Роль латерального гіпоталамуса та орексину в інгазівному поведінці: модель для перекладу минулого досвіду та відчуття дефіциту в мотивованій поведінці (2014)

Гіпоталамус був визнаний за його участь як у підтримці гомеостазу, так і в опосередкуванні мотивованої поведінки. У цій статті розглядається область гіпоталамуса, відома як латеральна гіпоталамічна область (ЛГК). Пропонується, щоб ядра мозку в межах ЛГК, включаючи дорсальну область бічного гіпоталамуса (LHAd) та перифонічної області (PeF), забезпечували зв’язок між нейронними системами, що регулюють гомеостаз, і тими, що опосередковують апетитивну мотивовану поведінку. Функціональні та імуногістохімічні дані вказують на те, що ЛГК сприяє багатьом мотивованим поведінкам, включаючи прийом їжі, споживання води, споживання солі та сексуальну поведінку. Експерименти з анатомічним трасуванням демонструють, що ЛГК розташований для прийому входів з ділянок мозку, які беруть участь у регуляції рідини в організмі та енергетичному гомеостазі. Регіони в межах ЛГК направляють щільні прогнози до вентральної тегментарної зони (ВТА), забезпечуючи шлях ЛГК для впливу на дофамінергічні системи, як правило, визнані причетні до мотивованої поведінки та їх посилення. Крім того, ЛГК містить нейрони, які синтезують орексин / гіпокретин, нейропептид, який сприяє багатьом апетитним мотивованим поведінкам. LHA також отримує дані з мозку, які беруть участь у навчанні, пов'язаному з винагородою, і активізація нейрону орексину може бути обумовлена ​​стимулами навколишнього середовища, пов'язаними з винагородою. Тому висувається гіпотеза, що ЛГК інтегрує сигналізацію з областей, які регулюють рівномірність рідини в організмі та енергії та навчання, пов'язане з винагородою. У свою чергу, ця інформація "подається" в мезолімбічну схему, щоб впливати на ефективність мотивованої поведінки. Ця гіпотеза може сприяти експериментам, які призведуть до поліпшення розуміння функції ЛГК. Покращене розуміння функції ЛГК може допомогти у лікуванні порушень, пов’язаних із надлишком або порушенням експресії проковтнучої поведінки, включаючи ожиріння, анорексію, порушення спраги, обжерливість солі та дефіцит солі.

Вступ

Для виживання тварини повинні підтримувати гомеостаз енергії та рідини. Калорії постійно втрачаються через процеси, що підтримують основні життєві функції і як результат поведінки. Так само наземні тварини постійно втрачають воду та натрій у навколишнє середовище через нормальні фізіологічні та екологічні процеси, включаючи дихання, транспірацію, потовиділення, сечовипускання та дефекацію. Деякі менш поширені обставини становлять значну загрозу як для гомеостазу енергії, так і для рідини. Наприклад, хвороби можуть викликати гіпофагію в поєднанні з діареєю та блювотою, які виснажують організм водою та натрієм. Після того, як організм відчуває дефіцит калорій, води чи натрію, для тварини вирішальним є пошук та вживання речовин у навколишнє середовище для відновлення гомеостазу.

Центральна нервова система породжує мотиваційні стани для сприяння пошуку та поглиненню речовин у навколишньому середовищі. Мотиваційний стан голоду чи шукання та прийому їжі необхідне тварині для відновлення дефіциту енергетичного гомеостазу. Для відновлення рівноважного балансу необхідні спрага та апетит до натрію (також відомий як [AKA] сольовий апетит) або придбання та споживання води та натрію. Ці мотивовані стани супроводжуються процесами центральної нервової системи, які підсилюють поведінку (тобто виробляють стан психологічного збудження та заохочують опорно-руховий поведінку) та сприяють цілеспрямованій поведінці (Біндра, 1959; Боллів, 1975). Було продемонстровано, що багато мотиваційних станів супроводжуються гедонічним зрушенням, коли приємні або неприйнятні реакції, викликані конкретними подразниками, посилюються або гальмуються (Garcia et al., 1974; Fanselow і Birk, 1982; Berridge et al., 1984; Мехіел і Боллес, 1988; Беррідж і Шулкін, 1989). Наприклад, коли щури, наповнені натрієм, отримують внутрішньооральні вливання гіпертонічних сольових розчинів, вони виявляють специфічні для виду поведінкові реакції, що свідчать про відраза (Гриль і Норгрен, 1978; Berridge et al., 1984) і натрієві щури, як правило, уникають гіпертонічних сольових розчинів (Робінсон та Берридж, 2013). Однак, коли щури стають дефіцитом натрію, вони виявляють поведінку підходу до фізіологічних розчинів і виконуватимуть відповіді, які допоможуть отримати натрій (відповіді оператора AKA; Berridge et al., 1984; Кларк і Бернштейн, 2006; Робінсон і Беррідж, 2013). В умовах дефіциту натрію вони навіть виявляють поведінкові реакції, що вказують на насолоду, а не на відраза, коли гіпертонічні сольові розчини вливають внутрішньо перорально (Berridge et al., 1984). Так само люди оцінюють солону їжу як більш приємну, коли в них є дефіцит натрію (McCance, 1936; Beauchamp та ін., 1990).

На мотивовані стани голоду, спраги та сольового апетиту сильно впливає поточний стан енергії та балансу рідини (тобто гомеостатичний стан) тварини. Нейронний апарат, який відслідковує гомеостаз енергії та рідини, доцільно концептуалізувати як сенсорні системи самостійно. Що стосується енергетичного балансу, то дугоподібне ядро ​​гіпоталамуса (ARH) приділило значну увагу своїй ролі у зондуванні периферійних сигналів, пов'язаних з голодом і ситністю (Schwartz et al., 2000). Ансамбль ядер переднього мозку, що лежить уздовж пластини терміналу (LT), має важливе значення для виявлення сигналів, пов’язаних із станом рідини в організмі (Denton et al., 1996; Джонсон і Thunhorst, 1997). Конкретними структурами вздовж ЛТ є субфонічний орган (СФО), серединна преоптична область (MnPO) та судинна васкулома органу пластини термінала (OVLT). Для полегшення експозиції ці структури разом називають ЛТ. СФО та ОВЛТ - це сенсорні кругошлуночкові органи або ділянки мозку, у яких відсутній справжній гематоенцефалічний бар'єр (Джонсон та Гросс, 1993), що дозволяє контролювати речовини в крові, які виступають в якості індикаторів стану рідини в організмі (Джонсон і Тунхорст, 1997, 2007). Тут також варто відзначити, що в даний час ведуться дискусії щодо того, чи не вистачає на АРГ гематоенцефалічний бар’єр і чи справжній циркулярний орган (Mimee et al., 2013). Таким чином, було запропоновано, щоб LT також міг функціонувати для виявлення сигналів, пов'язаних з енергетичним балансом (Mimee et al., 2013; Сміт і Фергюсон, 2014).

Важливо усвідомити, що прийом їжі, води та натрію вимагає координованої активності між нервовими ланцюгами, які відчувають енергію та стан рідини, та нервовою ланцюгом, що бере участь у мобілізації мотивованої поведінки (Garcia et al., 1974; Roitman et al., 1997; Келлі та Беррідж, 2002; Liedtke та ін., 2011). Тому області мозку, які відстежують стан рідини та енергію, повинні бути спроектовані на зони, що регулюють мотивацію та винагороду. Одним із останніх загальних шляхів, що стосується покоління всіх досліджених до цього часу апетитних мотивованих форм поведінки, є дофамінергічна проекція від вентральної тегментальної області (VTA) до ядерних ядер (AKA, мезолімбічна дофамінова система та група клітин клітин дофамінергічних клітин A10; Mogenson et al ., 1980; Бозарт, 1994). ARH та LT, які беруть участь у зондуванні енергії та рідинного балансу, не здаються, що безпосередньо іннервують VTA (Phillipson, 1979; Гейслер і Захм, 2005; однак ARH безпосередньо проектується на ядро ​​ядер; Yi та ін., 2006; van den Heuvel та ін., 2014). Оскільки прямих прогнозів до ВТА ​​немає, можливо, ділянки в гіпоталамусі можуть допомогти «усунути розрив» між гомеостазом та системами мотивації та винагородження (Mogenson et al., 1980; Суонсон і Могенсон, 1981; Суонсон і Лінд, 1986). Наприклад, ретроградні дослідження трасування показали, що велика область гіпоталамуса містить нейрони, які направляються на VTA (Гейслер та Захм, 2005). Ця область поширюється від дорсомедіального гіпоталамуса (DMH) до дорсальної області бічного гіпоталамуса (LHAd) і, здається, присутня у всій передньо-задній частині гіпоталамуса.

Докази, що підтверджують роль ЛГВ в інтеграції гомеостатичного стану в системи мотивації та винагород

У класичному папері Stellar (1954) запропонувала теорію мотивації, орієнтовану на гіпоталамус. Зоряна вважала, що гіпоталамус містить анатомічно роз'єднані «центри», і кожен центр відіграє вирішальну роль у просуванні специфічної мотивованої поведінки. Наприклад, він вважав, що гіпоталамус містить центри, які спеціально контролюють секс, ситості, голод та сон. Пропозиція Стеллара піддала ретельному експериментальному дослідженню і було визнано недостатньою для пояснення нових даних (Miller et al., 1964; Міллер, 1965; Hoebel і Teitelbaum, 1966; Бут та ін., 1969). Незважаючи на те, що теорія Стеллара не вистачає з'ясування ролі гіпоталамуса у конкретних мотивованих поведінках, нині значні докази свідчать про те, що області в межах гіпоталамуса насправді відіграють важливу роль у просуванні апетитивно мотивованої поведінки загалом.

Класичні експерименти, в яких використовувались короткі сплески електричної стимуляції, спрямовані на бічну гіпоталамічну область (ЛГК), показали, що ЛГК бере участь у процесах мотивації та винагородження. Олдс і Мілнер (1954) спочатку встановлено, що щури виконуватимуть оперант для отримання гострої електричної стимуляції ЛГК, експериментальну парадигму, яку іноді називають самостімуляцією або винагородою за стимуляцію мозку. Вони трактували свої знахідки таким чином, що електрична стимуляція ЛГК була корисною (тобто стимуляція ЛГК викликала суб'єктивний стан задоволення). Якщо ця оцінка правильна, це дозволяє припустити, що деякі нейрони в межах ЛГК функціонально важливі для кодування задоволення від споживання винагород. Однак інші припускають, що стимуляція ЛГК може насправді викликати суб'єктивний стан тяги, а не задоволення сам по собі (Беррідж і Валанштайн, 1991). Якщо ця інтерпретація є вірною, то це дозволить припустити, що підмножина нейронів, розташованих у ЛГД, бере участь у тязі, яка змушує тварин шукати винагороди. Цілком імовірно, що мотиваційні та корисні властивості стимуляції ЛГК є результатом активації нейронів у ЛГК, які проектуються на мезолімбічну дофамінову систему (Phillipson, 1979; Гейслер і Захм, 2005). Нещодавні експерименти з використанням анатомічного картографування "гедонічних точок" або ділянок мозку, які, схоже, кодують задоволення (Печінья та Беррідж, 2000), покажіть, що нейрони, розташовані в передньому проекті ЛГК, до гедонічної точки доступу в оболонці ядра дорсомедіального ядра (Томпсон і Суонсон, 2010), і можливо, що стимуляція ЛГК може активувати ці нейрони проекції, щоб викликати відчуття задоволення. Цікаво, що якщо ЛГК стимулюється протягом достатнього інтервалу (~ 10 – 30 s), щури здійснюватимуть мотивовану поведінку, включаючи пиття, їжу та копулятивну поведінку (Мудрий, 1968). Крім того, ураження ЛГК скасовують споживання їжі та води, накопичення та погіршують або скасовують апетит натрію (Ананд та Бробек, 1951; Монтемурро та Стівенсон, 1957; Тейтельбаум і Епштейн, 1962; Вовк, 1964; Вовк і Квартал, 1967; Cagguila та ін., 1973; Grossman та ін., 1978; Хансен та ін., 1982).

Порушення балансу енергії або рідини змінюються, реагуючи на самостимуляцію (Старі, 1958; Морріс та ін., 2006, 2010). Олдс (1958) спочатку було встановлено, що щури, які позбавляють їжу та викликають мотиваційний стан голоду, посилюються у відповідь на самостимуляцію. Крім того, посилене реагування на самостимуляцію під час позбавлення їжі можна запобігти прийомом лептину, гормону, який сприяє ситості (Fulton et al., 2000). На відміну від дефіциту їжі, збіднення натрію знижує реагування на самостимуляцію (Morris et al., 2010). Зниження реакції на самостимуляцію спостерігається навіть тоді, коли щури змушують солі голодними через введення екзогенного гормону, який сприяє сольовому апетиту; незважаючи на те, що щури підтримують баланс натрію під час цього лікування (Morris et al., 2006). Незрозуміло, чому мотиваційні стани голоду та сольового апетиту справляють протилежний вплив на самостимуляцію. Однак ці дослідження демонструють, що апетит голоду та солі змінює реакцію самостимуляції, і цей ефект, як видається, не залежить від фактичних порушень гомеостазу енергії або рідини. Наприклад, лептин нормалізує реакцію самостимуляції, не виправляючи втрачені калорії (Fulton et al., 2000) та реагування на самостимуляцію можна зменшити за допомогою маніпуляцій, які викликають сольовий голод, фактично не викликаючи дефіцит натрію (Morris et al., 2006). Важливо, що ці експерименти підтримують цю гіпотезу, показуючи, що ЛГК чутливий до мотиваційного стану тварини.

Деякі з найсильніших доказів, що підтверджують роль гіпоталамуса у просуванні мотивованої поведінки, походять з досліджень, що вивчають орексин (AKA hypocretin). Орексин - це нейропептид, який експресується насамперед у каудальній половині гіпоталамуса, де він розподіляється в дузі, що простягається від ДМГ до ЛГАд (мал. (Figure1) .1). Орексин, як видається, є єдиною відомою централізованою пептидною нейромедіаторною системою, оскільки нейрони орексину із відносно описаної області надсилають дистальні прогнози на різні ділянки мозку (Peyron et al., 1998). У функціональному відношенні орексинові нейрони сильно втягнуті в різні мотивовані форми поведінки (Harris et al., 2005; Borgland et al., 2009). Орексин приділяв значну увагу своїй здатності викликати міцне вживання їжі (звідси назва орексин; Сакураї та ін., 1998; Choi et al., 2010), але він також бере участь у просуванні спраги, соляного апетиту (Kunii та ін., 1999; Hurley та ін., 2013a) та репродуктивну поведінку (Muschamp et al., 2007; Di Sebastiano та ін., 2010). Нейрони орексину, можливо, можуть бути організовані у три клітинні кластери у гіпоталамусі: кластер у DMH, перифонічній ділянці (PeF) та LHAd (рис. (Figure1) .1). І PeF, і LHAd є ділянками, розташованими в LHA, тоді як DMH лежить посередньо, де він опирається на третій шлуночок. Кожен клітинний кластер орексину містить підмножину нейронів орексину, які проектуються на VTA (рис (Рисунок1; 1; Fadel і Deutch, 2002), а орексин здатний деполяризувати нейрони у ВТА (Короткова та ін., 2003). Таким чином, орексинові нейрони забезпечують механізм, коли ділянки в межах ЛГК можуть входити в системи, які традиційно вважаються такими, що беруть участь у мотивації та винагороді. Докази також свідчать про те, що нейрони орексину мають прямі проекції на оболонку ядерних ядер (Peyron et al., 1998; Кампе та ін., 2009) де вони можуть діяти для просування мотивованої поведінки (Торп і Коц, 2005).

 

малюнок 1

Неопубліковані дані авторів. Спільне маркування між орексином та проекційними нейронами VTA у гіпоталамусі. Ретроградний тресер Fluoro-Gold (Fluorochrome, Denver CO) був мікроін'єкційним (2% у 250 nl) у VTA, мізки збирали та нарізали на 40 мкм, ...

Інші основні функції орексину включають сприяння збудженню (Хаган та ін., 1999) та реакції симпатичної нервової системи, включаючи підвищення артеріального тиску (Самсон та ін., 1999; Фергюсон і Самсон, 2003; Каяба та ін., 2003) і вивільнення гормонів стресу (Kuru et al., 2000; Spinazzi та ін., 2006). Цілком ймовірно, що нейрони орексину активуються, коли тварина відчуває дефіцит калорій, гідратації або натрію або перебуває у стані сексуального збудження. Подальше вивільнення орексину протягом усієї невраксиси сприяє виконанню цілеспрямованої поведінки шляхом активізації мозкових систем, що беруть участь у сприянні збудженню, увазі, симпатичній діяльності та мотивованій поведінці. Симпатична активація підтримує енергетичну мобілізацію (наприклад, підвищення артеріального тиску та доступного рівня глюкози та вивільнення гормону стресу), а також перерозподіл крові, необхідний для підтримки посиленої опорно-рухової активності. Разом ці центральні та периферійні реакції слугують підвищити ймовірність того, що тварина буде успішно шукати та споживати екологічні підсилювачі, що відновлюють енергію та гідраціональний гомеостаз.

Анатомічні та імуногістохімічні дослідження підтримують ідею, що ЛГК допомагає інтегрувати сигналізацію від орексигенних пептидів з нейроциркуляцією, яка бере участь у мотивації та винагороді. Нейропептид Y (NPY) експресується в нейронах ARH (Hahn et al., 1998) і цей нейропептид індукує годування (Schwartz et al., 2000). Цікаво, що нейрони NPY надсилають щільні прогнози, які розташовуються з нейронами орексину, розташованими в ЛГК (Broberger et al., 1998). Лікування, яке викликає голод, такі як гіпоглікемія або введення орексигенних пептидів, включаючи грелін та NPY, індукують c-fos експресія в нейронах, що містять орексин (Moriguchi et al., 1999; Ніїмі та ін., 2001; Toshinai та ін., 2003). Крім того, компрометація нейротрансмісії орексину послаблює годування, викликане введенням або NPY, або греліну. Нейрони в дорсомедіальній ARH, області ARH, яка містить більшість нейронів NPY, також проектуються на PeF і, ​​можливо, LHAd (мал. (Рисунок2; 2; Хан і Суонсон, 2010).

 

малюнок 2

Неопубліковані дані авторів. Ретроградне маркування від LHAd і PeF до LT та дугоподібного ядра гіпоталамуса. 2% фтор-золота у фізіологічному сольовому розчині був іоноформований у PeF та LHAd (A). Ретроградне маркування спостерігалось у всій країні ...

На відміну від досліджень щодо споживання їжі, було проведено відносно мало роботи, яка визначає, як ЛТ може впливати на мотивацію та винагороду нейронних схем. Здається, LT не напряму направляється на VTA (Phillipson, 1979; Гейслер і Захм, 2005) або ядро ​​accumbens (Brog et al., 1993), але якимось чином сфери, що сприймають та обробляють інформацію, пов’язану з гомеостазом рідини в організмі, повинні використовувати мотивацію та винагороджувати нейроциркуляцію. Показано, що СФО надсилає прогнози на DMH, PeF та LHAd (Swanson і Lind, 1986; Hurley та ін., 2013a). Крім того, останні експерименти в нашій лабораторії показали, що іонофоретичне застосування ретроградного відстежувача Fluoro-Gold на задній частині DMH, PeF та LHAd виявляє ретроградне маркування по всій території LT (приклад ретроградного маркування від ін'єкції, який поширення від PeF до LH представлено на рисунку Малюнок2) .2). Інші показали, що PeF отримує прогнози з усієї LT (Хан і Суонсон, 2010). Крім того, нещодавно ми виявили, що нейронам орексину активуються, коли щурам, виснаженим водою та натрієм, дозволяється потрапляти в воду та гіпертонічний фізіологічний розчин, а також мікроін'єкція антагоніста рецептора орексину в атенюйовану комбіновану воду та натрій у виснажених щурів (Hurley et al ., 2013a). Отже, цілком ймовірно, що LT проектує до DMH, PeF та LHAd, які, у свою чергу, надсилають орексинергічні прогнози до VTA. Вивільнення орексину у ВТА сприяє прийому води та натрію. Ці експерименти надають як анатомічну, так і функціональну підтримку гіпотезі про те, що ЛГК інтегрує інформацію про гомеостатичний стан із системами мотивації та винагороди.

Докази, що підтверджують роль ЛГУ у навчанні, пов'язаному з винагородою

Експерименти, які вивчали вплив стійкої стимуляції ЛГК на мотивовану поведінку, дали деякі найдавніші докази того, що ЛГК може бути залучений до навчання, пов'язаного з винагородою. Коли окремі щури отримують стимуляцію ЛГК, вони спочатку виявляють одну специфічну мотивовану поведінку (Valenstein et al., 1970). Деякі щури їдять, а інші питимуть або вступатимуть у копуляційну поведінку. Мотивовану поведінку, до якої вступає кожен щур, називають переважною поведінкою. Важливо, що переважна поведінка, яка виконується під час стимуляції ЛГК, може бути модифікована досвідом (Valenstein et al., 1970). Якщо бажаний об’єкт цілі буде видалений під час стимуляції ЛГК, щури спрямовуватимуть мотивовану поведінку на інший об'єкт цілі, який присутній у навколишньому середовищі. Наприклад, якщо щур їсть під час стимуляції ЛГК, їжу можна видалити, поки залишається носик для пиття. У цій ситуації стимульована щур тепер буде пити з носика. Що важливо, коли ЛГК стимулюється в майбутніх випробуваннях, коли є і їжа, і вода, щур по суті розділить свій час між їжею та питтям. Тому спарювання стимуляції ЛГК з наявністю спочатку не переважного цільового об'єкта змушує щура направляти частину своєї поведінки на раніше ігнорований цільовий об'єкт. Виявляється, що стимуляція ЛГК та подальше споживання цілі об'єкта призводить до форми асоціативного навчання, що виражається через зміни в переважній поведінці.

Активація нейрону орексину також може обумовлюватися подразниками навколишнього середовища. У парадигмах переваг умовного місця новий екологічний контекст пов'язаний із винагородою. Після неодноразового поєднання екологічного контексту з винагородою щури виявлятимуть перевагу перед контекстом, який був сполучений із винагородою. Уподобання, що розвивається в парадигмах переваг умовного місця, схоже, асоціюється з активацією нейрону орексину. Нейрони орексину експресують c-fos у відповідь на екологічні контексти, які стали асоційованими з наркотиками зловживання та сексу (Harris et al., 2005; Di Sebastiano та ін., 2011). Крім того, ураження орексинових нейронів орексиновим кон'югованим-сапорином заважає щурам чоловічої статі виявляти перевагу умовного місця для оточуючого середовища, пов'язаного з копуляцією (Di Sebastiano et al., 2011).

Подальші докази, що підтверджують участь ЛГА в асоціативних формах навчання нагородженням, - це явище годування, спричиненого києм. У парадигмі годування, спричиненої киями, щурам, позбавленим їжі, дозволяється їсти за наявності екологічного сигналу. Цей сигнал, по суті, стає умовним стимулом (CS +), який здатний індукувати прийом їжі. Коли CS + буде представлений щурам, навіть коли вони перебувають у насиченому стані, вони почнуть їсти (Петрович та ін., 2007). Цікаво, що щури прийматимуть лише значну кількість специфічної їжі, сполученої з CS +, але не новою або звичною їжею (Петрович та Галлахер, 2007). Тому виявляється, що презентація CS + викликає особливу тягу до їжі, сполученої з CS +, а не голоду. сам по собі. LHA - це одна з областей, яка є критичною для продуктивності годування, спричиненого киями (Петрович та Галлахер, 2007; Петрович та ін., 2005). LHA отримує інформацію з областей, які беруть участь в асоціативних формах навчання нагород, включаючи мигдалину (Krettek і Price, 1978; Everitt та ін., 1999) і префронтальної кори (Gallagher et al., 1999). Нейрони, які проектують на ЛГК з базолатеральної / базомедіальної мигдалини та орбітомедіальної префронтальної кори, активуються у відповідь на презентацію CS + (Петрович та ін., 2005). Крім того, контралатеральні асиметричні ураження базолатеральної мигдалини та ЛГК запобігають кишковому індукції (Петрович та ін., 2005). Орексин також грає певну роль у годуванні, спричиненому киями, оскільки щури, які піддаються впливу CS +, експресують значно більше c-fos позитивні нейрони орексину в PeF (Петрович та ін., 2012).

Нарешті, ЛГУ було залучено до неасоціативних форм навчання, пов'язаних із винагородою. Коли щури неодноразово виснажуються натрієм, у них спостерігається збільшення споживання натрію (Falk, 1965; Сакай та ін., 1987, 1989), явище, яке називають сенсибілізацією апетиту натрію (Hurley et al., 2013b). Сенсибілізація апетиту натрію, ймовірно, є формою неасоціативного навчання (Falk, 1966; Frankmann та ін., 1986), що залежить від нейтральної пластичності нейтральної пластичної залежності від рецепторів NMDA (Харлі та Джонсон, 2013). Докази свідчать про те, що сенсибілізація апетиту натрію передбачає нейронну пластичність у двох нервових ланцюгах: один ланцюг, що регулює гомеостаз рідини в організмі, а інший - опосередковуючи мотивацію та винагороду (Roitman et al., 2002; Na et al., 2007). c-fos Експресія, викликана виснаженням натрію, підвищена у щурів з анамнезом збіднення натрію в СФО, базолатеральних мигдалинах, медіальній префронтальній корі та ядрах ярусів порівняно з щурами, які не мали історії виснаження натрію (Na et al., 2007). Крім того, щури з анамнезом виснаження натрію виявляють посилену дендритну арборизацію та довжину в ядрах ядер (Roitman et al., 2002). Багато областей, які, як виявляється, зазнають сенсибілізації під час виснаження натрію, також направляють прогнози до ЛГК, включаючи СФО, передню кору та базолатеральну мигдалину. LHA надсилає проекції на VTA, що, в свою чергу, здатне викликати нейронну пластичність у нейронах ядерних акумуляторів (Mameli et al., 2009). Нарешті, додаткові дані підтверджують можливість того, що нейрони орексину зазнають нейронної пластичності внаслідок виснаження натрію (Liedtke et al., 2011). Цитоскелет-асоційований білок, регульований активністю, який відіграє вирішальну роль у нейронній пластичності (Цінгауніс та Ніколь, 2006; Вівчарка і Ведмідь, 2011), є регульованою в нейронах PeF орексин під час виснаження натрію (Liedtke et al., 2011).

Синтез та висновки

Розглянуті експерименти підтримують гіпотезу, що ЛГС сприяє інтеграції інформації, що стосується гомеостатичного стану та минулого досвіду, із системами мотивації та винагород. Зведення анатомічних та функціональних даних представлено на рисунку Малюнок3.3. Ядра в межах ЛГК, включаючи PeF і LHAd, отримують прогнози з областей мозку, які регулюють енергію та гомеостаз рідини в організмі, крім областей, що беруть участь в асоціативному навчанні (Broberger et al., 1998; Петрович та ін., 2005; Hurley та ін., 2013a). У свою чергу, ці ділянки ЛГК надсилають прогнози до ВТА, де вони сприяють мотивованій поведінці, принаймні частково за рахунок вивільнення орексину у ВТА (Філіпсон, 1979; Fadel і Deutch, 2002; Гейслер і Захм, 2005). Хоча малюнок Малюнок33 відображає ієрархічну модель функціонування ЛГК, де домінують еферентні з'єднання з низхідними ділянками мозку; можливо, ця схема є насправді нейронною мережею, яка складається з двонаправлених входів між областями, які беруть участь у навчанні, гомеостазі, мотивації та винагороди. У цьому відношенні використання антероградної та ретроградної спільної ін'єкції допоможе визначити, чи утворюють ці ділянки нейронну мережу (наприклад, див. Томпсон та Суонсон, 2010).

 

малюнок 3

Схематичне резюме розглянутих експериментів. Області, що беруть участь в асоціативному навчанні (зелений) та підтриманні гомеостазу (синього) проекту для ЛГВ LHA надсилає прогнози в області мотивації та винагороди (червоний) для ініціювання мотивованої поведінки. The ...

Оскільки орексин не бере участі виключно в опосередкуванні лише однієї мотивованої поведінки, ймовірно, що орексин діє для посилення реакцій, спрямованих на цілі, пов'язаних з декількома мотивованими станами (Borgland et al., 2009). Вибір, пов’язаний із подачею винагород та споживанням, також може викликати активацію орексинових нейронів (Harris et al., 2005; Di Sebastiano та ін., 2011; Петрович та ін., 2012), що дозволяє припустити, що минулий досвід впливає на активність нейрону орексину. Отже, існують щонайменше дві умови, що індукують активність нейрону орексину: (1) фактичного пошуку та споживання винагород; та (2) вивчили асоціації з нагородами. Щодо другого пункту, важливо зазначити, що орексин може викликати нейронну пластичність у самому VTA (Borgland et al., 2006). Навряд чи орексин опосередковує всі ефекти на мотивовану поведінку, що спостерігаються при маніпуляціях ЛГП, оскільки багато проекцій від гіпоталамуса до ВТА ​​не є орексинергічними.

Майбутня робота, спрямована на ретельне дослідження ролі ядер, розташованих в межах ЛГК, виявиться плідною. ЛГА насправді складається з сукупності гетерогенних областей мозку, які мають унікальні нейроанатомічні зв’язки та цитоархітектуру (Swanson et al., 2005; Хан і Суонсон, 2010). Крім того, виявляється, що окремі кластери нейрону орексину активуються в різних експериментальних умовах (Harris et al., 2005; Гарріс і Астон-Джонс, 2006; Петрович та ін., 2012). Оптогенетичні маніпуляції забезпечують спосіб перевірити, чи мають ці кластери орексинові клітини функціонально значну проекцію на ВТА або ядерну зону. Крім того, інактивація клітинних кластерів орексину повинна впливати на активність VTA та нейронів, що спонукають ядро. Нарешті, варто зазначити, що багато обговорюваних експериментів не розмежовували та не визначали ролі ядер мозку в межах ЛГК і не обговорювали роль ДМГ у мотивованій поведінці. DMH також отримує прогнози з ділянок гомеостазу рідини в організмі (Суонсон і Лінд, 1986), надсилає проекції на VTA (Гейслер і Захм, 2005) і містить нейрони орексину (Фадель і Деуч, 2002), всі вони потенційно втягнуті в гомеостатичну поведінку.

Наслідки для здоров'я

З поведінкової точки зору деякі порушення можна сприймати як проблеми прийому. Наприклад, анорексики не вживають в їжу достатньої кількості їжі, тоді як страждаючі ожирінням поглинають занадто багато їжі. Аналогічно, деякі люди споживають надто багато натрію; явище, яке іноді називають соленою обжерливістю (Шулкін, 1986), а інші поглинають занадто мало натрію і, отже, стають дефіцитом натрію, викликаючи у них вегетативну та серцево-судинну дисфункцію (Bou-Holaigah et al., 1995). Крім того, люди похилого віку можуть проявляти зменшену спрагу та подальше зневоднення (Rolls and Phillips, 1990; Warren та ін., 1994). Один із підходів до розуміння цих хвороб, які відзначаються надлишком або надлишком в їді, є сприйняття їх як проблем функціонування центральної нервової системи, пов'язаних із підтримкою гомеостазу та належним чином залученням до мотивованої поведінки. Оскільки ЛГК критично бере участь як у підтримці гомеостазу, так і в опосередкуванні мотивованої поведінки, вдосконалене розуміння ЛГК може допомогти в діагностиці та лікуванні порушень прийому.

Заява про конфлікт інтересів

Автори заявляють, що дослідження проводилося за відсутності будь-яких комерційних або фінансових відносин, які могли б бути витлумачені як потенційний конфлікт інтересів.

Подяки

посилання