O'qish va rag'batlantirish uchun ajraladigan dopamin dinamikasi (2019)

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1235-y

tabiat (2019) | Citation dasturini yuklab olish

mavhum

Ventral tegmental maydondan (VTA) yadro akumbensiga (NAc) qadar bo'lgan dopamin proektsiyasi mukofotlar va mukofotga asoslangan o'rganish uchun ishlash uchun motivatsiya uchun juda muhimdir. Dopamin ikkala funktsiyani qanday qo'llab-quvvatlashi ham aniq emas. Dopamin xujayrasi pog'onasi prognozlash xatolarini kodlashi mumkin, bu adaptiv xatti-harakatlarning hisoblash nazariyalarida muhim o'quv signallari. Aksincha, hayvonlar mukofotga yaqinlashganda, mukofot kutishini aks ettirganda, dopamin chiqaradigan rampalar ko'tariladi. Ushbu nomuvofiqlik xulq-atvor vazifalaridagi farqlarni, dopamin xujayrasi pog'onasidagi sekinroq o'zgarishlarni yoki dopaminning chiqarilishining boshoqqa bog'liq bo'lmagan modulyatsiyasini aks ettirishi mumkin. Bu erda biz aniqlangan VTA dopamin hujayralarining spikingini NAc dopaminning chiqarilishi bilan bir xil qaror qabul qilish vazifasida taqqoslaymiz. Yaqinlashib kelayotgan mukofotni ko'rsatadigan signallar boshoqni ham, ozod qilishni ham oshirdi. Shu bilan birga, NAc yadrosi dopaminning chiqarilishi, shuningdek, VTA dopamin hujayralari bosishidagi tegishli o'zgarishlarsiz dinamik ravishda rivojlanib borayotgan mukofot kutishlariga bog'liq. Bizning natijalarimiz dopaminning chiqarilishi alohida funktsiyalarga erishish uchun qanday tartibga solinishi bo'yicha tub farqni ko'rsatmoqda: translyatsiya signallari o'rganishga yordam beradi, mahalliy nazorat esa motivatsiyani kuchaytiradi.

asosiy

Dopamin familiyasi "mukofot" bilan bog'liq, lekin qanday aniq? Bir funktsiyadan kutilmagan natijalarni o'rganish talab etiladi. Dopamin hujayra olovida qisqartirish mukofotni aniqlashda xatolarni kodlash (RPE)1,2,3Kelajakda rag'batlantiruvchi xatti-harakatni optimallashtirish uchun signallarni o'rganish. Dopaminning manipulyatsiyasi RPElarni o'zgartirgandek o'rganishga ta'sir qilishi mumkin4,5,6, ammo ular ham xuddi shunday harakatlarga ta'sir qiladi, xuddi dopamin signallari kutilgani (qiymat)5. Bundan tashqari, NAc dopamin dopamin kodlash qiymati bilan mos keluvchi yondoshuv davomida kuchayadi7,8,9,10,11.

Bir nechta istisnolarsiz2,12,13, midbrain dopaminning otishi, boshlangan hayvonlarda klassik shamollash jarayonida tekshirildi3,14, oldingi dopamin relefidan farqli o'laroq. Shuning uchun biz bir xil sharoitlarda ozod qilishni taqqosladik. Biz VNT dopamin neuronlarini optogenetik belgilar bilan aniqlashtirdik3,13. NAc dopaminning tarqalishini o'lchash uchun biz uchta mustaqil usul - mikrodiializ, voltametriya va optik sensor dLight15- konvergent natijalar bilan. Bizning asosiy xulosa shuki, RPE-miqyosli VTA dopaminning o'pka portlashlari o'rganish uchun mos bo'lgan dopamin salınımında keskin o'zgarishlar beradi, ammo motivasyonla bilan bog'liq bo'lgan NAc dopamin dalgalanmaları alohida VTA dopamin hujayra ateşlemesinden kelib chiqadi.

Dopamin asosiy lokuslarda motivatsiyani izlaydi

Biz ertaklarni operativ "bandit" vazifasida tayyorladik5 (Anjir. 1a, b). Har bir sinovda burun-poke portining yoritilishi ('Light-on') yaqinlashishni va kirishni talab qildi ('Center-in'). O'zgaruvchan ushlab turish davridan keyin (0.5-1.5 soniya) oq shovqin ('O'tkazish belgisi') sichqonchani orqaga qaytarishga olib keldi ('Markazdan chiqish') va qo'shni portni ('Yonma' ') poke qildi. Muvaffaqiyatli sinovlarda ushbu Side-in tadbirida oziq-ovqat saklagichi bosilishi bilan birga sichqonchani shakar pelletini yig'ish uchun oziq-ovqat portiga ('Food-port-in') yaqinlashishga undadi. Chapga va o'ngga tanlov har biri mustaqil ehtimolliklar bilan mukofotlandi, ular vaqti-vaqti bilan ogohlantirishsiz o'zgarib turardi. Sichqonlar mukofot olish ehtimoli ko'proq bo'lganida, ular vazifani bajarish uchun ko'proq g'ayratli edilar. Bu ularning "kechikishida" yaqqol ko'rinib turardi - Light-on va Center-in o'rtasidagi vaqt-avvalgi bir necha sinovlarning natijalariga sezgir bo'lgan (kengaytirilgan ma'lumotlar shakl. 1) va shuning uchun mukofot darajasi bilan teskari ravishda tarqalgan (Fig. 1b).

Shakl 1: Dopamin kovarlari, NAc yadrosida va ventral prelimbic korteksida ayniqsa, mukofot darajasi bilan.
figure1

a, Bandit-topshiriq voqealari. b, Misol sessiyasi. Har bir blokda yuqori qator, mukofot ehtimoli (chapda: o'ngda); ikkinchi qator, Shomil har bir sinov natijasini bildiradi (baland bo'yli, mukofotlangan; qisqa, mukofotlanmagan); uchinchi qator, mukofot darajasi (qora) va kechikishning o'rtacha ko'rsatkichi (sian; teskari log shkalasi); pastki qator, xuddi shu seansda NAc yadroli dopamin (1 daqiqali namunalar). DA, dofamin. c, Medial frontal korteks va striatumning yuqori qismida, mikrodializ joylari (shuningdek, uzaytirilgan ma'lumotlarga qarang). 1). n = 51 ta kalamushdan 12 ta proba joylari, ularning har biri sessiyalar oralig'ida tushirilgan 2 ta mikrodializ probalariga ega. Bar rang dopamin va mukofot darajasi o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rsatadi. ACC, oldingi singulat korteksi; dPL, dorsal prelimbik korteks; vPL, ventral prelimbik korteks; IL, infralimbik korteks; DMS, dorsal-medial striatum. Dopamin va mukofot darajasi o'rtasidagi o'rtacha, o'zaro bog'liq korrelogrammalar. Qizil chiziqlar aralashtirilgan vaqt seriyasidan 99% ishonch oralig'ini bildiradi. Pastki, neyrokimyoviy moddalar va mukofot darajasi o'rtasidagi munosabatlar (ko'p regressiya). NA, noradrenalin; 5-HT, serotonin; ACh, atsetilxolin; GABA, b-aminobutirik kislota; Glu, glutamat; NM, normetadrenalin; DOPAC, 3,4-dihidroksifenilasetik kislota; 3-MT, 3-metoksitiramin; HVA, homovanil kislotasi; 5-HIAA, 5-gidroksiindoleasetik kislota. d, Blok o'tishlarni mukofot darajasi (chapda), kechikish (o'rta) va NAc yadro dopamin (o'ng) bo'yicha ta'siri. Transitions, tajribali mukofot darajasi ortib bormagann = 25) yoki kamaygan (n = 33). Ma'lumotlar NAc yadroli dopamin o'lchangan barcha 14 seanslardan olingan (har bir rat uchun bittasi, yangi va ilgari xabar qilingan ma'lumotlarning birlashtirilishi)5 hayvonlar) va o'rtacha ± sem sifatida tasvirlangan e, Dopamin va mukofot darajasi o'rtasidagi kompleks xaritalarn = 19 kalamush, 33 seans, 58 prob joylashtirilishi). Ushbu rasmdagi miya atlasining konturlari 2005 yil Paxinos va Uotsonning ruxsati bilan qayta ishlab chiqarilgan51.

To'liq o'lchamdagi rasm

Avval xabar qildik5 NAc dopaminning chiqarilishi va mukofot darajasi o'rtasidagi o'zaro bog'liqlik, mezolimbik dopaminning motivatsion roliga mos keladi16. Bu erda, birinchi navbatda, ushbu munosabatlar "global tarqatish" dopamin signalizatsiyasi bilan mos keladigan oldingi maqsadlarda kuzatilganmi yoki yo'qligini aniqlashga qaratilgan.17, yoki maxsus subregions bilan cheklangan. Bundan tashqari, ushbu dopamin dinamikasining striatum va korteks o'rtasidagi farqlari faraz qildik, chunki bu tuzilmalarda alohida dopamin qabul qilish-buzilish kinetikasi18 va alohida vazifalar uchun dopamindan foydalanishlari mumkin19,20.

Yuqori darajada ishlaydigan suyuqlik kromatografi-massa spektrometri (HPLC-MS) bilan mikrodializ yordamida biz medial frontal korteks va striatumni tekshirdik (Şek. 1c, Kengaytirilgan ma'lumotlar shakl. 1). Biz bir vaqtning o'zida 21 neyrotransmitterlari va metabolitlarini 1-min vaqt o'lchamlari bilan tahlil qildik va kimyoviy vaqt seriyasini xatti-harakat parametrlari bilan solishtirish uchun regressiyadan foydalanganmiz (kengaytirilgan ma'lumotlar shakl. 2).

Biz boshqa nörotransmitirlardan farqli ravishda mukofotlash darajasi va NAc dopamin o'rtasidagi korrelyatsiyani takrorladik (ular b. 1c, g). Biroq, bu munosabatlar NAc yadrosiga joylashtirilgan va NAc qobig'i yoki dorsal-medial striatumda ushlab turilmadi. Gipotezimizdan farqli o'laroq, biz frontal korteksdagi shunga o'xshash keng tarqalgan naqshni kuzatdik: dopamin salınımı, ventral prelimbik kortekste mukofot darajasi bilan bog'liq, lekin ko'proq dorsal yoki ventral subregions (Fig. 1c, e). Kutilmagan bo'lsa-da, qiymati dopamin eritmasining bu ikkilik nuqtalari inson neyroimaging jarayonida qiziqarli parallel: qon kislorod darajasiga bog'liq bo'lgan signal subyektiv qiymat bilan, xususan NAc va ventral-medial prefrontal korteks bilan bog'liq21.

VTA otish motivatsiya bilan bog'liq emas

Keyinchalik, ushbu motivatsiya bilan bog'liq oldingi dopaminning o'rta miya dopamin hujayralarining o'zgaruvchan irmoqlaridan kelib chiqadimi. NAc yadrosi VTA (VTA-1) lateral qismlaridan dopaminli kirishni oladi,6,22,23. VTA-l dopamin neyronlari boshning qattiq sichqonchalarida, odatdagi stimulyatorlarga o'xshash RPE-ga o'xshash javoblarga ega.3. VTA-l dopamin hujayralarini yozish uchun VRa-ni adenoma bilan bog'li virus (AAV) bilan Crero-dependent kanrodopsinin (AAV-DIO-ChR2) ekspresiyasi uchun irratsiyada Cre recombinase'yi tirozin gidroksilaz (TH) promoteri usullari). Optradlar (rasm. 2a, b) qisqa ko'k lazer pulslariga yozib olingan yagona birlik javoblari (Fig. 2c, Kengaytirilgan ma'lumotlar shakllari. 3, 4, Qo'shimcha 1 shakl). Biz 27ni yaxshi ajratilgan VTA-l-hujayralarni ishonchli qisqa kechiktiruvchi tirgaklar bilan topdik va ularni dopamin neyronlari deb topdik.

Shakl 2: identifikatsiya qilingan VTA dopamin neyronlarining samarasi mukofot darajasi bilan o'zgarmaydi.
figure2

aDiametri 16 mm bo'lgan optik tola atrofida 200 tetrodli chap, optrode sxemasi. To'g'ri, lateral VTA ichida optrodlarni joylashtirish misoli. Tarozi panjarasi, 1 mm. Qizil, dopamin hujayralari markeri tirozin gidroksilaza; yashil, ChR2-EYFP; sariq, bir-biriga o'xshash. Barcha joylashuvlar uchun kengaytirilgan ma'lumotlar rasmiga qarang. 3. b, VTA dopaminli hujayra tirqishlari. Qizil barlar har bir portlashda aniqlangan portlashlar va shpiklar sonini ko'rsatadi (qarang usullari). Miqyosi, 0.5 s, 0.5 mV. c, Davomiy davomiyligi lazer pulslariga namunali neyronli javob. d, Har bir VTA hujayrasi uchun kengashning umumiy kengligi (yarim maksimumda) ga teng. Moviy, etiketli dopamin xujayralari; binafsha rangli, aniq bo'lmagan dopamin neyronlar majmui. Kassetalar, o'rtacha to'lqin shakllarining namunalari (salbiy kuchlanish yuqoriga). e, Bandit vazifasini bajarish paytida VTA dofamin neyronining otish tezligi (ko'k; 1 daqiqali qutilar). Kechikish (ko'k) mukofot stavkasi bo'lgan kovarlar, ammo otishni o'rganish darajasi yo'q. fPast va yuqori darajada mukofotlangan bloklarda barcha VTA neuronlari uchun ko'krak tortish tezligi (ko'k, dopamin, binafsha, dopamin bo'lmagan, kulrang, tasnifi bo'lmagan). Hech kim muhim farqlarga ega emas edi (Wilcoxon 1-min qutilarini ishlatib, unvon sinovini imzoladi P > Ko'p taqqoslashlar uchun tuzatgandan keyin 0.05). g, Dopamin hujayra olovi va pul mukofotlari orasidagi o'rtacha o'zaro bog'liqlik hech qanday mazmunli munosabatlarga ega emas. h, Blokli o'tishlarda dopaminning otishni o'rganish tezligini tahlil qilish (shakl. 1d). n = 95 mukofot ko'payadi, 76 kamayadi. i. Intervalli intervallarni (ISI, chap) va o'ng burchaklarning (o'ngda) taqsimlanishi yuqori va past mukofot daraja bloklari o'rtasida o'zgarmaydi (Kolmogorov-Smirnov statistikasi: ISI, 0.138, P = 0.92; portlashlar, 0.165, P = 0.63).

To'liq o'lchamdagi rasm

Barcha dofamin neyronlari tonik jihatdan faol bo'lib, otish tezligi nisbatan past bo'lgan (o'rtacha 7.7 Gts, 3.7-12.9 Hz; dopamin hujayralari bilan birgalikda qayd etilgan barcha VTA-l neyronlariga nisbatan, P <0.001 bitta dumli Mann - Uitni testi). Ular, shuningdek, uzoqroq boshoqli to'lqin shakllariga ega edilar (P <5 × 10-6, bir martalik Mann-Whitney testi), ammo istisnolar mavjud edi (Fig. 2d), bu to'lqin shaklining davomiyligi in vivo jonli ravishda dopamin hujayralarining etarli ko'rsatkichi emasligini tasdiqlaydi3,24. VTA-l neyronlarning alohida klasteri (n = 38, xuddi shu seanslardan) qisqa to'lqin shakllari va yuqori otish tezligi bilan (> 20 Hz; o'rtacha 41.3 Hz, 20.1-97.1 Hz oralig'ida) yorliqlangan dopamin xujayralari kiritilmagan. Ushbu tezroq ishlaydigan hujayralar GABAerjik va / yoki glutamatergik deb o'ylaymiz3,25, va ularni quyidagi "dopamin bo'lmagan" deb nomlang.

Biz bir xil dopamin hujayralarini bir nechta qiziqishdagi vazifalar bo'yicha yozdik. VTA-l dopaminli hujayralar tasodifiy vaqt oralig'idagi oziq-ovqat shtrix kliklariga kuchli ta'sir ko'rsatdi va ushbu sekin urishlarning oldingi belgilari bilan oldindan taxmin qilinadigan holatlarda asta-sekin kuchli ta'sir ko'rsatdi. 5). Bu Pavlovning topshiriqlarida dopamin hujayralari orqali kanonik RPE kabi kodlash bilan mos keladi2,3,26.

Anestezi bo'lgan hayvonlarning dalillari asosida ilgari mikrodializ bilan o'lchangan dopamin darajasining o'zgarishi dopamin hujayralarining tonik otish tezligidagi o'zgarishlardan kelib chiqadi deb ilgari surilgan27 va / yoki faol yoki qarshi bo'lmagan dopamin neyronlarning nisbati28. Biroq, bandit vazifasida, har bir sinov qismida tonik dopamin hujayra olov mukofot nisbati befarq edi (Şek. 2e, g). Ayrim dopamin hujayralarining yoki boshqa VTA-l neuronlarining yuqori va past darajadagi bloklari o'rtasida o't o'chirish stavkalari bo'yicha sezilarli o'zgarishlar bo'lmadi (ular b. 2f, h; Shuningdek qarang. 29 bosh miya sichqonlaridagi kelishilgan natijalar uchun). Dopamin hujayralari o'tkir burchakdan tushib ketganligi darajasi bo'yicha umumiy o'zgarish ham bo'lmadi (Fig. 2i). Bundan tashqari, biz faol va inaktiv holatlar o'rtasida almashinadigan dopamin hujayralarini kuzatmaganmiz. Vaqtsiz dopamin hujayralarining nisbati inaktiv (uzoq vaqt oralig'i oralig'ida) o'tkazib yuborildi va yuqori va past darajali bloklar o'rtasida o'zgarish yo'q edi (6-rasm). 2i).

VTA-NAc dopamin proektining anatomiyasi jadal o'rganildi6,22,23, ammo bu aniq ko'rsatgichga ega bo'lgan otish va ozod qilish o'rtasidagi nomuvofiqlikni hisobga olgan holda biz VTA ning to'g'ri qismidan qayd etganimizni tasdiqladik. NAc yadrosiga retrograd kuzatuvchining xolera toksin B (CTb) ning kichik in'ektsiyalari TH+ Bizning optrode yozuvlarimiz bilan bir xil VTA-l hududida joylashgan neyronlar (kengaytirilgan ma'lumotlar. 3). Taxminan ro'yxatga olish zonasida 21% TH+ hujayralar ham CTb edi+, va bu ehtimol NAc yadrolarini loyihalashtiruvchi VTA-l dopamin hujayralari fraktsiyasining kamligini anglatadi, chunki izlovchi in'ektsiyasi NAc yadrosini to'liq to'ldirmagan. Shunday qilib, bizning namunamiz n = 27 ta VTA dopamin xujayralari (bundan tashqari, ko'plab boshqa belgilanmagan hujayralar) deyarli NAc yadrosi proektsiyalashgan neyronlarni o'z ichiga oladi. Va nihoyat, qo'shimcha sichqonchada biz AAVni tanlab NAc yadrosiga kiritgandan so'ng ikkita etiketlangan VTA-l dofamin hujayralarini yozdik (kengaytirilgan ma'lumotlar. Shakl.) 3). Retrograd ravishda yuqtirilgan ikkala hujayrada ham boshqa belgilar bilan ajralib turadigan dopamin hujayralariga o'xshash otish naqshlari mavjud edi, shu jumladan turli xil mukofot stavkalari bilan tonikli otish o'zgarishlarining etishmasligi (Qo'shimcha shakl). Tonal VTA-l dopamin hujayra otishidagi o'zgarishlar oldingi dopamin relefidagi motivatsiyaga bog'liq o'zgarishlar uchun javobgar emas.

Bir nechta vaqt oralig'ida kuzatuvni kuzatish

NAc dopamini ba'zi teoriyalarda taklif qilinganidek, mukofotni to'ldiradi30, Yoki mikrodializ bilan hal qilish uchun juda tez bo'lgan dopamin salınımındaki dinamik dalgalanmalardan kelib chiqqan bu korelasyon bormi? Biz voltammetriya ma'lumotlariga asoslanib, keyingi imkoniyatni muhokama qildik5, ammo turli vaqt oralig'ini qamrab oladigan dopaminning mustaqil o'lchovi yordamida tasdiqlashni talab qildi. Genetika bilan kodlangan optik dopamin ko'rsatkichlarining dLight1 to'plami dopamin D1 retseptorlari ichiga dairesel ravishda almashtirilgan GFP kiritish orqali ishlab chiqilgan15. Dopaminning birikishi flüoresansning o'ziga xos o'sishiga olib keladi (2-rasm). 3a). Biz dLight1.1 (to'rtta ratdan olingan to'rtta tasdiqlangan NAc joylashuvi) yoki dLight1.3b (to'rtta kalamushdan olingan 6 ta tasdiqlangan NAc joylashuvi) yoki fiber fotometriyasidan flüoresansni kuzatib borish uchun NAAga AAV kiritildi. Biz VVA dopamin hujayra oloviga o'xshash Pavlovning mukofot-prognozi bo'yicha aniq NAc dopaminning javoblarini kuzatdik (kengaytirilgan ma'lumotlar. 5).

Shakl 3: Dopamin o'lchovlarini vaqtini belgilash.
figure3

a, DLight1.3b ning floresans javob. Insert, dopaminning titrasyonu (n = 15 ta qiziqish mintaqasi (ROI)) va noradrenalin (n = 9). Asosiy rasm, hammomda qo'llaniladigan neyrotransmitterlar (barchasi hammasi) n = 12 ROI). Uning, gistamin. b, Normallashtirilgan NAc dLight1.3b uzatish (1-min qutilari), shu jumladan namuna bandit sessiyasi. c, Blok o'tishi bilan dLight signali o'zgaradi. n = 35 mukofot darajasi oshadi, 45 kamayadi. dDLight va mukofot darajasi o'rtasidagi o'zaro bog'liqlik. e, Shaded qismi qisqacha ko'rinishi b. Oklar: qora, markaziy burun; och qizil, yonma-yon (mukofotlangan); och ko'k, yonma-yon (mukofotlanmagan); to'q qizil, oziq-ovqat porti (mukofotlangan); to'q ko'k, oziq-ovqat porti (mukofotlanmagan). Keyingi qatorlar: mukofot stavkasining sızdırmaz-integrator bahosi; dLight past piksellar sonida (1 min); dLight yuqori aniqlikda (50 Hz, yashil; besh nuqtali median filtrlangan, qora); model holati qiymatlari (moviy); va RPE (magenta). Bir nechta mukofotlanmagan sinovlardan so'ng, sinovning boshida davlat qadriyatlari past bo'ladi, keyin mukofotni etkazib berish ijobiy RPE va dopaminning keskin o'sishiga olib keladi. Ketma-ket mukofotlangan sinovlar RPE-ni kamaytiradi, ammo kuchayib borayotgan dopamin bilan birga davlat qiymatlarini oshiradi. f, Qisqa vaqt oralig'ida o'zaro bog'liqlik dLight va qiymat o'rtasidagi yaqin munosabatlarni va RPE ga nisbatan kichikroq munosabatlarni ko'rsatadi. g, Turli xil kechikishlar bilan model o'zgaruvchilari va dLight o'rtasidagi sud ichidagi o'zaro bog'liqlik; har ikkala qiymat va RPE bilan bog'liqlik dLight uchun taxminan 0.3 soniyadan keyin eng kuchli. h, Barcha seanslarda maksimal korrelyatsiya qiymati RPE yoki mukofot darajasiga nisbatan kattaroqdir.

To'liq o'lchamdagi rasm

Bandit vazifasi uchun avval DNL signalini 1 min minutlarda ko'rib chiqdik (Fig. 3b) mikrodializ bilan solishtirish uchun. Biz NAc dopaminning ajralib chiqishi va mukofot darajasi o'rtasida o'zaro bog'liqlik va o'zaro bog'liqlik va blok o'tishlarni tahlil qilish bilan aniq munosabatni ko'rdik. 3c, g). Keyinchalik ushbu munosabatlar qanday paydo bo'lganini batafsil ko'rib chiqdik. DLight signali vaqt oralig'ida asta-sekin o'zgarib turmasdan, har bir sinov ichida va orasida yuqori dinamik o'zgarishlarni ko'rsatdi (ular rasm. 3e). Biz ushbu o'zgarishlarni bir martalik davlat qiymatlariga va takomillashtirilgan ta'lim modelidan (Yarim Markovning qaror qabul qilish jarayoni)5). Bundan oldin voltammetriya yordamida xabar berilgan edi5, vaqt-vaqti bilan NAc dopamin davlat qiymatlari bilan kuchli bog'liqlik ko'rsatdi (6-rasm). 3f), mukofotlar kutilayotganda sinovlar davomida ko'tarila oladigan ko'rinadi (2-rasm). 3e). Bundan tashqari, RPE (quyida ko'rib chiqilgan) bilan mos keladigan kamroq kutilgan mukofotlarni etkazib berish bilan vaqtinchalik o'sishlarni ko'rdik. Har bir dLight seansida dopamin RPE yoki mukofot darajasiga qaraganda qadriyatlar bilan mustahkamroq aloqani ko'rsatdi (Fig. 3h, Kengaytirilgan ma'lumotlar shakl. 6). Ikkala holat qiymatlari va RPE bilan o'zaro bog'liqlik signallarni neytral qayta ishlash va sensorga javob berish vaqtidan kelib chiqqan qisqa kechikish bilan mos keladigan ~ 0.3 soniyadan keyin dLight signaliga nisbatan maksimal darajada bo'lgan (Shakl XNUMX). 3g; voltammetriya bilan biz 0.4-0.5 s kechikish haqida xabar berdik)5.

Dopaminning otishi ozod qilishni tushuntirmaydi

Keyinchalik dopamin hujayra olovini solishtirib, bandit-topshiriq voqealari atrofida ozod qildik. "Light-o'n", "Go" va "rewarding" da tashqi stimulyatorlar har biri tez shovqin ko'tarilishini uyg'otdi (rasm. 4a). Bu javoblar dopamin hujayralarining katta qismida kuzatildi (ular b. 4c), ammo turli xil ko'rsatmalarga nisbatan javoblarning nisbatan kattaligi hujayradan hujayra (hujayraQo'shimcha 1 shakl). NAc dLight signali ham ushbu muhim belgilarning har biriga tez va ishonchli javob berdi (ular b. 4b, v), dopamin salınımını boshqargan dopamin hujayralarining portlashi bilan mos keladi.

Shakl 4: Fasik VTA dopaminning otishi NAc dopamin dinamikasini hisobga olmaydi.
figure4

a, VTA-l dopamin hujayralarining hodisaga asoslangan faoliyati. Bir vakillik xujayrasi uchun eng yaxshi, uchragan rasterlar; pastki o'rtacha tezligi (n = 29). Barcha panellarda xatolar diapazoni ± semni bildiradi b, Voqeani moslashtiruvchi NAc dLight. Yuqori, vakillik sessiyasi; pastki, o'rtacha (n = 10), mukofotlangan eng yuqori darajadagi javob uchun normalizatsiya qilingan. Ushbu ko'rsatkich davomida dLight signallari Center-in-dan 2 s oldin tugagan 1-boshlang'ich davriga nisbatan ko'rsatiladi. Eslatma ortishi (o'qlar) Center-in va Food-port-indan biroz oldin. c, Dopamin hujayralari uchun olingan vaqtning kümülatif tarqalishi (qattiq; n = 29), dLight (ajratilgan; n = 10), keyingi ko'rsatuvlarni oshirish uchun (aralashtirish testi boshlang'ich bilan taqqoslaganda, 10,000 XNUMX ta aralashtirish, P <0.01, ko'p taqqoslashlar tuzatilgan). Light-on uchun faqat <1 s kechikishlar kiritilgan; Side-in uchun faqat mukofotlangan sinovlar. O'rtacha kechikishlar (sigmasimon uyg'unlikdan): 152 ms, dLight 266 ms; 67 ms, dLight 212 ms ni yoqib yuboring; Yonma yonish, 85 ms, dLight 129 ms. Dopamin bo'lmagan hujayralar odatda signallarning boshlanishiga befarq edi (Kengaytirilgan ma'lumotlar. Shakl.) 8). d, Turli-tuman uyg'otadigan, yondashuv bilan bog'liq dopamin relefi. Yuqori, o'rtacha dopaminli hujayra olovi (n = 29); o'rtacha, o'rtacha dLight (n = 10); pastki, voltammetriya (n = 6), qisqa muddatli kechikishning eng yuqori nuriga javob berish uchun normalizatsiya qilingan. Chap panellar, kechikishlar <1 s, o'ngda, kechikishlar> 2 s. Ma'lumotlar Light-on (qattiq) yoki Center-in (nuqta) bo'yicha hizalanadi; qizil chiziqli chiziq, o'rtacha kechikish. Keyinchalik uzoqroq kechikish uchun Center-in yaqinida otishmalarning ko'payishi kuzatilmaydi, ammo dLight va voltammetriya sezilarli o'sishni ko'rsatadi. e, Parchalanish chizig'ini Light-o'n (yuqoriga)y o'q) yoki Center-in (x o'qi). Har bir katak uchun seansga ulangan chiziqlar aniq kechikish oralig'idagi ma'lumotlarni bildiradi (<1 s,> 2 s). Dopaminni otish (tepada) doimiy ravishda qisqa kechikish sinovlari uchun yorug'lik reaktsiyasini ko'rsatadi (ikki tomonlama dispersiyani tahlil qilish (ANOVA), hizalama × kechikish shovqini, F = 7.47, P = 0.0008). dLight (o'rta), voltammetriya (pastki) signallari doimiy ravishda Center-in-ga yaxshi mos keladi (dLight uchun ikki tomonlama ANOVA: hizalama × kechikish shovqin, F = 9.28, P = 0.0043). f, Dopamin yondoshuv vaqtida ortadi va rampa burchagi sifatida aniqlanadi (qarang usullari). Davralar alohida dopamin hujayralarinin = 29), dLight seanslari (n = 10).

To'liq o'lchamdagi rasm

Sichqoncha boshlanish portiga (Center-ning oldida) va oziq-ovqat portiga (oziq-ovqat porti-ning oldin) yaqinlashgani sababli, NAc dopaminning ajralib chiqishida aniq o'sish kuzatildi. Bu keng voltmetriya adabiyotiga mos keladi, chunki motivatsion yondashuv xatti-harakatlarida NAc yadro dopaminining tez o'sishi kuzatiladi5,7,8,9,10,11. Biroq, VTA-l dopaminli hujayra populyatsiyasi bu davrda otishning mos keladigan o'sishini ko'rsatmadi (6-rasm). 4a; Kengaytirilgan ma'lumotga qarang. 7 qo'shimcha taqqoslashlar, shu jumladan dopamin bo'lmagan hujayralar).

Uyg'otilgan va yondashuv bilan bog'liq bo'lgan dopamin faolligini yaxshiroq ajratish uchun biz sinovlarni qisqa (<1 s) va uzoq (> 2 s) kechikishlar bilan ajratdik (XNUMX-rasm). 4d, e). Dopamin hujayra olovida ko'tarilish doimiy ravishda Light-o'n-dagi boshlang'ich nuqtasiga qulflangan, imtiyozli qisqa kechiktiruvchi sinovlar uchun. Light-ning Light-o'n-ning markazdan ko'ra yaxshiroq chizilganidan so'ng, barcha muhim bo'lgan 25 dopamin kameralari (Fig. 4e). Buning aksincha, markazdan oldin NAc dopaminning ajralib chiqishi, dopaminning salbiy ta'siridan farq qilardi (Fig. 4d, e). DLight signallari Center-ning oldida uzoq muddatli sinovlarda (o'nta sessiyaning o'ntasi) va dopaminli otishni kuchaytirmasdan oziq-ovqat portidan oldin (to'qqiz sessiyaning to'qqiztasi) doimiy ravishda oshdi. 4f).

Oxir-oqibat, biz dopamin signallariga yaqinlashib qolgan mukofot tarixiga qanday bog'liqligini ko'rib chiqdik. Har bir tekshiruvning dastlabki qismida dopamin hujayra otish mukofoti miqdoriga bog'liq emas edi (1-rasm). 5a), mukofotning rag'batlantirilishiga ta'siriga qaramay (Fig. 5b). Keyinchalik, Side-in-dagi mukofot signaliga bo'lgan fazali javob, mukofot darajasi pastroq bo'lganida ishonchli tarzda kuchliroq bo'ldi (XNUMX-rasm). 5a), RPE ijobiy kodlash bilan mos keladi. Ushbu mukofot nishoni yo'q qilinganida, dopamin hujayralari olovni to'xtatdi, ammo salbiy RPE kodlash juda zaif yoki yo'q, ammo aholi darajasida o'rganilganmi (Fig. 5a, b) yoki alohida hujayralar sifatida (Kengaytirilgan ma'lumotlar shakl. 8). Dopamin pauzalari davomiyligida salbiy RPE kodlanganligi ilgari taklif qilingan edi31, ammo bu faqat 2 ta neyronning ikkitasida kuzatilgan. Shunga o'xshash natijalar, agar mukofotni kutish boshqa usullar bilan, shu jumladan sinov asosida mustahkamlashni o'rganish modellari (aktyor-tanqidchi va Q-o'rganish) yoki oddiygina so'nggi mukofotlarni hisoblash orqali baholangan bo'lsa (kengaytirilgan ma'lumotlar. Shakl). 8).

Shakl 5: Mukofot tarixi VTA dopamin hujayra otishiga va NAc dopaminning turlicha bo'lishiga ta'sir qiladi.
figure5

a, Dopamin hujayralarining eng yuqori, o'rtacha hisoblangann = 29) Side-in-ga moslashtirilgan, mukofot stavkasi bo'yicha ajratilgan (har bir katak uchun alohida hisoblangan tarjimalar). Side-in-dan oldin, faoliyat mukofot kutishiga bog'liq emas. Keyingi tomondan mukofotlangan (qizil) va mukofotlanmagan (ko'k) sinovlar alohida ko'rsatiladi. Muvaffaqiyatli RPE kodlashiga mos keladigan mukofot darajasi past bo'lsa, oziq-ovqatni bosish javobi kuchliroq bo'ladi. Har bir daqiqada mukofot stavkasi bilan sezilarli darajada o'zgarib turadigan otish tezligi bo'lgan alohida dopamin hujayralarining pastki qismi, qismi (aralashtirish testi, P <0.01, ko'p taqqoslashlar tuzatilgan). Yuqoridagi belgi bu fraksiya tasodifdan sezilarli darajada yuqori bo'lgan vaqtni ko'rsatadi (binomial, P <0.01). Side-in-dan keyin faqat salbiy korrelyatsiyalar tekshiriladi, ya'ni potentsial RPE kodlash. b, Saqlangan dopamin hujayralari bilan seanslar uchun regression plyonkalari, so'nggi mukofot tarixi (log-latency) (latifa) va dopamin spikingiga ta'siri. Asterisklar muhim regressiya vaznini bildiradi (t-test, P <0.05). Go signalidan oldin 0.5 soniya davomida (sud jarayoni davom etishi uchun kalamush burun burunini ushlab turishi kerak) dopamin pog'onasi mukofot tarixiga ta'sir qilmaydi (o'rtada). Bu natija aniqlangandan so'ng o'zgaradi (pastki qism; Side-in-dan keyin 0.5 soniyada faoliyatning eng yuqori yoki eng yuqori ko'rsatkichini baholash), lekin faqat mukofotlangan sinovlar uchun. c, d, DLightdan tashqari (yuqorida aytilgan Side-ning javobiga nisbatan) yuqorida ko'rsatilganidek. Dopaminning chiqishi ishonchli tarzda Side-indan oldin mukofotlash imkoniyatini beradi.

To'liq o'lchamdagi rasm

Side-in dopaminning chiqarilishi, shuningdek, ijobiy RPElarning aniq, vaqtincha kodlashini ko'rsatdi, ammo salbiy RPE-lardan emas edi (Fig. 5c, g). Ushbu dLight javob biroz kechiktirildi va otish bilan solishtirganda uzaytirildi, bo'shashish va qayta sotib olish uchun vaqt32, biroq pastki pog'onali hodisa bo'lib qoldi. Biroq, otishni o'rganishdan farqli o'laroq, so'nggi sinovlar taqdir qilingan taqdirda har bir sinovning boshida dLight signallari katta bo'ldi (ular b. 5c), qiymatlarni kodlash bilan mos keladi. Biz bu mukofot tarixiga bog'liqlikni hatto kalamush faol harakatlanmayotganida, lekin Go signalini kutayotganda markaziy portda burun teshigini ushlab turganda ham kuzatdik. 5d). Umuman olganda, NAc dopamin salınımının, ham ogohlantiruvchi javoblar va mukofot kutganligini aks ettiradi va faqat oldingi VTA-l dopamin hujayra ateşlemesi bilan yaxshi hisobga olish mumkin degan xulosaga kelishdi.

muhokama

VTA-l NAc yadrosiga dopaminning asosiy manbai hisoblanadi6,23,24. VKA-l dopamin hujayralari, shu jumladan NAc yadrosi uchun loyihalar, RPE-kodlash portlashlarini doimiy ravishda aks ettiradi3,12. VKA portlashlari NAc dopaminni boshqarishda ayniqsa muhimdir32Va, albatta, biz VTUning burulmalariga mos keladigan VTB portlashlari NAc release tomonidan topilganligini topdik. Shu bilan birga biz VCA-d dopamin hujayralarini uzoq vaqt (tonik) yoki qisqa (vaqtli) vaqt o'lchovlarida otish orqali hosil qilmagan NAc dopaminning qiymatiga bog'liq bo'lgan qiymatlarni topdik. Boshqa dopamin subpopulyatsiyalari alohida signallarga ega bo'lishi mumkin13,33,34va bu erda qayd etilmagan dopamin hujayralari subpopulyatsiyalarini otish NAc yadrosida qiymatga bog'liq dopamin hosil bo'lishini istisno eta olmaymiz. Shu bilan birga, har xil dopamin hujayralari uchun juda ko'p tadqiqotlar davomida qiymatga bog'liq otish haqida hech qachon xabar berilmagan. Bizning natijalarimiz shuni ko'rsatadiki, NAc dopamin dinamikasi turli xil usullarda, har xil vaqtda va turli funktsiyalar uchun boshqariladi va dopamin hujayralarini yozib olish muhim, ammo dopamin signallarini tushunish uchun etarli emas.35.

Dopamin vodoprovodlaridan chiqarib yuborilishi mahalliy, choksiz mexanizmlar ta'sirida kuchli ta'sir ko'rsatadi36,37,38,39,40. Masalan, NAc dopaminning chiqarilishi bazolateral amigdalan tomonidan modulyatsiya qilinadi, hatto VTA spikingi farmakologik tarzda bosim ostida41,42. O'nlab yillar davomida dopaminning ajralib chiqilishi lokal nazoratining dopaminli hujayra chiqishi36,43, ammo bu dopaminning nazariy nuqtai nazariga kiritilmagan. Turli striatal submintaqalar har xil turdagi qarorlarga o'z hissasini qo'shadilar va ularning ehtiyojiga qarab o'zlarining dopaminlariga ta'sir ko'rsatishi mumkin44. Dopaminni chiqarishni ushbu nazoratning qanchalik mahalliy bo'lishi mumkinligini aniqlash kerak. Dopamin chiqarilishini o'lchashning uchta usuli bilan taqqoslangan bitta cheklov shundaki, ularning barchasi kamida 3 µm bo'lgan kosmik miqyosda namuna olishadi, in vivo jonli mikroskopda esa dopaminning chiqarilishi juda kichik o'lchamlarda heterojen bo'lishi mumkin.15.

Bizning natijalarimiz dopaminning motivatsion ta'siriga vositachilik qiladigan har qanday alohida tonik dopamin signali mavjudligini qo'llab-quvvatlamaydi. Buning o'rniga, tezda (voltammetriya yoki dLight bilan o'lchanadigan) tez o'zgarishlarga olib boruvchi sekin (mikrodializ bilan) o'lchangan holda sekin ko'rinadigan dopamin o'zgarishlari. Bundan tashqari, o'zimiz va boshqalar tomonidan identifikatsiya qilingan VTA dopamin hujayralari qaydlari30 g'oyaga qarshi kuchli dalillarni taqdim etish29 tonik dopaminli hujayralarni yoqib yuborishda o'zgarishlar dopamin relefida tonik o'zgarishining o'zgarishi. Tonik otishni o'rganish lezyonlar yoki giyohvand manipulyatsiyasi bilan almashtirilishi mumkin28, biz biron bir yurish-turish vazifasida otish tezligidagi barqaror o'zgarishlardan xabardor emasmiz. Motivatsiyaga oid voqealarni kutish paytida otishni o'rganish taxminan 1 soniya vaqt oralig'ida pastga tushishi mumkin45,46. Shu bilan birga, bu pasayish dopaminni ozod qilishni kutish bilan ta'minlashni kuchaytirish uchun talab qilinadigan narsalarning aksi bo'lib, uning o'rniga vaqtinchalik salbiy prognozlardagi xatolarga o'xshashdir47. Davom etadigan mukofotni kodlovchi uzluksiz signallarga hisoblash foydali bo'lishi mumkin30, dopamin o'rniga tez o'zgaruvchan xato va qiymat signallarini beradi. Uzluksiz signallar keyingi bosqichda, dopamin retseptorlari ostidagi hujayra ichidagi signalizatsiya yo'llari orqali hisoblash mumkin.

Ko'pchilik guruhlar sichqonchani yondashish uchun mukofot sifatida dopaminning tarqalishini kuzatgan5,7,8,9,10,11, kutilayotgan mukofot talablarini kodlash bilan mos keladi. Ayrimlar, bu dopamin rampalarining RPE-larni aks ettiradi, deb hisoblaydilar, bu kalamushlar,48 yoki ularning davlat tomonidan vakolatga ega bo'lgan majmui mavjudligini anglatadi49. Ushbu so'nggi fikr bizni kuzatishimiz orqali, rampaning yangilangan mukofot talablari asosida sud jarayonidan tezkor ravishda modulyatsiyalanib, ketma-ketlikdagi ketma-ketlikning qisqa muddatida kuchliroq bo'lishiga qaramasdan, RPE-ga o'xshash reaktsiyalarning kuchsizlashuvi kuchayib bormoqda (2-rasm). 3e). Umuman olganda, dopamin faqat RPElarni (o'rganish signallari) etkazib beradigan har qanday nazariya davom etayotgan mezolimbik dopamin va motivatsiya o'rtasida juda aniq bog'liqlikni hisobga olmaydi16. NAc yadrosi konditsioner stimulyatsiyalarga yuqori malakali javoblar uchun kerak emas, ammo mukofot olish uchun vaqt sarflaydigan ishni bajarishda qaror qabul qilishda ayniqsa muhimdir.50. NAc yadroli dopamin ish uchun vaqt va kuch sarflash qanchalik foydali ekanini muhim dinamik signal bilan ta'minlaydi5,44, bu signal VTA dopamin hujayra otishida mavjud bo'lmasa ham.

usullari

Hayvonlar

Hayvonlarning barcha protseduralari Michigan universiteti yoki Kaliforniya universiteti tomonidan tasdiqlangan San-Frantsisko Hayvonlarni ishlatish va parvarish qilish bo'yicha institutsional qo'mitalari. Erkaklar kalamushlari (300-500 g, yo yovvoyi turi Long-Evans yoki TH-Cre+ Long-Evans fonida52) 12 ning teskari tomonida saqlangan: 12 nuri: qorong'u aylanish jarayoni va qorong'u fazda sinovdan o'tgan. Sichqoncha ishni bajarish paytida olingan oziq-ovqat mukofotlariga qo'shimcha ravishda har kuni 15 g standart laboratoriya rat chowni qabul qilib, engil oziq-ovqat mahrum qilindi. Hech qanday namuna kattaligi aniqlanmagan. Tajribalar va natijalarni baholashda tergovchilar taqsimlanmagan.

Xatti-harakatlar

Oldindan o'qitish va sinovlar ilgari ta'riflanganidek, har biri besh teshikli burun-poke devoriga ega bo'lgan kompyuter tomonidan boshqariladigan Med Associates operatsion kameralarida (eng keng nuqtada 25 sm × 30 sm) amalga oshirildi.5. Bandit-vazifa sessiyalari quyidagi parametrlardan foydalangan: blok uzunligi har bir blok uchun tasodifiy tanlangan 35-45 sinovlar; Go nishonchasi 500-1,500 milodiy (birlamchi taqsimot) bo'lishi oldidan ushlab turish davri; o'ng-o'ng tomondagi ehtimolliklar 10, 50 va 90% (elektrofizyologiya, fotometriya, voltammetriya va ilgari bildirilgan mikrodializ kalamushlari5) yoki 20, 50 va 80% (yangi xabar qilingan mikrodializ kalamushlari).

Mavjud mukofot miqdori vaqtinchalik noqonuniy integrator yordamida hisoblab chiqilgan53. Mukofot olgan har bir mukofot mukofoti stavkasi oshirildi va parametr tomonidan belgilangan kurs bo'yicha chidamli ravishda pasayib ketdi τ (63%, ya'ni 1-1 / e) mukofot darajasi uchun vaqt. Barcha tahlillar uchun, τ sichqonning xatti-harakatlari asosida tanlab olingan, har bir sessiyada mukofot darajasi va log (kechikish) o'rtasidagi (salbiy) korrelyani maksimum darajaga ko'tarish. Oldingi dopamin va mukofot darajasi o'rtasidagi korrelyatsiyalar ushbu tanlovga juda sezgir emas edi τ (Kengaytirilgan ma'lumotlar shakl. 1).

Blok o'tishlarni "yuqori" yoki "pasayish" deb tariflash uchun mukofotni so'nggi NNUMX-daqiqada o'rtacha noqonuniy-integrator mukofoti stavkasini navbatdagi blokning birinchi 5-daqiqasida o'rtacha ish haqiga nisbatan taqqosladik.

Elektrofiziologiya va fotometriya uchun ishlatiladigan kalamushlar, shuningdek, mashg'ulot davomida uyning yorug'ligi bilan bir xil operatsion xonada Pavlovning yondashuv vazifasini bajargan. Uchta eshitish signallari (2 kHz, 5 kHz va 9 kHz) oziq-ovqat etkazib berishning turli xil ehtimolliklari bilan bog'liq edi (kalamushlarda muvozanatlashgan). Ma'lumotlar ohangli pipslar poezdi sifatida o'ynadi (100 ms yoqilgan, 50 ms o'chirilgan) umumiy davomiyligi 2.6 s, so'ngra kechikish davri 500 ms. Istiqbollar va kutilmagan mukofot etkazib berishlar o'zgaruvchan sinovlar oralig'i (15-30 s, bir xil taqsimot) bilan yolg'on tasodifiy tartibda etkazib berildi.

Mikrodializ

jarrohlik

Sichqonlar korteks va striatumda yo'lakli kanula (CMA, 830 9024) bilan ikki tomonlama joylashtirildi. Bir guruh (n = 8) prelimbik va infralimbik korteksni (anteroposterior (AP) +3.2 mm, mediolateral (ML) 0.6 mm bregma bilan bog'liq) va dorsoventral (DV) miya yuzasidan 1.4 mm pastda) va boshqa dorsomedial striatum va yadro akumbenslarini yo'naltiruvchi bitta qo'llanma kanülünü oldi. qarama-qarshi yarim sharda (AP +1.3, ML 1.9 va DV 3.4). Ikkala implant ham rostral-kaudal tekislik bo'ylab bir-biridan 5 daraja burchak ostida edi. Ikkinchi guruh (n = 4) old singulat korteksini (AP +1.6, ML 0.8 va DV 0.8) va boshqa maqsadli akumbenslarni (AP +1.6, ML 1.4 va DV 5.5 da qarama-qarshi yarim sharda yadro / qobiqni) yo'naltirgan bitta qo'llanma kanülünü oldi (n = 2) yoki AP +1.6, ML 1.9 va DV 5.7 (n = 2). Implantatsiya tomonlari kalamushlarda muvozanatlashgan. Qayta tayyorlashdan oldin hayvonlar bir hafta davomida tiklanishiga ruxsat berildi.

kimyoviy

Uyali fazalar uchun suv, metanol va asetonitril VWR (Radnor) dan sotib olingan Burdick & Jackson HPLC sinfidir. Boshqa barcha kimyoviy moddalar, agar boshqacha ko'rsatilmagan bo'lsa, Sigma Aldrichdan sotib olingan. Sun'iy miya omurilik suyuqligi (aCSF) 145 mM NaCl, 2.68 mM KCl, 1.40 mM CaCl ni o'z ichiga oladi.2, 1.01 mM MgSO4, 1.55 mM Na2HPO4 va 0.45 mM NaH mavjud2PO4NaOH bilan xNUMX ga pH qiymati o'rnatildi. Analitlarning oksidlanishini kamaytirish uchun askorbin kislotasi (7.4 nM yakuniy konsentratsiyasi) qo'shildi.

Namunani to'plash va HPLC-MS

Tajriba kunida hayvonlarni operatsiya xonasiga joylashtirildi. Maxsus tayyorlangan konsentrik poliakrilonitril membran mikrodiializ problari (1-mm AN69 membranasi, Hospal) ikki tomonlama ravishda yo'riqli kanula kiritilgan va muvozanatlashi uchun 400 min uchun 2 mi / daqiqada ASF bilan doimiy ravishda perfuze qilingan (Chemyx, Fusion 90). 5-min boshlang'ich to'plamidan so'ng hayvonot olamini zo'rlik bilan ishlaydigan odamga urib yuborishdi. Namuna to'plash 1-min intervalda davom etdi va namunalar zudlik bilan derivatlashtirildi54 1.5 ml natriy karbonat bilan, 100 mM; 1.5 ul benzoil xlorid (atsetonitril tarkibidagi 2% (v / h) benzoil xlorid); va tarkibida 1.5% (h / h) sulfat kislota bo'lgan atsetonitril tarkibida 50% (v / h) asetonitrilda suyultirilgan va izotopik ravishda belgilangan izotopik etiketli ichki standart aralash va oxirgi 1 konsentratsiyali sterilizatsiya qilingan ACh va xolin (C / D / N izotoplari) bilan payvandlangan. nM. Namuna seriyasini yig'ish, 20 seansning har birida 30 soniya oralig'ida ikkita zond o'rtasida almashinib turardi, faqat bitta seansda, singan membrananing natijasi bitta seriyaga olib kelgan (jami 26 ta namunaviy seriya). Namunalar bir nechta reaktsiyani kuzatishda ishlaydigan Thermo Scientific UHPLC tizimlari (HESI II ESI probasi bilan jihozlangan Quantum Ultra uch karra kvadrupolli mass-spektrometr bilan bog'langan Accela yoki Vanquish Horizon) yordamida tahlil qilindi. Besh mikrolitrli namunalar Phenomenex yadro qobig'i bifenil Kinetex HPLC ustuniga (51 mm × 2.1 mm) AOK qilingan. Mobil A fazasi 100% formik kislota bilan 10 mM ammoniy formati va B faza atsetonitril edi. Ko'chma faza elliatsiya gradiyenti 0.15 ul / min ga quyidagicha etkazildi: boshlang'ich, 450% B; 0 min, 0.01% B; 19 daqiqa, 1% B; 26 min, 1.5% B; 75 min, 2.5% B; 100 min, 3% B; 100 min, 3.1% B; va 5 min, 3.5% B. Thermo Xcalibur QuanBrowser (Thermo Fisher Scientific) cho'qqilarni avtomatik ravishda qayta ishlash va birlashtirish uchun ishlatilgan. Tegishli integratsiyani ta'minlash uchun> 5 cho'qqilarning har biri alohida-alohida ingl.

Tahlil

Barcha neyrokimyoviy kontsentratsiyalar uch nuqtadan iborat harakatlanuvchi o'rtachayB = [0.25 × (y-1) + 0.5y + 0.25 × (y+ 1)]) va z-sessiyalar orasida taqqoslashni osonlashtirish uchun har bir mashg'ulot davomida normallashtirilgan bal. Har bir maqsadli mintaqa uchun har bir mashg'ulot uchun o'zaro faoliyat korrelogramma tuzildi va mashg'ulotlarning o'rtacha qiymati belgilandi. Bir martalik ketma-ketlikni 100,000 marta almashtirish va har bir seans uchun o'zaro bog'liqlik koeffitsientlarini taqsimlash orqali har bir subplot uchun bir foizli ishonch chegaralari yaratildi. MATLAB-da regress funktsiyasidan foydalangan holda bir nechta regressiya modellari ishlab chiqarildi, natijada neyrokimyoviy natija o'zgaruvchisi va xulq-atvor ko'rsatkichlari predikator sifatida. Regressiya koeffitsientlari uchta alfa darajasida (0.05, 0.0005 va 0.000005), ko'p marta taqqoslash uchun Bonferroni-tuzatgandan so'ng aniqlandi (alfa / (21 kimyoviy x 7 mintaqalar × 9 xulq-atvor regressorlari)). Blok o'tishni tahlil qilish uchun ma'lumotlar o'tish davri kiritilgan namunani tashlab, 3 daqiqalik davrlarga yig'ildi.

elektrofizyolojisi

Sichqoncha (n = 25) har biri 16 tetroddan iborat (12.5 mm nikromli sim, Sandvikdan tashkil topgan) 200 mikronli optik tolaning yon tomoniga yopishtirilgan va tolalar uchi ostidan 500 um ga qadar cho'zilgan 1 ta tetroddan tashkil topgan, boshqariladigan optovlar joylashtirildi. Xuddi shu operatsiya davomida biz lateral VTA (AP 2, ML 5, DV 1) yoki NAc yadrosiga (AP 2, ML 134, DV 5.6) 0.8 µl AAV7.5 / 1.6-EF1.6a-DIO-ChR6.4 (H1R) -EYFP kiritdik. . Keng tarmoqli (9,000-30,000 Hz) miya signallari namuna olingan (har birida 80 ta namunalar) Intan raqamli bosh qismlaridan foydalangan holda. Har bir yozuv seansi oxirida optrodlar kamida XNUMX um tushirildi. Shaxsiy birliklar MountainSort dasturining MATLAB dasturidan foydalangan holda oflayn rejimda ajratilgan55 undan keyin ehtiyotkorlik bilan qo'lda tekshiruv o'tkazing.

klassifikatsiya

Yagona xavfsiz holatga ega VTA-lning dopaminerjik (TH+), biz rag'batlantiruvchi kechikish testini qo'lladik56. Xulosa qilib aytganda, har bir eksperimental sessiyaning oxirida biz optodni lazer diyotiga uladik va turli kenglik va chastotalarda nur pulsatsiyalanuvchi poezdlarni etkazib berdik. Bir birlik nurga mos keladigan deb topilishi uchun muhimlik darajasiga erishish kerak edi P 0.001 milodiy va 5 milodiy impulsli poezdlar uchun <10. Shuningdek, biz yorug'lik uyg'otadigan to'lqin shakllarini (lazer impulsining boshlanishidan 10 milodiy ichida) sessiya bo'yicha o'rtacha ko'rsatkichlarga solishtirdik; barcha uyg'otadigan birliklarda Pearson korrelyatsiya koeffitsienti> 0.9 bo'lgan. Dopamin neyronlari to'rtta kalamushdan VTA-l AAV infuziyalari bilan muvaffaqiyatli qayd etildi (IM657, 1 birlik; IM1002, 3 birlik; IM1003, 15 birlik; IM1037, 9 birlik) va NAc yadrosi AAV (IM-1078, 2 birlik) bilan bitta kalamush. . Tepalik kengligi o'rtacha hizalanmış, o'rtacha boshoqli to'lqin shaklining eng taniqli salbiy tarkibiy qismining to'liq kengligi - maksimal yarmi sifatida aniqlandi. Sessiya bo'ylab otishni o'rganish tezligi> 20 Hz va eng yuqori kengligi <200 with bo'lgan VTA neyronlari dopamin bo'lmagan hujayralar deb tasniflangan. Dopamin va dopamin bo'lmagan hujayralarni bir xil subregionlar ichida taqqoslashimiz uchun biz faqat bitta optik yorliqli dopamin xujayrasi bilan sessiyalar davomida qayd etilgan dopamin bo'lmagan hujayralarni tahlil qildik.

Tahlil

Spike bursts an'anaviy "80 / 160 shablonni" yondashuvi bilan aniqlandi57: har safar 80 ms va undan kam oraliq oralig'ida interval paydo bo'lganda, bu va undan keyingi boshoqlar 160 ms va undan ortiq oraliq bo'lguncha portlashning bir qismi hisoblanadi. "Tonik" otishni taqqoslash uchun mukofot stavkasiga dopamin boshoqlari 1 daqiqalik qutilarda hisoblangan. Tezroq o'zgarishlarni o'rganish uchun boshoq zichligi funktsiyalari 20 milodiy dispersiyali Gauss yadrosi bilan boshoqli poezdlarni birlashtirish orqali qurilgan. Belgilangan signalga neyron qanchalik tez javob berganligini aniqlash uchun biz 40 milodiy qutilarni ishlatdik (20 milodiy qadamlarda siljiydi) va aralashtirish testini (10,000 aralashtirish) har bir minut uchun nishon boshlangandan keyin otishni o'rganish tezligini otish tezligi bilan taqqosladik. signalning darhol oldidagi 250 ms. Dastlabki otish tezligi sezilarli bo'lgan birinchi quti (P <0.01, bir nechta taqqoslashni to'g'rilash) boshlang'ich otishidan kattaroq javob berish vaqti keldi.

250-ms oynasida maksimal tortishish darajasi (Gauss smoothed), eng yuqori tortishish nisbati sifatida aniqlandi va vodiy 2-oyna oynasida minimal tortishish tezligi sifatida hisoblandi. bir soniya ichida, uninmagan urinishlar uchun.

Yondashuv xatti-harakatlarida rampaning burchagi hisoblash uchun biz 50-ms Gauss yadrosi bilan o'rtacha otishni o'rganish tezligini aniqladik, natijada olingan signalning maksimal / minimal qiymatini har bir voqea (markazda yoki oziq-ovqat port-ning ) va ikkita ekstremani bir-biriga bog'laydigan imzolangan burchakni o'lchadi. "Yuqori" va "past" mukofot bloklarida otishni o'rganish stavkalarini taqqoslash uchun har bir seans uchun biz har bir blokda o'rtacha sızdırmazlık-integratör mukofoti stavkasini o'rtacha ajratish amalga oshirdik.

Voltmetriya va hisoblash modeli

Yuqorida keltirilgan tezkor tekshiruvdagi tsikli voltammetriya natijalari bu erda batafsil ma'lumot taqdim etilgan5. Davlat narxining ichki hisob-kitoblari va mukofotni taxmin qilish xatolar, Markovning qaror qabul qilish jarayonini takomillashtirish bo'yicha ta'lim modelini qo'llagan holda aniqlangan.5.

Fotometriya

Genetika bilan kodlangan optik dopamin sensori dLight ni ifoda etish uchun virusli yondashuvdan foydalanganmiz15. Izofluranli behushlik ostida 1 ml AAV9-CAG-dLight (1 × 10)12 ml uchun virusli genomlar; UC Devis vektor yadrosi) ikki tomonlama (AP: 100 mm, ML: 30 mm, DV: -1.7 mm) ventral striatumdagi 1.7-mm shisha mikropipet orqali asta-sekin (7.0 nl / min) AOK qilindi (Nanoject III, Drummond). Xuddi shu operatsiya davomida metall ferrulaga (Dorik) biriktirilgan optik tolalar (yadro 400-um, jami diametri 430-mm) kiritildi (maqsad chuqurligi AAV dan 200 um baland) va joyida sementlangan. Uch hafta o'tgach, ma'lumotlar dLight-ni ifodalashga imkon berish uchun to'plandi.

DLight qo'zg'alishi uchun ko'k (470 nm) va binafsha (405 nm; boshqaruv) LEDlar sinusoidal ravishda aniq chastotalarda modulyatsiya qilingan (211 Hz va 531 Hz).58). Ikkala qo'zg'alish va emissiya signallari minicube filtrlari (Doric) orqali o'tdi va ommaviy lyuminestsentsiya femtowatt detektori bilan (Newport, Model 2151) 10 kHz da namuna olish bilan o'lchandi. Demodulyatsiya natijasida 470 nm (dopamin) va 405 nm (boshqaruv) signallari hosil bo'lib, ular bir-birlariga eng kichik kvadrat moslashtirish orqali qaytarildi.58. Kesirli floresans signallari (D.F/F) keyin (470-405_fit) / 405_fit deb belgilandi. Barcha tahlillar uchun ushbu signal 50 Hazragacha pasaytirildi va besh nuqtali o'rtacha filtr bilan tekislandi. 470 nm va 405 nm signallarni alohida-alohida taqdim etish uchun kengaytirilgan ma'lumotlar rasmiga qarang. 7.

Optik tolali joylashuv ma'lumotidan tahlillar agar tolaning uchi NAc bo'lsa, va kamida bitta vazifa belgisiga floresans javob z-> 1 ball. Ushbu mezonlar bitta sichqonchani chiqarib tashladi va dLight1065 uchun uchta kalamush / to'rtta joylashuv (IM1066-chap, IM1089-ikki tomonlama, IM1.1-o'ng) va to'rtta kalamush / oltita joylashuv (IM1088-tomonlama, IM1105-o'ng, IM1106-tomonlama, IM1107-o'ng) dLight1.3b uchun. Shu kabi natijalar dLight1.1 va dLight1.3 (Kengaytirilgan ma'lumotlar. Shakl.) 7), shuning uchun ma'lumotlar birlashtirildi.

Yondashuv xatti-harakatlarida rampaning burchagi hisoblash uchun biz har bir voqea (markazda yoki oziq-ovqat port-ning) oldidan 0.5-oyna oynasida olingan signalning maksimal / minimal qiymatini aniqladik va ikkita ekstremani bog'laydigan imzo burchagini o'lchab oldik.

DLight1.3b ning affinity va molekulyar spesifikligi

In vitro o'lchovlar ilgari ta'riflanganidek amalga oshirildi15. Qisqacha HEK293T (ATCC CRL # 1573) xujayralari kültürlendi va CMV promotörünün qo'zg'aysan qilgan 1.3b kodlayan plazmidler bilan transfekte qilindi va Ca bilan to'la HBSS (Life Technologies) bilan yuvindi2+ (4mM) va Mg2+ (2 mM) tasvirlashdan oldin. Tasvirlash 40 nm / 710 nm (qo'zg'alish / emissiya) to'lqin uzunliklariga ega bo'lgan teskari Zeiss Observer LSN488 konfokal mikroskopida 513 × yog'ga asoslangan ob'ektiv yordamida amalga oshirildi. Sensorning lyuminestsentsiya reaktsiyalarini sinash uchun kamida ikkita mustaqil eksperimentda nörotransmitterlar to'g'ridan-to'g'ri vaqtni suratga olish paytida vannaga tatbiq etildi. Dopamin va noradrenalinning titrlashlari sakkiz xil kontsentratsiyaga erishish uchun o'n marta ketma-ket suyultirish natijasida olingan. Boshqa barcha neyrotransmitterlar uchta ketma-ket konsentrasiyalarda (100 nM, 1 um va 10 um) sinovdan o'tkazildi. Barcha nörotransmitter konsentrasiyalari yangi tayyorlangan HBSSdagi 1 mM stok konsentratsiyasidan suyultirish yo'li bilan olingan. Vaqt o'tishi bilan tasvirlashning xom floresans intensivligi Fidji bo'yicha aniqlandi; har bir ROI qo'lda individual hujayralar membranasida chizilgan. Floresan qatlamining o'zgarishi (ΔF/F) deb hisoblanadi F tepalik (to'rtta freymning o'rtacha floresan intensivligi) - F bazal (ligandlarning qo'shilishidan oldin to'rtta kvadratlarning o'rtacha flüoresan zichligi) /F bazal. GraphPad Prism 6 yordamida grafikalar va statistik tahlillar o'tkazildi. Ma'lumot punktlari bir martalik o'ziga xos majburiy egri egiluvchanligi bilan tahlil qilindi Kd qiymatlar. Box-and-whisker uchastkalarda, 25% oralig'ini 75% oralig'ida qoplaydi va mo'ylovlar minimaldan maksimal qiymatgacha uzayadi.

Xulosa hisobot

Tadqiqot dizayni haqida batafsil ma'lumotni " Tabiatni tadqiq qilish hisobotlarini qisqacha tavsifi Ushbu hujjat bilan bog'liq.

Ma'lumotlar mavjudligi

Ushbu tadqiqotda ishlatilgan AAV.Synapsin.dLight1.3b virusi Addgen (№ 125560; http://www.addgene.org). Barcha ma'lumotlar hisoblash nevrologiyasi bo'yicha ma'lumot almashish veb-saytidagi hamkorlikdagi tadqiqotlar orqali mavjud bo'ladi (https://doi.org/110.6080/K0VQ30V9).

Kod mavjudligi

Maxsus MATLAB kodi JDB so'roviga binoan mavjud

Qo'shimcha ma'lumot

Nashriyotchining eshi: Springer Nature, nashr etilgan xaritalar va korporativ aloqalarda yurisdiktsial talablarga nisbatan betaraf qoladi.

Manbalar

  1. 1.

    Schultz, W., Dayan, P. & Montague, PR Bashorat va mukofotning asabiy substratidir. fan 275, 1593-1599 (1997).

  2. 2.

    Pan, WX, Schmidt, R., Wickens, JR & Hyland, BI Dopamin hujayralari klassik konditsionerlash paytida bashorat qilingan hodisalarga javob beradi: mukofotni o'rganish tarmog'idagi muvofiqlik izlari. J. Neurosci. 25, 6235-6242 (2005).

  3. 3.

    Cohen, JY, Haesler, S., Vong, L., Lowell, BB & Uchida, N. Ventral tegmental sohada mukofot va jazo uchun neyron tipidagi maxsus signallar. tabiat 482, 85-88 (2012).

  4. 4.

    Steinberg, EE va boshq. Bashoratli xatolar, dopamin neyronlari va o'rganish o'rtasidagi neytral bog'liqlik. Nat. Neurosci. 16, 966-973 (2013).

  5. 5.

    Hamid, AA va boshq. Mesolimbik dopamin ishning qiymatini bildiradi. Nat. Neurosci. 19, 117-126 (2016).

  6. 6.

    Saunders, BT, Richard, JM, Margolis, EB & Janak, PH Dopamin neyronlari sxemada belgilangan motivatsion xususiyatlarga ega bo'lgan Pavlov shartli stimullarini yaratadi. Nat. Neurosci. 21, 1072-1083 (2018).

  7. 7.

    Phillips, PE, Stuber, GD, Heien, ML, Wightman, RM & Carelli, RM Subsecond dopamin ajralib chiqishi kokain izlashga yordam beradi. tabiat 422, 614-618 (2003).

  8. 8.

    Roitman, MF, Stuber, GD, Phillips, PE, Wightman, RM & Carelli, RM Dopamine oziq-ovqat qidirishning subekund modulyatori sifatida ishlaydi. J. Neurosci. 24, 1265-1271 (2004).

  9. 9.

    Wassum, KM, Ostlund, SB & Maidment, NT Phasic mezolimbik dopamin signalizatsiyasi o'z-o'zidan boshlangan harakatlar ketma-ketligi vazifasini bajarishdan oldin va bashorat qiladi. Biol. Psixiatriya 71, 846-854 (2012).

  10. 10.

    Xou, MW, Tirni, PL, Sandberg, SG, Fillips, PE va Greybiyel, AM Striatumda uzoq muddatli dopamin signalizatsiyasi uzoq mukofotlarning yaqinligi va qiymatini bildiradi. tabiat 500, 575-579 (2013).

  11. 11.

    Syed, EC va boshq. Harakatni boshlash shakllari kelajakda olingan mukofotlarning mezolimbik dopamin kodlashini shakllantiradi. Nat. Neurosci. 19, 34-36 (2016).

  12. 12.

    Morris, G., Nevet, A., Arkadir, D., Vaadia, E. va Bergman, H. O'rta miya dopamin neyronlari kelajakdagi harakatlar uchun qarorlarni kodlaydi. Nat. Neurosci. 9, 1057-1063 (2006).

  13. 13.

    da Silva, JA, Tecuapetla, F., Payxão, V. & Kosta, RM Dopamin neyronlari harakati boshlanishidan oldin eshiklar va kelajakdagi harakatlarni kuchaytiradi. tabiat 554, 244-248 (2018).

  14. 14.

    Fiorillo, CD, Tobler, PN va Schultz, W. Dopamin neyronlari tomonidan mukofot ehtimoli va noaniqligini diskret kodlash. fan 299, 1898-1902 (2003).

  15. 15.

    Patriarchi, T., Cho, JR, Merten, K., Howe, MW va boshq. Genetika bilan kodlangan sensorli dopamin dinamikasini ultrafastli neyronal ko'rish. fan 360, eaat4422 (2018).

  16. 16.

    Salamone, JD & Correa, M. Mezolimbik dopaminning sirli motivatsion funktsiyalari. Neyron 76, 470-485 (2012).

  17. 17.

    Schultz, V. Dopamin neuronlarining prognozli mukofotlash belgisi. J. Neurophysiol. 80, 1-27 (1998).

  18. 18.

    Garris, PA & Wightman, RM Amigdala, prefrontal korteks va striatumda dopaminerjik uzatishni turli kinetika boshqaradi: in vivo jonli voltammetrik tadqiqotlar. J. Neurosci. 14, 442-450 (1994).

  19. 19.

    Frank, MJ, Doll, BB, Oas-Terpstra, J. & Moreno, F. Prefrontal va striatal dopaminerjik genlar kashf qilish va ekspluatatsiya qilishda individual farqlarni bashorat qilmoqda. Nat. Neurosci. 12, 1062-1068 (2009).

  20. 20.

    St Onge, JR, Ahn, S., Phillips, AG & Floresco, SB xavf-xatarga asoslangan qaror qabul qilish paytida prefrontal korteks va yadro akumbensidagi dopamin oqimi dinamik o'zgarishi. J. Neurosci. 32, 16880-16891 (2012).

  21. 21.

    Bartra, O., McGuire, JT & Kable, JW Baholash tizimi: sub'ektiv qiymatning neyronal korrelyatlarini o'rganadigan BOLD fMRI eksperimentlarining koordinatalarga asoslangan meta-tahlili. Neuroimage 76, 412-427 (2013).

  22. 22.

    Ikemoto, S. Dopamin sovrinlari devori: Ventral midbrendan yadroga aylantirilgan akumbens-olfaktor tuberkle kompleksidan ikkita proektsion tizim. Brain Res. Brain Res. Vah. 56, 27-78 (2007).

  23. 23.

    Breton, JM va boshq. Sichqoncha ichida projektoriya maqsadiga ko'ra ventral tegmental soha dopamin va GABA neyronlarini nisbiy hissa va xaritalash. J. Komp. Neurol. (2018).

  24. 24.

    Ungless, MA, Magill, PJ & Bolam, JP Ventral tegmental sohada dopamin neyronlarining aversiv stimullar bilan yagona inhibatsiyasi. fan 303, 2040-2042 (2004).

  25. 25.

    Morales, M. & Margolis, EB Ventral tegmental maydon: uyali heterojenlik, bog'lanish va xatti-harakatlar. Nat. Rev. Neurosci. 18, 73-85 (2017).

  26. 26.

    Morris, G., Arkadir, D., Nevet, A., Vaadia, E. va Bergman, H. Tasodif, ammo o'rta miya dopamin va striatal tonik faol neyronlarning aniq xabarlari. Neyron 43, 133-143 (2004).

  27. 27.

    Floresko, SB, G'arbiy, AR, Ash, B., Mur, H. va Greys, AA Dopamin neyronlarini otishining afferent modulyatsiyasi tonik va fazik dopaminning uzatilishini turlicha tartibga soladi. Nat. Neurosci. 6, 968-973 (2003).

  28. 28.

    Grace, AA. Shizofreniya va depressiya patofizyologiyasida dopamin tizimining regulyatsiyasi. Nat. Rev. Neurosci. 17, 524-532 (2016).

  29. 29.

    Cohen, JY, Amoroso, MW & Uchida, N. Serotonergik neyronlar bir necha marotaba o'lchovlar bo'yicha mukofot va jazo signalini beradi. eLife 4, e06346 (2015).

  30. 30.

    Niv, Y., Daw, N. va Dayan, P. Qanday tez ishlash kerak: javob kuchi, motivatsiya va tonik dopamin. Adv. Neural Inf. Jarayon. Syst. 18, 1019 (2006).

  31. 31.

    Bayer, HM, Lau, B. & Glimcher, PW Uyg'ongan primatdagi o'rta miya dopamin neyron boshoqchasi statistikasi. J. Neurophysiol. 98, 1428-1439 (2007).

  32. 32.

    Chergui, K., Suaud-Chagni, MF va Gonon, F. In Vivo jonli ravishda kalamush miyasida impuls oqimi, dofamin chiqishi va dofaminni yo'q qilish o'rtasidagi chiziqli bo'lmagan munosabatlar. Neuroscience 62, 641-645 (1994).

  33. 33.

    Parker, NF va boshq. O'rtacha miya dopamin neyronlari terminallarida mukofotlash va tanlash kodlash striatal maqsadga bog'liq. Nat. Neurosci. 19, 845-854 (2016).

  34. 34.

    Menegas, W., Babayan, BM, Uchida, N. & Watabe-Uchida, M. Sichqonlarda ventral va posterior striatumda dopamin signalizatsiyasida yangi belgilarga qarama qarshi boshlash. eLife 6, e21886 (2017).

  35. 35.

    Trulson, ME. Majmua nigra neuronlarini bir vaqtda qayd qilish va mushuklarning kaudasida dopaminning voltammetrik qo'yilishi. Brain Res. Buqa. 15, 221-223 (1985).

  36. 36.

    Glowinski, J., Chéramy, A., Romo, R. & Barbeito, L. Striatumda dopaminerjik uzatishni presinaptik tartibga solish. Hujayra. Mol. Neurobiol. 8, 7-17 (1988).

  37. 37.

    Zhou, FM, Liang, Y. va Dani, JA Endogen nikotinik xolinergik faollik striatumda dopamin ajralishini tartibga soladi. Nat. Neurosci. 4, 1224-1229 (2001).

  38. 38.

    Threlfell, S. va boshq. Striatal dopamin salınımı, kolinerjik internöronlarda sinxronlash faoliyat bilan tetiklenir. Neyron 75, 58-64 (2012).

  39. 39.

    Cachope, R. va boshq. Cholinergik internöronlarning selektiv faollashuvi fumitsiyali dopaminning ajralib chiqishini kuchaytiradi: mukofotni qayta ishlash uchun ohangni o'rnatish. Hujayra hisoboti 2, 33-41 (2012).

  40. 40.

    Sulzer, D., Cragg, SJ & Rays, ME Striatal dopamin nörotransmisyonu: bo'shatish va qabul qilishni tartibga solish. Bazal ganglia 6, 123-148 (2016).

  41. 41.

    Floresco, SB, Yang, CR, Phillips, AG & Blaha, CD Basolateral amigdala stimulyatsiyasi, behushlik qilingan kalamushning yadro akumbensida glutamat retseptorlariga bog'liq dopamin effluksini keltirib chiqaradi. Yevro. J. Neurosci. 10, 1241-1251 (1998).

  42. 42.

    Jones, JL va boshq. Bazolyar amigdala yadrodagi akumbenslarda terminal dopamin salınımını modülat qiladi va shartli javob beradi. Biol. Psixiatriya 67, 737-744 (2010).

  43. 43.

    Shultz, V. Midiya dopamin neyronlarining maymundagi harakatlanish tetiklari ogohlantirishlariga bo'lgan javoblari. J. Neurophysiol. 56, 1439-1461 (1986).

  44. 44.

    Berk, JD Dopamin nima degani? Nat. Neurosci. 21, 787-793 (2018).

  45. 45.

    Bromberg-Martin, ES, Matsumoto, M. & Hikosaka, O. Yanal habenula va dopamin neyronlarida aniq tonik va fazik kutish faolligi. Neyron 67, 144-155 (2010).

  46. 46.

    Pasquereau, B. & Turner, RS Dopamin neyronlari harakatlanish qo'zg'atuvchisi paydo bo'lishini taxmin qilishda xatolarni kodlaydi. J. Neurophysiol. 113, 1110-1123 (2015).

  47. 47.

    Fiorillo, CD, Newsome, WT & Schultz, W. Dopamin neyronlarida mukofotni bashorat qilishning vaqtinchalik aniqligi. Nat. Neurosci. 11, 966-973 (2008).

  48. 48.

    Morita, K. & Kato, A. Striatal dopamin ramping kortiko-bazal ganglion zanjirlarida unutish bilan moslashuvchan mustahkamlashni o'rganishni ko'rsatishi mumkin. Oldin. Neyron davrlari 8, 36 (2014).

  49. 49.

    Gershman, SJ Dopamin rampalari mukofot predmeti xatolarining natijasidir. Neyral kompyuteri. 26, 467-471 (2014).

  50. 50.

    Nicola, SM Moslashuvchan yondoshuv gipotezasi: mukofotni qidirish harakatlarini faollashtirishda yadroviy akumbens dopaminning roli uchun kuch va javob berishga asoslangan farazlarni birlashtirish. J. Neurosci. 30, 16585-16600 (2010).

  51. 51.

    Paxinos, G. va Uotson, S Stereotaksik koordinatlarda Rat Brain 5th edn (Elsevier Academic, 2005).

  52. 52.

    Witten, IB va boshq. Recombinaz-drayveri rat qatorlari: dopamin vositachiligini kuchaytirish uchun asboblar, texnikalar va optogenetik dastur. Neyron 72, 721-733 (2011).

  53. 53.

    Sugrue, LP, Corrado, GS & Newsome, WT Matching xatti-harakatlari va parietal korteksdagi qiymatning namoyishi. fan 304, 1782-1787 (2004).

  54. 54.

    Vong, JM va boshq. Biologik namunalarda neyrokimyoviy moddalarning maqsadli metabolomikasi uchun suyuq kromatografik-mass-spektrometriya bilan benzoyl xlorid tirajlash. J. Chromatogr. A 1446, 78-90 (2016).

  55. 55.

    Chung, JE va boshq. Spike sorting uchun to'liq avtomatlashtirilgan yondashuv. Neyron 95, 1381-1394 (2017).

  56. 56.

    Kvitsiani, D. va boshq. Prefrontal korteksdagi ikkita interneron tipining alohida xulq-atvori va tarmoq aloqalari. tabiat 498, 363-366 (2013).

  57. 57.

    Grace, AA & Bunney, BS Nigral dopamin neyronlarida otishni o'rganish rejimini boshqarish: otishma otish. J. Neurosci. 4, 2877-2890 (1984).

  58. 58.

    Lerner, TN va boshq. Intact-miya tahlillari SNc dopamin subkriringlari tomonidan aniqlangan ma'lumotni aniqlaydi. hujayra 162, 635-647 (2015).

Zikrnomalarni yuklab olish

Rahmatlar

Qo'lyozmaning dastlabki versiyasi bo'yicha P. Dayan, H. Fields, L. Frank, C. Donaghue va T. Faustga, hamda texnik yordam va maslahat uchun V.Xetrik, R.Xashim va T.Devilsonga minnatdorchilik bildiramiz. Ushbu ish Narkotiklarni suiiste'mol qilish milliy instituti, Milliy ruhiy salomatlik instituti, Nevrologik kasalliklar va inqiroz milliy instituti, Michigan universiteti, Enn Arbor va San-Fransisko Kaliforniya universiteti tomonidan qo'llab-quvvatlandi.

Tadqiqchi ma'lumotlari

tabiat Margaret Rays va boshqa anonim sharhlovchilarga ushbu asarlarni qayta ko'rib chiqishga qo'shgan hissalari uchun rahmat.

Muallif haqida ma'lumot

  1. Ushbu mualliflar teng ravishda ishtirok etdi: Ali Mohebi, Jeffrey R. Pettibone

sadoqatli

  1. San-Fransisko, San-Fransisko, Kaliforniya shtatidagi Kaliforniya shtatidagi Nevrologiya kafedrasi

    • Ali Mohebi
    • , Jeffri R. Pettibone
    •  & Joshua D. Berke

  2. Neuroscience bo'limi, Brown Universiteti, Providence, RI, AQSh

    • Arif A. Hamid

  3. Michigan universiteti Kimyo kafedrasi, Enn Arbor, MI, AQSH

    • Jenni-Mari T. Vong
    •  & Robert T. Kennedi

  4. Nevrologiya fanlari nomzodi, Kaliforniya shtati, San-Frantsisko, San-Fransisko, KA, AQSh

    • Leax T. Vinson
    •  & Joshua D. Berke

  5. Kaliforniya shtatidagi Kaliforniya universiteti tibbiyot fakulteti, Biokimyo va molekulalar tibbiyoti kafedrasi, Davis, Davis, KA, AQSh

    • Tommaso Patriarchi
    •  & Lin Tian

  6. Weill Nevrologiya instituti va Kavli fundamental nevrologiya instituti, Kaliforniyadagi San-Fransisko universiteti, San-Frantsisko, AQSh

    • Joshua D. Berk

Qatnashishlar

AM elektrofizyologiya va fotometriyani ishlab chiqdi va tahlil qildi va hisoblash modelini qo'lladi. JRP J.-MTW yordami bilan mikrodializni tahlil qildi va RTKAAH tomonidan boshqariladigan xatti-harakat va dastlabki fotometriyani ishlab chiqdi va voltametriyani amalga oshirdi. LTV retrogradni kuzatish va tahlil qilishni amalga oshirdi. TP va LT dLight sensorini ishlab chiqdi va tajriba almashdi. JDB tadqiqotni ishlab chiqdi va nazorat qilib, qo'lyozma-ni yozdi.

Qiziqarli manfaatlar

Mualliflar hech qanday raqobatbardosh manfaatlar bildirmaydi.

Tegishli muallif

Bilan yozishmalar Joshua D. Berk.