Proc Natl Acad Sci США A. 2007 Mar 20; 104 (12): 5181-6. Epub 2007 Mar 9.
Ventura R, Morrone C, Puglisi-Allegra S.
Source
Фонд Санта-Лючія, Європейський центр досліджень мозку (CERC), Віа дель Фоссо ді Фіорано 65, 00143 Рим, Італія. [захищено електронною поштою]
абстрактний
Останні дані свідчать про те, що корисні та аверсивні стимули впливають на ті ж самі ділянки головного мозку, включаючи медіальну префронтальну кору і ядро accumbens. Хоча відомо, що nucleus accumbens реагує на важливі стимули, незалежно від їх гедонічної валентності, з селективним збільшенням вивільнення дофаміну, мало відомо про роль префронтальної кори в мотивації, пов'язаній з винагородою та відхиленням, або про залучені нейромедіатори. Тут ми знаходимо, що селективне виснаження норепінефрину в медіальній префронтальній корі мишей скасувало збільшення вивільнення норадреналіну префронтальной корою і дофаміну від nucleus accumbens, індукованого їжею, кокаїном або хлоридом літію, і погіршило кондиціювання, викликане обома літієм хлорид (неприязнь) і їжа або кокаїн (перевага). Це є доказом того, що префронтальна передача норепінефрину в кортикальному руслі необхідна для мотиваційного віднесення атрибутів до стимулів, пов'язаних із винагородою та відхиленням, шляхом модуляції дофаміну в nucleus accumbens, зоні мозку, яка бере участь у всіх мотивованих поведінках.
Тварини, так само як і люди, мають схильність шукати винагороди і уникають покарань. Ця чітко адаптивна поведінка передбачає здатність представляти цінність нагороджувальних і караючих стимулів, встановлювати прогнози про них і використовувати ці прогнози для керівництва поведінкою (1). Оскільки емоції можуть бути визначені як «стани, викликані підсилювачами (винагородами і карателями)» (2), розуміння ділянок мозку, що беруть участь у обробці мотиваційно виразних нагороджувальних чи аверсивних стимулів, можуть мати значення для розуміння численних емоційних дефіцитів у людей.
Останні дані показують, що nucleus accumbens (NAc) і префронтальна кора (pFC) являють собою загальний субстрат для обробки як корисних, так і аверсивних стимулів (3 – 7). Ventral striatum (або NAc) бере участь у обробці інформації, що лежить в основі мотиваційного контролю цілеспрямованої поведінки, і дослідження людини і тварин підтримують загальну роль для цієї області мозку при обробці як корисних, так і аверсивних стимулів, незалежно від валентності (3 – 8 ).
Більше того, велика кількість даних свідчить про те, що pFC безпосередньо бере участь у цілеспрямованій поведінці, а також у афективній обробці (1, 9). Проте, хоча передача дофаміну в NAc була запропонована для опосередкування спільного «мотиваційного відхилення» процесу в позитивній і негативній валентності (3, 6), роль ПФК в цьому процесі і участі нейрохімічного субстрату ще невідомі.
Передача норадреналіну в pFC активується аверсивними стимулами (10, 11) і аверсивними і обумовленими апетитними стимулами (12, 13). Крім того, нещодавно було виявлено, що норадреналін у медіальному pFC (mpFC) залучений до корисних ефектів деяких часто вживаних наркотиків через його модулюючу дію на вивільнення дофаміну в NAc (14, 15). Це свідчить про те, що префронтальна кортикальна передача норадреналіну залучає домінуючий дофамін для обробки мотиваційно важливих стимулів.
Тут, використовуючи мишей, ми поставили собі за мету оцінити, чи є префронтальна кортикальна дофамінова система норепінефрін / мезоаккумбенс загальним нейронним субстратом, що бере участь в обробці афективно позитивних і негативних стимулів. Зокрема, ми досліджували, чи необхідний норадреналін у mpFC, через його модулюючу дію на допамінергічну мезолімбічну систему, для атрибуції мотиваційного відхилення до стимулів, пов'язаних з винагородою та відхиленням.
Оскільки досвід є основним чинником, що визначає мотиваційний вплив будь-якого даного стимулу (7), ми оцінювали вплив першого впливу на користь природних (смачних продуктів харчування, молочного шоколаду) та фармакологічних (кокаїнових) стимулів і аверсивного фармакологічного стимулу [хлорид літію]. (LiCl)] на префронтальну кортикальну норадреналіну і накипний дофаміновий випуск при внутрішньомозковому мікродіалізі. Крім того, щоб визначити, чи є префронтальна передача норадреналіну регулює підвищений відтік накипу допаміну, викликаний першим впливом цих мотиваційно значущих стимулів, ми також оцінили ефекти селективного виснаження норепінефрину в mpFC на вивільнення дофаміну в NAc і на вивільнення норадреналіну в mpFC, індукованих першим опроміненням. до цих подразників.
Нарешті, ми досліджували вплив селективного норадренергічного префронтального виснаження на кондиційне місце (СРР), індуковане шоколадом і кокаїном, а також спричинену LiCl умовною відхиленням місця (CPA). Для цього дослідження було обрано процедуру кондиціонування, оскільки вона дозволила оцінити придбання кондиційних апетитних і аверсивних властивостей до подразників, пов'язаних з первинними винагородами та аверсивними подіями, і тому, що велика кількість доказів показує, що це надійний показник процесів, що лежать в основі мотиваційне віднесення атрибуції до стимулів (3, 16).
РЕЗУЛЬТАТИ
Експеримент 1.
Щоб оцінити, чи впливає перше вплив як на корисні, так і на аверсивні виразні стимули, це впливає на внутрішньомозковий мікродіаліз вплив системного споживання кокаїну або LiCl і шоколаду на вивільнення норадреналіну в mpFC і дофаміновому відтоку в NAc. Більш того, щоб з'ясувати, чи необхідна кортикальна норадренергічна передача для акумулярного відтоку дофаміну, викликаного першим впливом цих мотиваційно значущих стимулів, ми оцінювали ефекти селективного норадренергічного виснаження на аккумальній реакції дофаміну, індукованої кокаїном, шоколадом і LiCl. Кокаїн, шоколад і LiCl виробляли залежне від часу збільшення відтоку норадреналіну у mpFC з груп, оброблених фіксованою групою, досягаючи максимального збільшення на ≈200% за 40 хв, ≈70% за 120 хв, і ≈100% за 60 хв, відповідно (рис. 1a). Хоча збільшено звільнення норадреналіну в pFC у відповідь на кокаїн, наскільки нам відомо, це перший звіт про збільшення відтоку норадреналіну, викликаного першим впливом шоколаду або системного LiCl в межах mpFC. Ці подразники також викликали паралельне залежне від часу збільшення відтоку дофаміну в NAc фіксованих тварин (рис. 1b), згідно з тим, що ця область відіграє важливу роль у обробці основних стимулів незалежно від їх валентності (3). , 6). Вплив цього виснаження на вивільнення норадреналіну в mpFC також оцінювали. Префронтальне виснаження норепінефрину було отримано селективним нейротоксичним виснаженням префронтальних коррентних норепінефринових аферентних (норадреналінових груп) в mpFC після захисту дофаміну селективним інгібітором поглинання. Цей метод викликав глибоке виснаження тканинних рівнів норадреналіну (≈90%), залишивши рівні тканини дофаміну практично незмінними. Контрольні тварини (фіктивні групи) піддавалися такому ж лікуванню, як миші, які виснажені норадреналіном, але отримували внутрішньомозковий носій. (Рівні тканин норепінефрину були наступними: фіксована група, 698 ± 26 нг / г мокрої тканини, група знедоленої норепінефрину, 63 ± 17 нг / г мокрої тканини. Рівні тканини дофаміну були наступними: фіктивна група, 203 ± 18 нг / г мокрої тканини, знедоленої групи норепінефрину, 189 ± 16 нг / г мокрої тканини.)
Рис. 1.
Префронтальне виснаження кортикального норадреналіну на позаклітинному норадреналіні у mpFC та дофаміну у NAc. Позаклітинний норадреналін (NE) у mpFC (a) та дофамін (DA) у NAc (b) тварин, підданих штучному лікуванню або виснаженим норадреналіном, яким вводять фізіологічний розчин, (більше…)
Вибіркове виснаження норепінефрину в mpFC погіршило збільшення акумулярного дофамінового і префронтального вивільнення норадреналіну, індукованого як лікарськими засобами, так і шоколадом (рис. 1), хоча він не впливав на базальний позаклітинний допамін в NAc (групова група, 1.35 ± 0.15 рг 20 мкл, групу з норепінефрином, 1.29 ± 0.18 мкг на 20 мкл) або базальний позаклітинний норадреналін в mpFC (група, яка отримувала фіктивний контроль, 1.31 ± 0.18 мкг на 20 мкл; Середні базальні значення дофаміну в NAc і норадреналіну в mpFC для кожної групи [фізіологічний розчин, кокаїн (1.26 мг / кг), LiCl (0.17 meq / кг) і шоколад] не відрізнялися значно
Наші результати вказують на те, що інтактна норадренергічна передача всередині mpFC є необхідною умовою для стимулювання вивільнення дофаміну, індукованого як корисним, так і аверсивним стимулом в межах NAc.
Експеримент 2.
Щоб з'ясувати, чи є префронтальна передача норепінефрину необхідною для придбання умовних апетитних і аверсивних властивостей до подразників, пов'язаних з первинними нагородами і аверсивними подіями, ми оцінили вплив селективного префронтального виснаження норепінефрину на кондиціонування місць.
Префронтальне норадренергічне виснаження скасувало як індукований кокаїном, так і шоколадом, CPP, а також CPA, індукований LiCl. Таким чином, незважаючи на те, що тварини, які отримували фіктивні препарати, виявляли значну перевагу перед компактним кокаїном або шоколадом, а також значним відхиленням до парного компартмента LiCl (рис. 2a), тварини, що мають дефіцит норепінефрину, не віддавали перевагу жодному компартменту (рис. 2b). ).
Рис. 2.
Префронтальне виснаження кортикального норадреналіну при кондиціонуванні місця. Ефекти від споживання їжі (1 г молочного шоколаду; група, що отримувала штучну обробку, n = 8; група, що страждає норадреналіном, n = 8) та системне введення (ip) фізіологічного розчину (Sal) (група, яка отримувала підроблений, (докладніше ...)
Зауважимо, що в попередніх експериментах ми спостерігали, що як СРР, так і СРА у тварин, які піддавалися фіктивному лікуванню, не можна було відрізнити від тварин, які були наївними. Тварини, які пережили сольове сполучення в обох відділеннях, не виявляли переваги для будь-якого відділення, незалежно від стану ураження (фіксоване лікування або виснаження норадреналіну). Поведінка тварин, збіднених норепінефрином, які отримували кокаїн, шоколад або LiCl, була подібна до такої у тварин, які переживали тільки розчин транспортного засобу під час навчання; тобто вони не виявляли переваги для будь-якого відділення.
ОБГОВОРЕННЯ
Тут ми повідомляємо докази того, що префронтальна кортикальна передача норадреналіну, через модуляцію дофаміну в NAc, є необхідною умовою для мотиваційного віднесення атрибуції як до стимулів, пов'язаних з нагородою, так і з відхиленням.
По-перше, оскільки попередній досвід є основним фактором, що визначає мотиваційний вплив будь-якого даного стимулу (7), ми оцінили, шляхом внутрішньомозкового мікродіалізу, наслідки першого впливу на системний кокаїн або LiCl, а також вплив споживання шоколаду на норадреналін або дофамін. випуску в mpFC і NAc відповідно. Кокаїн, шоколад і LiCl виробляли залежне від часу збільшення акумуляторного дофаміну, а також префронтального відтоку норепінефрину від групп, оброблених фіктивними групами. Значне підвищення переповнення норадреналіну було очевидним у mpFC у фіктивно-оброблених тварин протягом 20 хв при отриманні шоколаду; переповнення згодом повернулося до базового рівня і супроводжувалося значним стійким збільшенням. Хоча це двофазне індуковане шоколадом збільшення норадреналіну в mpFC не було паралельним збільшенню дофаміну в NAc, початкове збільшення ймовірно було пов'язане з впливом смачної їжі і збільшенням дофаміну в NAc. З іншого боку, друге велике збільшення може представляти собою нейрохімічний корелят кортикального збудження, необхідний для обробки просторової інформації, пов'язаної з пошуком і розміщенням харчової винагороди (17). Насправді, було висловлено припущення, що підвищення відтоку норадреналіну служить для сигналізації про наявність подразників з високою мотиваційною відзнакою (17). Таким чином, це підвищений відтік норепінефрину може дозволити вибіркову увагу, необхідну для пошуку додаткової смачної їжі, і може допомогти в отриманні умовних апетитних властивостей до подразників, пов'язаних з їжею. Проте неможливо виключити післяестетичні ефекти прийому їжі на норадреналін.
Хоча підвищений вивільнення дофаміну в NAc, індукований стимулюючим або аверсивним стимулом і підвищеним вивільненням норадреналіну в pFC у відповідь на кокаїн, широко повідомляється, наскільки нам відомо, це перший звіт про збільшення відтоку норадреналіну, викликаного експозицією шоколаду або LiCl в межах mpFC. Найголовніше, ми показуємо, що префронтальна кортикальна норадренергічна передача необхідна для акумуляційного відтоку дофаміну, викликаного першим впливом цих мотиваційно важливих стимулів. Насправді, у мишей, які не виснажені норепінефріном, не спостерігалося значного збільшення як префронтального відтоку норадреналіну, так і нападного дофаміну, індукованого цими подразниками. Норепінефрин у mpFC може активувати вивільнення дофаміну mesoaccumbens через збуджуючу проекцію префронтальної кортикальної клітини до вентральних клітин дофамінової області (18, 19) та / або через кортикоаккумальние глутаматергічні проекції (20). Крім того, може бути передбачена роль проекцій pFC до локусу coeruleus при впливі на збудження, оскільки було показано, що це ядро активує вентральні сегменти дофамінових нейронів (21 – 23), що може призвести до збільшення вивільнення дофаміну в NAc.
Таким чином, наші результати, згідно з попередніми звітами, показують, що як безумовні, так і аверсивні стимули підвищують відтік норадреналіну в mpFC (10 – 15), а також вивільнення дофаміну в NAc (3, 24). Найголовніше, однак, вони демонструють, що інтактна норадренергічна передача всередині mpFC є необхідною умовою для стимулювання вивільнення дофаміну, індукованого як корисним, так і аверсивним фармакологічним і природним стимулом в межах NAc. Тому вони вказують на префронтальний норадреналін і трансмісію домішка в якості нейральної системи, активація якої безумовно корисним і аверсивним стимулом є субстратом для мотиваційної виразності. Ця точка зору підтверджується результатами поведінкових експериментів щодо впливу префронтального виснаження норепінефрину на кондиціювання місця, викликаного кокаїном, шоколадом або LiCl.
Таким чином, другим важливим висновком цього дослідження є те, що префронтальне виснаження кортикального норепінефрину погіршує як CPP, індукований кокаїном або їжею, так і CPA, індукованим LiCl. Незважаючи на те, що тварини, які отримували фіктивні препарати, виявляли значну перевагу перед компактним кокаїном або шоколадом, а також значне відхилення від парного компартменту LiCl, норепінефрин-виснажені тварини не виявляли переваги для будь-якого відділення, таким чином демонструючи необхідність інтактної префронтальної передачі норепінефрину для придбання обумовлених властивостей до подразників, спарених з первинними корисними або аверсивними подіями в процедурі кондиціонування.
Наведені результати показують, що у префронтальних кортикальних мишей, які страждають норепінефрином, відсутність вивільнення норадреналіну, індукованого впливом корисних і аверсивних стимулів (кокаїн, їжа або LiCl, безумовний стимул), перешкоджало приписуванню мотиваційного відхилення до умовного стимулу (просторової картини) під час сеансів сполучення. Зауважимо також, що префронтальне виснаження норепінефрину не заважало ні асоціативним, ні мнемонічним процесам, оскільки, як було показано раніше, норепінефрін-виснажені тварини виявили здатність вивчати завдання пасивного уникнення (15) і зв'язування контексту з ефектами препарату (14). Проте, необхідне подальше дослідження для того, щоб зрозуміти точний характер порушень префронтальних кортикальних норадреналінових тварин.
Допамінергічна передача в межах NAc вважається посередником гедонічного впливу винагороди або деяких аспектів навчання винагороди (див. Посилання 25 для огляду). Наші результати, згідно з іншою точкою зору (3), показують, що передача дофаміну в NAc відіграє певну роль як в позитивній, так і в аверсивно мотивованій поведінці; Найголовніше, однак, вони демонструють, що цей мотиваційний процес регулюється префронтальним кортикальним норадреналіном. Фактично, селективне префронтальне виснаження норепінефрину призводить до блокування інфікованої кокаїном або шоколадом CPP і LiCl-індукованої CPA і порушення вивільнення дофаміну в NAc, індукованого цими вираженими стимулами у контрольних мишей, таким чином демонструючи, що норадренергічна префронтальна передача, через модуляцію вивільнення дофаміну в межах NAc, є необхідною умовою для мотиваційної обробки подразників, пов'язаних з нагородою та відхиленням.
У сукупності, нинішні результати експериментів з поведінки та мікродіалізу демонструють, що префронтальна передача норепінефрину не лише опосередковує корисні властивості наркотиків, що часто зловживають, як це було запропоновано в попередніх дослідженнях (14, 15), але необхідне для мотиваційного віднесення як до нагороди, так і до винагород пов'язані з відхиленням подразники, що ще більше показують, що звикаючі препарати, а також аверсивні фармакологічні стимули використовують той самий нейробіологічний механізм, як природні подразники.
На закінчення, наші дані поширюють попередні висновки, які вказують на мезолімбічну допамінергічну систему як «систему відмінності», яка бере участь у всіх мотивованих поведінках (3, 6, 26). Вони також демонструють, що ця система перебуває під префронтальним кортикальним контролем норадреналіну, таким чином підтримуючи думку про те, що корисні та аверсивні стимули впливають на подібні шляхи в ЦНС (7).
Наші результати дають змогу зрозуміти нейробіологію винагороди та неприйняття, оскільки вони показують, що обробка як корисних, так і аверсивних виразних стимулів стосується тих самих областей мозку; тобто, вони вказують на префронтальну норадренергічну і набігу дофамінергічну передачу як загальну нейронну систему. Розуміння нейромедіаторних систем, активованих афективно корисними або аверсивними стимулами та їх молекулярними механізмами, допоможе створити основу для з'ясування функціонування нейронних систем, що беруть участь у позитивних та негативних емоціях..
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ
Тварини.
Самців мишей інбредного штаму C57BL / 6JIco (Charles River Laboratories, Wilmington, MA), які зазвичай використовуються при фенотипировании нейрооб'єктів, 8 – 9 тижнів на момент проведення експериментів, розміщували, як описано раніше (14, 15). Кожна дослідна група складалася з шести-восьми тварин. Всі експерименти проводилися відповідно до італійського національного законодавства (Decreto Legislative no. 116, 1992), що регулює використання тварин для досліджень.
Наркотики.
Хлоральний гідрат, 6-гідроксидопамін (6-OHDA), GBR 12909, гідрохлорид кокаїну і LiCl були придбані у Sigma – Aldrich (Сент-Луїс, Міссурі). Кокаїн (20 мг / кг), LiCl (3.0 meq / кг), хлоралгідрат (350 – 450 мг / кг) і GBR 12909 (15 мг / кг) розчиняли в сольовому розчині (0.9% NaCl) і вводили ip в об'єм 10 мл / кг. 6-OHDA розчиняли в сольовому розчині, що містить метабісульфіт натрію (0.1 M). Для експериментів з їжею винагородою був молочний шоколад (1 g; Nestlé, Vevey, Швейцарія).
Мікродіаліз.
Тварин анестезировали хлоралгідратом (450 мг / кг), змонтованим в стереотаксическом каркасі (David Kopf Instruments, Tujunga, CA), оснащеному адаптером миші, і імплантували в односторонньому порядку з орієнтованою канюлею (нержавіюча сталь, зовнішній діаметр вала 0.38 мм) Metalant AB, Стокгольм, Швеція) в mpFC або в NAc (14, 15). Довжина направляючої канюлі становила 1 мм для mpFC і 4.5 мм для NAc. Направляючу канюлю фіксували епоксидним клеєм, і додавали зубний цемент для подальшої стабілізації. Координати з брегми [виміряні відповідно до методів Франкліна і Паксіноса (27)] були наступними: + 2.52 передньо-задній і 0.6 латеральний для mpFC і + 1.60 передньо-задній і 0.6 латеральний для NAc [в основному включаючи підрозділ оболонки (27)]. Зонд (довжина діалізної мембрани 2 мм для mpFC і 1 мм для NAc і зовнішній діаметр 0.24 мм, зонд MAB 4 для микродиализа; метанол АВ) вводили 24 h перед експериментами мікродіалізу. Тварин злегка анестезували хлоралгідратом (350 мг / кг) для полегшення ручного введення зонда мікродіалізу в направляючу канюлю. Тварин повертали в свої домашні клітини. Випускний і вхідний зондирующий трубопровід був захищений локально застосованим парафільмом. Мембрани тестували на відновлення in vitro дофаміну і норепінефрину (відносне відновлення було таким: допамін, 10.7 ± 0.82%; норепінефрин, 12.2 ± 0.75%; n = 20) на добу перед використанням для перевірки відновлення.
Зонд для мікродіалізу був підключений до насоса CMA / 100 (Carnegie Medicine, Стокгольм, Швеція) через трубопровід PE 20 (Metalant AB) та двоканальний поворотний шар рідини з наднизьким крутним моментом (модель 375 / D / 22QM; Instech Laboratories, Plymouth Meeting, PA) для забезпечення вільного пересування. Штучну спинномозкову рідину (147 мМ NaCl / 1 мМ MgCL / 1.2 мМ CaCl2 / 4 мМ KCl) прокачували через діалізний зонд при постійній швидкості потоку 2 мкл / хв. Експерименти проводились через 22–24 год після встановлення зонда. Кожну тварину поміщали в кругову клітку, забезпечену обладнанням для мікродіалізу (лабораторії Instech) та домашніми підстилками для кліток на підлозі. Перфузію для діалізу розпочали через 1 год. Після початку перфузії діалізу мишей залишали безперешкодними протягом ≈2 год перед забором вихідних зразків. Середню концентрацію трьох зразків, зібраних безпосередньо перед лікуванням (варіація <10%), приймали за базальну концентрацію. Перед початком експериментів з мікродіалізу мишам призначали одну з різних обробок (фізіологічний розчин, кокаїн, шоколад або LiCl) у кожній групі (оброблені підставним способом або виснажені норадреналіном). Для експериментів з їжею тварин поміщали за графіком позбавлення їжі (28) за 4 дні до початку експериментів.
Діалізат збирали кожні ХНУМХ хв для 20 (для груп кокаїну і LiCl) або 120 (для груп харчових продуктів) хв. Повідомляються лише дані від мишей з правильно розміщеною канюлею. Розміщення оцінювали по фарбуванню метиленовим синім. Двадцять мікролітрів зразків диализата аналізували за допомогою ВЕРХ. Решту 160 мкл зберігали для можливого подальшого аналізу. Концентрації (пг на 20 мкл) не були скориговані для відновлення зонда. Система ВЕРХ складалася з системи ВЕРХ Альянсу (Waters, Milford, MA) і кулонометрического детектора (модель 20A; Coulochem II, ESA, Chelmsford, MA), забезпечена клітиною для кондиціонування (M 5200) і аналітичною коміркою (M 5021) . Кондиціонуючу клітину встановлювали на 5011 mV, електрод 400 встановлювали на 1 mV, а електрод 200 встановлювали на -2 mV. Використовували колонку Nova-Pack C250 (18 × 3.9 мм; води), яка підтримувалася на рівні 150 ° C. Швидкість потоку становила 33 мл / хв. Рухома фаза була, як описано раніше (1.1, 14). Межа виявлення аналізу була 15 pg.
Виснаження норадреналіну в mpFC.
Анестезія і хірургічний набір описані вище. Тваринам вводили XRUMX (12909 мг / кг) 15 хв перед мікроін'єкцією 30-OHDA для захисту допамінергічних нейронів. Двосторонні ін'єкції 6-OHDA (6 мкг на 1.5 мкл для 0.1 хв для кожної сторони) були зроблені в mpFC [координати були + 2 передньо-задній, ± 2.52 латеральний, і –0.6 вентральний по відношенню до брегма (2.0)] через нержавіючу сталь канюлю (зовнішній діаметр 27 мм; Unimed, Лозанна, Швейцарія), з'єднаний з шприцом 0.15-μl поліетиленовою трубкою і приводиться в рух насосом CMA / 1. Канюлю залишали на місці протягом додаткових 100 хв після закінчення інфузії. Фіктивно оброблених тварин піддавали такому ж лікуванню, але отримували внутрішньомозковий носій. Тварин використовували для мікродіалізу або поведінкових експериментів 2 днів після операції.
Рівні норадреналіну і дофаміну в mpFC оцінювали, як описано раніше (14, 15) для оцінки ступеня виснаження.
Кондиціонування місця.
Поведінкові експерименти проводили з використанням пристроїв для кондиціонування місць (14, 15, 29). Апарат складався з двох сірих камер плексигласу (15 × 15 × 20 см) і центральної алеї (15 × 5 × 20 см). Дві розсувні двері (4 × 20 см) з'єднали алею з камерами. У кожній камері в якості умовних стимулів використовувалися два трикутних паралелепіпеда (5 × 5 × 20 cm), виконані з чорного оргскла і розташованих у різних візерунках (завжди покриваючи одну і ту ж поверхню камери). Тварин використовували для поведінкових експериментів 7 днів після операції. Перед кондиціонуванням мишей було призначено одне з різних способів лікування (фізіологічний розчин, кокаїн, шоколад або LiCl) у кожній групі (фіксоване лікування або виснаження норадреналіну).
Процедура навчання для кондиціонування місця описана раніше (14, 15). Коротко, на день 1 (претест), миші могли вільно досліджувати весь апарат для 20 хв. Протягом наступних 8 днів (фаза кондиціонування), миші були обмежені щодня протягом 40 хв по черзі в одній з двох камер. Для кондиціонування місця з фармакологічними стимулами одна з моделей була послідовно сполучена з фізіологічним розчином, а інша - з кокаїном (20 мг / кг ip, CPP) або LiCl (3.0 meq / кг ip, CPA) під час фази кондиціонування. Ці дози були обрані на основі попередніх досліджень, які показують, що миші C57BL / 6JIco виявляють більш сильну CPP при дозі кокаїну 20 мг / кг (30, 31) і тенденцію до відхилення в CPA-тесті при дозі LiCl 3.0 meq / кг (32). Для тварин контрольної групи обидві камери були сполучені з сольовим розчином. Для СРР з їжею одна з моделей послідовно поєднувалася зі стандартною їжею (1 g стандартної дієти миші), а іншу - з смачною їжею (1 g молочного шоколаду). Тварин поміщали на графік обмеження їжі (28) 4 днів до початку кондиціонування. Цей графік тривав протягом усього кондиціонування.
Для всіх експериментів з кондиціонування місця спаровування було збалансовано таким чином, що для половини кожної експериментальної групи безумовний подразник (кокаїн, шоколад або LiCl) був поєднаний з одним із двох моделей; для другої половини кожної групи безумовний стимул був у парі з іншою схемою. Тестування на експресію CPP або CPA проводили на 10 день за допомогою процедури попереднього тестування. Дані про поведінку збирали та аналізували повністю автоматизована система відеоспостереження EthoVision (Noldus, Вагенінген, Нідерланди). Коротко, експериментальна система записана відеокамерою CCD. Потім сигнал оцифровується (апаратним пристроєм, який називається фреймграфером) і передається в пам’ять комп’ютера. Пізніше цифрові дані аналізуються за допомогою програмного забезпечення EthoVision для отримання "витраченого часу" (у секундах), яке використовується як вихідні дані для оцінки переваг у кожному секторі апарату кожним суб'єктом.
Статистика
Місце кондиціонування.
Для експериментів з кондиціонування місцевості статистичний аналіз проводили шляхом розрахунку часу (в секундах), проведеного в центрі (центрі), лікарських / парних (парних) і сольових / стандартних харчових (неспарених) відділеннях у день тестування. У випадку тварин, які отримують сольове сполучення з обома відділеннями, парний відділ ідентифікували як перший, до якого вони піддавалися.
Вплив селективного префронтального виснаження норепінефрину на місце кондиціонування.
Дані експериментів з кондиціонування місць були проаналізовані за допомогою ANOVA з повторюваними вимірюваннями з одним між фактором (попередня обробка, два рівні: фіксований і norepinephrineepleted) і один в межах фактора (спарювання, три рівні: центр, парний і непарний) для кожного лікування [ фізіологічний розчин / фізіологічний розчин, фізіологічний розчин / кокаїн (20 мг / кг), фізіологічний розчин / LiCl (3 meq / кг), і стандартний продукт харчування / шоколад]. Оскільки важливими є порівняння між парними та неспареними відділеннями, середні порівняння часу, проведеного в цих камерах, були зроблені з використанням ANOVA повторних вимірювань у кожній групі.
Двостороння ANOVA виявила значну попередню обробку × взаємодію спарювання кокаїну [F (2, 28) = 3.47; Р <0.05], LiCl [F (2, 28) = 4.55; Р <0.05], а шоколад [F (2, 28) = 3.5; Р <0.05].
Повторні заходи ANOVA у кожній групі виявили значний вплив коефіцієнта спарювання лише для підроблених тварин, яким вводили кокаїн [F (1, 14) = 24.3; Р <0.0005], LiCl [F (1, 14) = 10.3; P <0.01], або шоколад [F (1, 14) = 7.31; Р <0.05].
Виснаження норадреналіну в mpFC.
Ефекти виснаження префронтального норадреналіну на рівні дофаміну та норадреналіну в mpFC в тканинах аналізували за допомогою двосторонньої ANOVA. Факторами були такі: ураження (два рівні: підроблене лікування та виснаження норадреналіну) та експеримент (два рівні: поведінковий експеримент та експерименти з мікродіалізу). Індивідуальні порівняння між групами проводили, коли це було доречно, за допомогою спеціального тесту, багаторазового тесту Дункана. Статистичний аналіз проводили за даними поведінкових та мікродіалізних експериментів. Двостороння ANOVA для ефектів виснаження префронтального норадреналіну на рівні дофаміну та норадреналіну в тканині mpFC показала значний ефект ураження лише для норадреналіну [F (1, 188) = 2.02; P <0.0005], але без експериментальних ефектів.
Мікродіаліз.
Статистичний аналіз проводили на вихідних даних (концентрації пг на 20 мкл). Ефекти виснаження префронтального норадреналіну на вивільнення норадреналіну у mpFC або на відтік дофаміну у NAc тварин, які зазнали впливу кокаїну (20 мг / кг) або LiCl (3 мекв / кг), аналізували шляхом повторних вимірювань ANOVA з двома факторами (попередня обробка, два рівні, підроблені та вичерпані норадреналін; і лікування, три рівні, сольовий розчин, кокаїн та LiCl) та один у межах фактора (час, сім рівнів, 0, 20, 40, 60, 80, 100 та 120). Вплив префронтального виснаження норадреналіну на вивільнення норадреналіну в mpFC або на відтік дофаміну в NAc тварин, що зазнали дії шоколаду, аналізували за допомогою повторних вимірювань ANOVA, причому один із факторів (попередня обробка, два рівні, оброблений штучним шляхом та виснаження норадреналіну) і один з фактором ( час, дев'ять рівнів, 0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 та 160). Прості ефекти оцінювали односторонньою ANOVA для кожного часового моменту. Індивідуальні порівняння між групами проводили, коли це було доречно, за допомогою спеціального тесту, багаторазового тесту Дункана.
Статистичний аналіз впливу фармакологічних подразників на префронтальний відтік норадреналіну виявив значну попередню обробку × взаємодія × час взаємодії [F (12, 180) = 4.98; Р <0.005]. Статистичний аналіз впливу споживання шоколаду на вивільнення норадреналіну виявив взаємодію попередньої обробки × час [F (8, 80) = 7.77; Р <0.005]. Прості аналізи ефекту виявили значний ефект часу лише для групи, яка отримувала бутафорську терапію, і значну різницю між групами, які отримували фальшиві та виснажені норадреналіном після ін’єкції кокаїну або LiCl, а також після вживання шоколаду.
Статистичний аналіз впливу фармакологічних стимулів на відтік акумуляльного дофаміну виявив значну попередню обробку × взаємодія × час взаємодії [F (12, 180) = 10.02; Р <0.0005]. Статистичний аналіз даних шоколаду виявив значну взаємодію попередньої обробки × час [F (8, 80) = 2.12; Р <0.05]. Прості аналізи ефекту виявили значний ефект часу лише для підроблених груп та значну різницю між підробленими та виснаженими норадреналіном групами після ін’єкції препарату (кокаїну або LiCl), а також після вживання шоколаду.
Автори
Дякуємо д-ру Е. Каталфамо за майстерну допомогу. Це дослідження було підтримано Міністерським відділом наукових досліджень (PRIN 2005), Università “La Sapienza” Ateneo (2004 / 2005) та Ministero della Salute (Progetto Finalizzato RF03.182P).
СКОРОЧЕННЯ
NAc nucleus accumbens
pFC префронтальна кора
mpFC медіальний pFC
Вибір місця за умови CPP
CPA обумовлене неприйняття місця
6-OHDA 6-гідроксидопамін.
Взуття
Автори не оголошують конфлікту інтересів.
Ця стаття є безпосереднім поданням PNAS.
Посилання
1. О'Дохерті Дж. Курр Опіновий нейробіол. 2004; 14: 769–776. [PubMed]
2. Rolls ET. Behav Brain Sci. 2000: 23: 177 – 191.
3. Berridge KC, Robinson TE. Brain Res Rev. 1998, 28: 309 – 369.
4. Becerra L, Breiter HC, Wise R, Гонсалес Р.Г., Borsook D. Neuron. 2001: 32: 927 – 946.
5. Готфрід Дж., О'Доерті Дж., Долан Р. Дж. J Невроски. 2002; 22: 10829–10837. [PubMed]
6. Jensen J, Mcintosh AR, Кроулі А.П., Мікуліс DJ, Remington GR, Kapur S. Neuron. 2003: 40: 1251 – 1257.
7. Borsook D, Becerra L, Carlezon WA, Jr, Шоу М, Реншо P, Elman I, Levine J. Eur J Pain. 2007: 11: 7 – 20.
8. Мудрий Р. Nat Rev Rev Neurosci. 2004: 5: 483 – 494.
9. Бехара А, Траннел Д., Дамасіо Х. Мозок. 2000: 123: 2189 – 2202.
10. McQuade R, Creton D, Стенфорд СК. Психофармакологія. 1999: 145: 393 – 400.
11. Dazzi L, Seu E, Cherchi G, Biggio G. Eur J Pharmacol. 2003: 476: 55 – 61.
12. Feenstra MGP, Теске G, Боттерблом МОЗ, де Bruin JP. Neurosci Lett. 1999: 272: 179 – 182.
13. Mingote S, де Bruin JPC, Feenstra MGP. J Neurosci. 2004: 24: 2475 – 2480.
14. Ventura R, Cabib S, Alcaro A, Orsini C, Puglisi-Allegra S. J Neurosci. 2003: 23: 1879 – 1885.
15. Ventura R, Alcaro A, Puglisi-Allegra Cortex. 2005: 15: 1877 – 1886.
16. Di Chiara G, Bassareo V, Fenu S, De Luca MA, Spina L, Cadoni C, Acquas E, Carboni E, Valentini V, Lecca D. Neuropharmacology. 2004: 47: 227 – 241.
17. Aston-Jones G, Rajkowski J, Cohen J. Biol Psychiatry. 1999: 46: 1309 – 1320.
18. Ши WX, Pun CL, Чжан XX, Джонс М.Д., Bunney BS. J Neurosci. 2000: 20: 3504 – 3511.
19. Sesack SR, Пікель В.М. J Comp Neurol. 1992: 320: 145 – 160.
20. Darracq L, Drouin C, Blanc G, Glowinski J, Tassin JP. Неврологія. 2001: 103: 395 – 403.
21. Jodo E, Chiang C, Aston-Jones G. Neuroscience. 1998: 83: 63 – 79.
22. Grenhoff J, Nisell M, Ferre S, Aston-Jones G, Svensson TH. J Нейронна трансмісія. 1993: 93: 11 – 25.
23. Liprando LA, Шахтар LH, Blakely RD, Lewis DA, Sesack SR. Синапс. 2004: 52: 233 – 244.
24. Salamone JD, Correa M, Mingote S, Weber SM. J Pharmacol Exp Ther. 2003: 305: 1 – 8.
25. Everitt BJ, Robbins TW. Nat Neurosci. 2005: 11: 1481 – 1487.
26. Horvitz JC. Behav Brain Res. 2002: 137: 65 – 74.
27. Франклін КБД, Паксинос Г. Мозок миші: в стереотаксичних координатах. Сан-Дієго: академічний; 1997.
28. Ventura R, Puglisi-Allegra S. Synapse. 2005: 58: 211 – 214.
29. Cabib S, Orsini C, Le Moal M, Piazza PV. Наука. 2000: 289: 463 – 465.
30. Romieu P, Phan VL, Martin-Fardon R, Maurice T. Neuropsychopharmacology. 2002: 4: 444 – 455.
31. Orsini C, Bonito-Oliva A, Conversi D, Cabib S. Psychopharmacology. 2005: 181: 327 – 336.
32. Risinger FO, Cunningham CL. Pharmacol Biochem Behav. 2000: 1: 17 – 24.
;