведінці: уніфікуюча інтерпретація зі спеціальним посиланням на пошук винагороди. Brain Res Rev 31: 6 – 41.
  3. Переглянути статтю
  4. PubMed / NCBI
  5. Google Scholar
  6. Переглянути статтю
  7. PubMed / NCBI
  8. Google Scholar
  9. Переглянути статтю
  10. PubMed / NCBI
  11. Google Scholar
  12. Переглянути статтю
  13. PubMed / NCBI
  14. Google Scholar
  15. Переглянути статтю
  16. PubMed / NCBI
  17. Google Scholar
  18. Переглянути статтю
  19. PubMed / NCBI
  20. Google Scholar
  21. Переглянути статтю
  22. PubMed / NCBI
  23. Google Scholar
  24. Переглянути статтю
  25. PubMed / NCBI
  26. Google Scholar
  27. Переглянути статтю
  28. PubMed / NCBI
  29. Google Scholar
  30. Переглянути статтю
  31. PubMed / NCBI
  32. Google Scholar
  33. Переглянути статтю
  34. PubMed / NCBI
  35. Google Scholar
  36. Переглянути статтю
  37. PubMed / NCBI
  38. Google Scholar
  39. Переглянути статтю
  40. PubMed / NCBI
  41. Google Scholar
  42. Переглянути статтю
  43. PubMed / NCBI
  44. Google Scholar
  45. Переглянути статтю
  46. PubMed / NCBI
  47. Google Scholar
  48. Переглянути статтю
  49. PubMed / NCBI
  50. Google Scholar
  51. Переглянути статтю
  52. PubMed / NCBI
  53. Google Scholar
  54. Переглянути статтю
  55. PubMed / NCBI
  56. Google Scholar
  57. Переглянути статтю
  58. PubMed / NCBI
  59. Google Scholar
  60. Переглянути статтю
  61. PubMed / NCBI
  62. Google Scholar
  63. Переглянути статтю
  64. PubMed / NCBI
  65. Google Scholar
  66. Переглянути статтю
  67. PubMed / NCBI
  68. Google Scholar
  69. Переглянути статтю
  70. PubMed / NCBI
  71. Google Scholar
  72. Переглянути статтю
  73. PubMed / NCBI
  74. Google Scholar
  75. Переглянути статтю
  76. PubMed / NCBI
  77. Google Scholar
  78. Переглянути статтю
  79. PubMed / NCBI
  80. Google Scholar
  81. Переглянути статтю
  82. PubMed / NCBI
  83. Google Scholar
  84. Переглянути статтю
  85. PubMed / NCBI
  86. Google Scholar
  87. Переглянути статтю
  88. PubMed / NCBI
  89. Google Scholar
  90. Переглянути статтю
  91. PubMed / NCBI
  92. Google Scholar
  93. Переглянути статтю
  94. PubMed / NCBI
  95. Google Scholar
  96. Переглянути статтю
  97. PubMed / NCBI
  98. Google Scholar
  99. Переглянути статтю
  100. PubMed / NCBI
  101. Google Scholar
  102. Переглянути статтю
  103. PubMed / NCBI
  104. Google Scholar
  105. Переглянути статтю
  106. PubMed / NCBI
  107. Google Scholar
  108. Переглянути статтю
  109. PubMed / NCBI
  110. Google Scholar
  111. Переглянути статтю
  112. PubMed / NCBI
  113. Google Scholar
  114. Переглянути статтю
  115. PubMed / NCBI
  116. Google Scholar
  117. Переглянути статтю
  118. PubMed / NCBI
  119. Google Scholar
  120. Переглянути статтю
  121. PubMed / NCBI
  122. Google Scholar
  123. Переглянути статтю
  124. PubMed / NCBI
  125. Google Scholar
  126. Переглянути статтю
  127. PubMed / NCBI
  128. Google Scholar
  129. Переглянути статтю
  130. PubMed / NCBI
  131. Google Scholar
  132. Переглянути статтю
  133. PubMed / NCBI
  134. Google Scholar
  135. Переглянути статтю
  136. PubMed / NCBI
  137. Google Scholar
  138. Переглянути статтю
  139. PubMed / NCBI
  140. Google Scholar
  141. Переглянути статтю
  142. PubMed / NCBI
  143. Google Scholar
  144. Переглянути статтю
  145. PubMed / NCBI
  146. Google Scholar
  147. Переглянути статтю
  148. PubMed / NCBI
  149. Google Scholar
  150. Переглянути статтю
  151. PubMed / NCBI
  152. Google Scholar
  153. 3. Мудрий РА (2004) Допамін, навчання і мотивація. Nat Rev Neurosci 5: 483 – 494.
  154. 4. Джошуа М, Адлер А, Бергман H (2009) Динаміка дофаміну в контролі рухової поведінки. Curr Opin Neurobiol 19: 615 – 620.
  155. 5. Schultz W (2007) Кілька функцій дофаміну в різних часових курсах. Annu Rev Neurosci 30: 259 – 288.
  156. 6. Pan WX, Schmidt R, Wickens JR, Hyland BI (2005) Допамінові клітини реагують на передбачені події під час класичного кондиціонування: свідчення про сліди придатності в мережі заохочення. J Neurosci 25: 6235 – 6242.
  157. 7. Bayer HM, Glimcher PW (2005) Нейрони дофаміну середнього мозку кодують сигнал кількісної помилки прогнозування винагороди. Нейрон 47: 129 – 141.
  158. 8. Roesch MR, Calu DJ, Schoenbaum G (2007) Нейрони дофаміну кодують кращий варіант у щурів, які вирішують між різними затримками або розмірами винагород. Nat Neurosci 10: 1615 – 1624.
  159. 9. Джошуа М, Адлер А, Мітелман Р, Ваадія Е, Бергман H (ХНУМХ) Допамінергічні нейрони і стриатичні холінергічні інтернейрони середнього мозку кодують різницю між нагородами і аверсивними подіями в різних епохах ймовірнісних класичних досліджень. J Neurosci 2008: 28 – 11673.
  160. 10. Di Chiara G, Imperato A (1988) Препарат, зловживаний людьми, переважно підвищує концентрацію синаптичних дофаміну в мезолімбічної системі вільно рухаються щурів. Proc Natl Acad Sci США 85: 5274 – 5278.
  161. 11. Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ (2006) Нейронні механізми наркоманії: роль, пов'язана з винагородою, навчання і пам'ять. Annu Rev Neurosci 29: 565 – 598.
  162. 12. Everitt BJ, Robbins TW (2005) Нейронні системи підкріплення для наркоманії: від дій до звичок до примусу. Nat Neurosci 8: 1481 – 1489.
  163. 13. Roitman MF, Wheeler RA, Wightman RM, Carelli RM (2008) Хімічні реакції в реальному часі в ядрі accumbens диференціюють корисні та аверсивні стимули. Nat Neurosci 11: 1376 – 1377.
  164. 14. Система Ventura R, Morrone C, Puglisi-Allegra S (2007) Система префронтального / приливного катехоламіну визначає атрибуцію мотиваційного відзначення як стимулів, пов'язаних із винагородою, так і з відхиленням. Proc Natl Acad Sci США 104: 5181 – 5186.
  165. 15. Diana M, Pistis M, Carboni S, Gessa GL, Rossetti ZL (1993) Глибоке зменшення мезолімбічної дофамінергічної нейрональної активності при синдромі відміни етанолу у щурів: електрофізіологічні та біохімічні дані. Proc Natl Acad Sci США 90: 7966 – 7969.
  166. 16. Левіта Л., Даллі JW, Роббінс TW (2002) Nucleus accumbens допамін і навчений страх знову; огляд та деякі нові висновки. Behav Brain Res 137: 115 – 127.
  167. 17. Pezze М.А., Feldon J (2004) Мезолімбічні допамінергічні шляхи при кондиції страху. Програма Neurobiol 74: 301 – 320.
  168. 18. Cools R, Lewis SJ, Clark L, Barker RA, Robbins TW (2007) L-DOPA порушує активність у ядрі акуменів під час зворотного навчання при хворобі Паркінсона. Нейропсихофармакологія 32: 180–189.
  169. 19. Matsumoto M, Hikosaka O (2009) Два типи нейронів дофаміну чітко передають позитивні та негативні мотиваційні сигнали. Природа 459: 837 – 841.
  170. 20. Lin L, Osan R, Shoham S, Jin W, Zuo W, et al. (2005) Ідентифікація блоків кодування мережевого рівня для представлення епізодичних переживань у гіпокампі в реальному часі. Proc Natl Acad Sci США 102: 6125 – 6130.
  171. 21. Miller JD, Farber J, Gatz P, Roffwarg H, німецький DC (1983) Активність мезенцефальних дофамінових і не допамінових нейронів через стадії сну і ходьби на щурах. Brain Res 273: 133 – 41.
  172. 22. Kiyatkin Е.А., Rebec GV (1998) Гетерогенність нейронів вентральних тегментальних ділянок: одноразовий запис і іонофорез у неспальних, нестримних щурах. Неврологія 85: 1285 – 1309.
  173. 23. Лі Р.С., Штеффенсен С.К., Генріксен SJ (2001) Профілі розряду вентральних тегментальних нейронів ГАМК під час руху, анестезії та циклу сну-сон. J Neurosci 21: 1757 – 1766.
  174. 24. Hyland Б.І., Рейнольдс Ю.Н., Hay J, Perk CG, Miller R (2002) Режими випалу клітин дофаміну середнього мозку у вільно рухається щура. Неврологія 114: 475 – 492.
  175. 25. Margolis EB, Mitchell JM, Ishikawa J, Hjelmstad GO, поля HL (2008) Нейрони дофаміну середнього мозку: проекційна мішень визначає тривалість потенціалу дії та інгібування рецептора допаміну D (2). J Neurosci 28: 8908 – 8913.
  176. 26. Накахара H, Itoh H, Kawagoe R, Takikawa Y, Hikosaka O (2004) Нейрони дофаміну можуть представляти помилки прогнозування, залежні від контексту. Нейрон 41: 269 – 280.
  177. 27. Depaulis A, Keay KA, Bandler R (1992) Поздовжня нейрональная організація захисних реакцій в середньому мозку периакудуальной сірої області щура. Досвід Brain Res 90: 307 – 318.
  178. 28. Wilson CJ, Callaway CH (2000) Модель зв'язаних осциляторів нейронів дофаміну субстанції nigra. J Neurophsiol 83: 3084 – 3100.
  179. 29. Комендантов А.О., Канавієр ЦК (2002) Електрична зв'язок між моделями нейронів дофаміну середнього мозку: вплив на малюнок стрільби і синхронію. J Neurophysiol 87: 1526 – 1541.
  180. 30. Joshua M, Adler A, Prut Y, Vaadia E, Wickens JR, et al. (2009) Синхронізація дофамінергічних нейронів середнього мозку посилюється корисними подіями. Нейрон 62: 695 – 704.
  181. 31. Поля HL, Hjelmstad GO, Margolis EB, Nicola SM (2007) Нейрони Ventral tegmental області в вивчені апетитної поведінки і позитивне підкріплення. Annu Rev Neurosci 30: 289 – 316.
  182. 32. Lammel S, Hetzel A, Hackel O, Jones I, Liss B, et al. (2008) Унікальні властивості мезопрефронтальних нейронів в рамках подвійної мезокортиколімбічної дофамінової системи. Нейрон 57: 760 – 773.
  183. 33. Mirenowicz J, Schultz W (1996) Переважна активація нейронів дофаміну середнього мозку апетитним, а не аверсивним стимулами. Природа 379: 449 – 451.
  184. 34. Frank MJ, Surmeier DJ (2009) У дофамінергічних нейронах substantia nigra розрізняють винагороду та покарання? J Mol Cell Boil 1: 15 – 16.
  185. 35. Guarraci FA, Kapp BC (1999) Електрофізіологічна характеристика вентральних тегментальних ділянок дофамінових нейронів під час диференційованого кондиціонування паваловського страху у неспального кролика. Behav Brain Res 99: 169 – 179.
  186. 36. Brischoux F, Chakraborty S, Brierley DI, Ungless MA (2009) Фазове збудження дофамінових нейронів у вентральному ВТА шкідливими стимулами. Proc Natl Acad Sci США 106: 4894 – 4899.
  187. 37. Лісман JE, Грейс АА (2005) Цикл гіпокампу - VTA: керування входом інформації в довгострокову пам'ять. Нейрон 46: 703 – 713.
  188. 38. Соломон Р.Л., Corbit JD (1974) Теорія мотивації противника-процесу: I. тимчасова динаміка афекту. Психолог 81: 119 – 145.
  189. 39. Сеймур Б, О'Доерті JP, Кольценбург М, Віх К, Фракковяк Р та ін. (2005) Супротивники апетитно-аверсивних нервових процесів лежать в основі прогностичного навчання знеболення. Nat Neurosci 8: 1234–1240.
  190. 40. Baliki MN, Geha PY, Fields HL, Apkarian AV (2010) Прогнозування значення болю та аналгезії: відповідь nucleus accumbens на зміну шкідливих стимулів при наявності хронічного болю. Нейрон 66: 149 – 160.
  191. 41. Tobler PN, Fiorillo CD, Schultz W (2005) Адаптивне кодування вартості винагороди нейронами дофаміну. Наука 307: 1642 – 1645.
  192. 42. Мацумото М, Хікосака О (2007) Латеральна хабеналу як джерело негативних сигналів нагороди в дофамінових нейронах. Природа 447: 1111 – 1115.
  193. 43. Ji H, PD Shepard (2007) Латеральна стимуляція habenula інгібує нейрони дофаміну середнього мозку щурів за допомогою механізму, опосередкованого рецептором GABA (A). J Neurosci 27: 6923 – 6930.
  194. 44. Jhou TC, Fields HL, Baxter MG, Saper CB, Holland PC (2009) Ростромедіальне ядро ​​тігментації (RMTg), GABAergic афферент до нейронів дофаміну середнього мозку, кодує аверсивні стимули і пригнічує моторні реакції. Нейрон 61: 786 – 800.
  195. 45. Jhou TC, Geisler S, Marinelli M, Degarmo BA, Zahm DS (2009) Мезопонтийное ростромедіальне ядро ​​тігмента: структура, націлена на латеральну огорожу, яка виступає до вентральної тегментальної площі компаса tsai і substantia nigra. J Comp Neurol 513: 566 – 596.
  196. 46. Karreman M, Moghaddam B (1996) Префронтальна кора регулює базальне вивільнення допаміну в лімбічної стриатумі: ефект, опосередкований вентральною тегментальной областю. J Neurochem 66: 589 – 598.
  197. 47. Карр Д.Б., Sesack SR (2000) Проекції від префронтальної кори щурів до вентральної тегментальної області: цільова специфічність в синаптичних асоціаціях з мезоаккумлями і мезокортикальними нейронами. J Neurosci 20: 3864 – 3873.
  198. 48. Berridge KC (2007) Дискусія щодо ролі дофаміну в винагороді. Психофармакологія 191: 391–431.
  199. 49. Lin L, Chen G, Xie K, Zaia KA, Zhang S, et al. (2006) Широкомасштабний запис нейронного ансамблю в мозку вільно ведучих мишей. Методи Neurosci 155: 28 – 38.
  200. 50. Грейс А.А., Bunney BS (1984) Контроль картини стрільби в нігральних дофамінових нейронах: вибуховий випал. J Neurosci 4: 2877 – 2890.
  201. 51. Нараянан Н.С., Лаубах М (2009) Методи дослідження функціональних взаємодій у популяціях нейронів. Методики Mol Biol 489: 135 – 165.
  202. 52. Paxinos G, Franklin KBJ (2001) Мозок миші в стереотаксичних координатах, вид. 2. Лондон: Academic Press.