内侧前额叶皮质中的去甲肾上腺素支持Accumbens Shell对食物限制小鼠中新型可口食物的反应(2018)

。 2018; 12:7。

在线发布2018 Jan 26。 DOI:  10.3389 / fnbeh.2018.00007

PMCID:PMC5790961

抽象

该实验室先前的研究结果表明:(1)不同类型的成瘾药物需要在内侧前额叶皮层(mpFC)中完整的去甲肾上腺素(NE)传递,以促进条件性位置偏爱并增加伏核中的多巴胺(DA)音调。 (NAc Shell); (2)只有食物限制的小鼠需要在mpFC中完整的NE传播,以产生与牛奶巧克力相关的环境的条件偏好; 和(3)食物限制小鼠在第一次体验可口食物时显示出mpFC NE流出的显着更大的增加,然后是自由喂养的小鼠。 在本研究中,我们测试了这样的假设:只有食物受限小鼠中由自然奖励引起的高水平额叶皮质NE才能刺激mesoaccumbens DA传播。 为了达到这个目的,我们研究了第一次使用牛奶巧克力来增加伏隔核中的DA流出的能力以及在限制食物和受限制的纹状体和边缘区域中的c-fos表达。 自由采食 喂老鼠。 此外,我们测试了选择性耗尽额叶皮质NE对任一喂养组的两种反应的影响。 仅在限制食物的小鼠中,牛奶巧克力诱导伏隔核中的DA流出量增加超过基线,并且c-fos表达大于伏隔核中新型不可食用物体所促进的表达。 此外,额叶皮质NE的消耗选择性地防止了食物限制小鼠的NAc壳中由牛奶巧克力促进的DA流出的增加和c-fos的大量表达。 这些发现支持这样的结论:在食物受限的小鼠中,一种新颖的可口食物激活了成瘾药物所涉及的动机循环,并支持动力学紊乱的去甲肾上腺素能药理学的发展。

关键词: 成瘾,激励动机,新奇反应,动机电路,突出刺激,压力

介绍

已经提出动机显着刺激的功能失调处理作为行为障碍的跨诊断表型(Robinson和Berridge, ; Kapur等人, ; Sinha和Jastreboff, ; Winton-Brown等人, ; Nusslock和Alloy, )。 因此,揭示功能失调动机的神经生物学机制是基础研究的主要挑战。

虽然伏隔核壳(NAc Shell)中的多巴胺(DA)传递在动机中起着至关重要的作用(Di Chiara和Bassareo, ; Cabib和Puglisi-Allegra, ; Berridge和Kringelbach, ),NAc DA传播的严重损害并不总能阻止动机反应的发展或表达(Nader等, )。 此外,NAc壳中DA受体的药理学阻断破坏了对谷氨酸受体局部拮抗作用促进的自然激励的食欲/回避反应的表达,而不是通过刺激GABA能传递促进的那些(Faure等, ; 理查德等人, )。 最后,DA和阿片类药物根据生物体的状态独立地参与食物动机(Bechara和van der Kooy, ; Baldo等人, ; 菲尔兹和马戈利斯, )。 这些发现支持不同的大脑回路参与动机,并提出假设,功能失调的动机可能与特定大脑回路的参与有关。

NAc在激励过程中的参与由前内侧皮质(mpFC; Richard和Berridge, ; Fiore等人, ; Pujara等人, ; Quiroz等人, 并且额叶皮质去甲肾上腺素(NE)和DA传递以相反的方式调节NAc壳中的DA释放。 因此,mpFC中DA传播的增加限制了由压力和新型可口食物引起的mesoaccumbens DA释放(Deutch等, ; 多尔蒂和格拉顿, ; Pascucci等人, ; Bimpisidis等人, 增强的NE传播是由不同类别的成瘾药物和急性应激激发促进NAc壳中DA增加的原因(Darracq等, ; Ventura等人, , , ; Nicniocaill和Gratton, ; Pascucci等人, )。 观察到mpFC NE依赖性激活mesoaccumbens DA表征大脑对两种已知病原体(即压力和成瘾药物)的反应,表明该回路的参与可能增加功能失调动机的风险。 根据这一观点,选择性耗竭mpFC NE可防止NAc中DA流出量的增加和成瘾药物诱导的条件性位置偏好的发展(Ventura等, , , ).

增强的mesoaccumbens DA释放由急性应激挑战(Nicniocaill和Gratton, )或安非他明给药(Darracq等, )通过阻断由高浓度额叶皮层NE激活的低亲和力α1肾上腺素能受体选择性地预防(Ramos和Arnsten, )。 这些发现支持这样的观点,即成瘾药物和应激通过促进mpFC中NE的大量增加来激活mesoaccumbens DA释放。 最近的证据表明食物限制小鼠对可口食物(牛奶巧克力)的第一次体验有反应,其中mpFC NE的增加显着增加 随意 喂老鼠。 此外,虽然食物限制和自由喂养的小鼠都会产生条件偏好与牛奶巧克力搭配的情境,但只有前者这种反应才需要完整的额叶皮层NE传播(Ventura等, )。 这些发现提出了这样的假设:在食物受限制的小鼠中,新型可口食物的经验参与了通常在成瘾药物攻击的动物中观察到的动机回路。 为了验证这一假设,评估了以下实验:(1)牛奶巧克力是否在食物限制小鼠的NAc Shell中引发了mpFC NE依赖性DA释放; 和(2)牛奶巧克力的第一次体验是否促进了边缘和纹状体大脑区域c-fos表达的不同模式。 随意 喂食和食物限制的老鼠。

材料和方法

动物和住房

近交C57BL / 6JIco菌株(Charles River,Como,Italy)的雄性小鼠,在实验时间周龄的8-9,如前所述圈养并保持在12 h / 12 h光/暗循环中(光照)在07.00 am和07.00 pm之间)。 每个实验组由5-8动物组成。 所有动物均按照赫尔辛基宣言中所述的原则进行治疗。 所有实验均根据意大利国家法律(DL 116 / 92和DL 26 / 2014)进行,根据欧洲共同体理事会指令(86 / 609 / EEC和2010 / 63 / UE)进行动物研究,并经意大利卫生部伦理委员会批准(许可/批准ID#:10 / 2011-B和42 / 2015-PR)。

将小鼠单独圈养并分配给不同的喂养方案,即接受食物 随意 (FF)或受食物限制方案(FR)。 FR小鼠每天接受一次食物(07.00 pm),其量调整为诱导原始体重的15%的损失。 在FF条件下,食物每天给予一次(07.00 pm),调整量超过每日食用量(17 g; Ventura和Puglisi-Allegra, ; Ventura等人, )。 差异喂养方案在实验前几天开始4。

毒品

Zoletil 100,Virbac,Milano,意大利(盐酸氯胺酮50 mg / ml + zolazepam HCl 50 mg / ml)和Rompun 20,意大利Bayer SpA,意大利(赛拉嗪20 mg / ml),商业上购买,用作麻醉剂,6-羟基多巴胺(6-OHDA)和GBR 12909(GBR)购自Sigma(Sigma Aldrich,Milan,Italy)。 将Zoletil(30 mg / kg),Rompun(12 mg / kg)和GBR(15 mg / Kg)溶解在盐水(0.9%NaCl)中,并以10 ml / kg的体积腹膜内(ip)注射。 将6-OHDA溶解在含有偏亚硫酸氢钠(0.1 M)的盐水中。

刺激

在所有实验(MC)中使用一块牛奶巧克力(1 g,Milka©:脂肪= 29.5%; Carbs 58.5%;蛋白质6.6%)作为可口食物。 一块相同大小的Lego©用于控制fos实验和条件性位置偏好(CPP; OBJ)中的刺激新颖性。 FF小鼠消耗0.1±0.05 g MC和FR小鼠0.7±0.1(p <0.01, t-test)在40最小暴露时间,无论实验条件如何。

NEFC耗尽在mpFC中

用Zoletil和Rompun麻醉动物,然后将其安装在配有小鼠衔接子的立体定位框架(David Kopf Instruments,Tujunga,CA,USA)中。 在15-OHDA微注射之前,小鼠注射GBR(30 mg / Kg,ip)6 min,以保护多巴胺能神经元。 双侧注射6-OHDA(每侧1.5μg/ 0.1 ml / 2 min)制成mpFC(坐标:+ 2.52 AP;±0.6 L; -2.0 V相对于前囟(Franklin和Paxinos, ),通过不锈钢套管(0.15 mm外径,UNIMED,瑞士),通过聚乙烯管连接到1μl注射器并由CMA / 100泵(NE耗尽组)驱动。 在输注结束后,将套管留在适当位置另外的2分钟。 对假动物进行相同的处理,但接受脑内载体。 请注意,在之前的实验中,我们观察到Sham处理和幼稚动物在基础或药理/天然刺激诱导的前额叶NE或DA流出或CPP或条件性位置厌恶(CPA)测试中没有显着差异(Ventura等, , ; Pascucci等人, 因此,排除了GBR对目前实验中观察到的影响的作用。

在所有实验中,在手术后数天使用动物7。

如前所述评估了mpFC中的NE和DA组织水平(Ventura等, , , ),以评估耗尽的程度。 在微透析实验中,当NAc壳中的DA水平恢复到基线时(第一次取样后120 min),通过断头处死小鼠以从mpFC收集组织样品。 在c-fos实验的情况下,在脑浸入福尔马林之前立即切除额极(参见“免疫染色和图像分析”部分)。 最后,在手术后10天处死两组(假处死的和NE耗尽的)未处理的小鼠,以评估mpFC和NAc Shell中的NE和DA组织水平。 加入后一组小鼠以排除神经毒素的皮质下溢出。

微透析

麻醉和手术装置与NE耗尽相同。 在NAc Shell(Ventura等,带有导管(不锈钢,轴外径0.38 mm,Metalant AB,斯德哥尔摩,瑞典))单侧植入小鼠(Ventura等, , , )。 4.5毫米长的导管用环氧树脂胶固定; 添加牙科水泥以获得更高的稳定性。 来自bregma的坐标(根据Franklin和Paxinos测量, ):+ 1.60前后位和0.6侧位。 在微透析实验之前,将探针(透析膜长度1 mm,od 0.24 mm,MAB 4 cuprophane微透析探针,Metalant AB)引入24 h。 轻轻麻醉动物以便于将微透析探针手动插入导管中,然后将其放回其家笼中。 出口和入口探针管由局部施加的封口膜保护。 测试膜 细胞/组织 在使用前一天回收DA(相对回收率(%):10.7±0.82%)以验证回收率。

微透析探针通过PE-100管和超低扭矩双通道液体旋转接头连接到CMA / 20泵(Carnegie Medicine Stockholm,Sweden)(Model 375 / D / 22QM,Instech Laboratories,Inc.,Plymouth Meeting, PA,USA)允许自由移动。 人造CSF(147 mM NaCl,1 mM MgCl,1.2 mM CaCl2 将4 mM KCl)和2 mM KCl以22μl/ min的恒定流速泵入透析探针。 在探针放置后进行24-1 h的实验。 将每只动物置于装有微透析设备(Instech Laboratories,Inc。)的圆形笼中,并在地板上放置家用笼式寝具。 2 h后开始透析灌注,此时在收集基线样品之前将小鼠静置约10小时。 将测试前立即收集的三个样品的平均浓度(小于XNUMX%变化)作为基础浓度。

收集三个基线样品后,立即将一块巧克力(MC)引入笼中。 在40 min测试中收集透析液两次,以使体验保持在CPP训练期的时间限制内。 仅报告来自具有正确放置的插管的小鼠的数据。 通过亚甲蓝染色判断放置。 通过高效液相色谱(HPLC)分析20微升透析液样品。 保留剩余的20μl用于可能的后续分析。 没有针对探针恢复校正浓度(pg /20μl)。 HPLC系统由Alliance(Waters Corporation,Milford,MA,USA)系统和库仑检测器(ESA Model 5200A Coulochem II)组成,其具有调节细胞(M 5021)和分析细胞(M 5011)。 调节电池设定为400 mV,电极1设定为200 mV,电极2设定为-150 mV。 使用维持在18℃的Nova-Pack C3.9柱(150×30 mm,Waters)。 流速为1.1 ml / min。 流动相如前所述(Ventura等, , )。 测定检测限为0.1 pg。

免疫染色和图像分析

将Sham或NE耗尽的FF和FR小鼠分别暴露于空笼子,类似于家笼但没有食物或水,连续四天每天1 h以减少由新环境促进的c-fos活化。 在5日,在小鼠之前将新刺激物(MC或OBJ,参见“刺激”部分的细节)置于测试笼中。 给小鼠留下40 min的刺激,以匹配CPP和透析液收集的训练期的持续时间,然后将其移除并留在它们的家笼中用于随后的20 min,然后通过断头杀死。 采用该方法是因为先前和初步数据表明,在小鼠中,60 min是c-fos蛋白诱导积累所必需的(Conversi等, ; Colelli等人, , ).

去除前极后,用于评估NE耗尽,将脑浸入冷却的10%中性缓冲福尔马林中并储存过夜,然后在30°C的4%蔗糖溶液中冷冻保护48 h(Conversi等, ; Paolone等人, ; Colelli等人, , )。 用滑动切片机通过全脑切割冷冻冠状切片(40μm厚度),然后如前所述用免疫过氧化物酶方法免疫标记(Conversi等, ; Colelli等人, , )。 使用兔抗c-fos(1 / 20,000; Oncogene Sciences)作为一抗,并用生物素化抗体(1:1000山羊抗兔,Vector Laboratories Inc.,Burlingame,CA,USA)进行二次免疫检测。 通过标准抗生物素蛋白 - 生物素程序(Vectastain ABC elite试剂盒,Vector Laboratories,稀释的1:500)获得过氧化物酶标记,并通过用金属增强的DAB(Vector Laboratories)孵育切片来显色。 从FF和FR小鼠获得的组织样品的免疫组织化学分析在不同批次中进行。

使用配备有如前所述的Nikon DS-80M CCD相机的Nikon Eclipse 5i显微镜分析切片(Conversi等, ; Colelli等人, , )。 使用用于Linux的公共领域图像分析软件IMAGEJ 1.38 g对样本进行定量图像分析(Abramoff等, )。 测量免疫反应性细胞核密度并表示为细胞核数/ 0.1 mm2.

放置空调

使用场所调节装置进行行为实验(Cabib等, ; Ventura等人, , )。 该装置包括两个灰色有机玻璃室(15.6×15.6×20 cm)和中央小巷(15.6×5.6×20 cm)。 两个滑动门(4.6×20 cm)将小巷连接到腔室。 在每个腔室中,使用由黑色有机玻璃制成并以不同图案(总是覆盖腔室表面)布置的两个三角形平行六面体(5.6×5.6×20 cm)作为条件刺激。 之前已经描述了地点调节的训练程序(Cabib等, ; Ventura等人, , )。 简而言之,在第1天(预测试),小鼠可以自由探索20 min的整个装置。 在随后的8天(调节阶段)期间,将小鼠每天在40 min中交替限制在两个室中的一个室中。 对于一半的动物(来自FR和FF组),一种模式始终与MC(1 g)配对,另一种与标准食物配对(小鼠标准饮食1 g); 另一半模式始终与MC(1 g)配对,另一半与OBJ配对。

统计报表

四组小鼠用于微透析实验:FF假, n = 7; FF耗尽, n = 5; FR假, n = 6; FR耗尽, n = 6。 通过双向ANOVA分析数据(DA输出:pg /20μl),其具有内因子(暴露于MC后的微小区块)和独立因子:治疗(6-OHDA消耗或假消耗)。 在每组中还评估了重复测量的简单效果(DA水平的时间依赖性变化)。

六组小鼠用于fos实验(n =每个5)。 通过具有两个独立变量的双向ANOVA分析数据(c-fos免疫染色的细胞核的密度):新刺激(MC或OBJ)和治疗(6-OHDA消耗或假消耗)。 事后 每当发现因素之间的显着相互作用时,进行分析(Tukey校正)。

四组小鼠用于CPP实验:FF的1组和FR小鼠的1组(n = 8每个人都经过训练,以区分与MC搭配的隔间和一个搭配标准食物食物和另一组FF(n = 8)和FR(n 训练小鼠(7)以区分与MC配对的隔室和与不可食用的物体配对的隔室。 通过具有内因子(区室)和独立因子(进食状态:FF,FR)的双向ANOVA分析行为数据(在隔室中花费的秒数)。 当揭示因子之间的显着相互作用时,在每组内评估隔室的简单组内效应。

成果

6-OHDA输注在mpFC中对组织儿茶酚胺含量的影响

表中报告了来自不同实验的Sham和NE耗尽的小鼠中DA和NE的组织水平 Table1.1。 在所有情况下,GBR保护下的局部6-OHDA输注显着降低NE,但不影响DA水平mpFC。 还在不同组的小鼠(未处理的)中评估NAc壳中NE和DA的水平,以测试神经毒素在该脑区域中的扩散。 结果表明,在NAc Shell中没有mpFC NE耗尽对DA或NE的影响。

表1  

Sham和6OHDA处理的小鼠中去甲肾上腺素(NE)和多巴胺(DA)的组织水平。

实验1:第一次暴露于MC的小鼠NAc壳中的DA流出

图中报告了40 min对MC的经验对NAc Shell中DA流出的影响 Figure1.1。 在FF小鼠中收集的数据的统计分析未显示任何主要影响或因素之间的显着相互作用; 实际上,无论是暴露于MC还是mpFC NE耗尽都不会影响NAc壳中的DA流出(图2) (Figure1,1, 剩下)。 相反,FR小鼠收集的数据揭示了因素之间的显着相互作用(F(2,20) = 11.19; p <0.001),因为与mpFC NE消耗消除的假手术动物相比,DA流出量与基线(0)相比逐渐增加(图 (Figure1,1, 对)。

图1  

选择性内侧前额叶皮质(mpFC)去甲肾上腺素(NE)耗竭对自由进食(FF)和食物受限(伏隔核)壳体(NAc壳)中多巴胺(DA)流出(平均值pg /20μl±SEM)的影响FR)小鼠。 *显着 ...

实验2:首次暴露于MC或不可食对象的小鼠中的C-fos免疫染色

40 min暴露于MC或OBJ对c-fos表达的影响如图所示 Figure2.2。 不同实验组中NAc c-fos表达的代表性图像显示在图中 Figure3.3。 应该指出的是,由于在这些实验中使用的组织样品数量很大,在FF和FR小鼠中收集的样品是在不同批次中处理的,因此在这两组中获得的结果之间的直接比较没有意义。

图2  

在不同实验条件下首次探索一小块塑料(OBJ)或一块牛奶巧克力(MC)诱导的C-fos表达(平均密度±SEM)。 #新刺激的主要影响(OBJ与MC;详见文字)。 ...
图3  

免疫染色标本的代表性图像来自NAc Core和Shell的自由进食(FF,顶部)和食物限制(FR,底部)小鼠。 (一个) 假的小鼠暴露于MC, (二) 暴露于OBJ的假小鼠, (C) NE耗尽暴露于MC, (四) NE-耗尽 ...

对在FF小鼠中收集的数据进行的统计分析揭示了中枢杏仁核中的因子刺激(MC对OBJ)的显着主要影响(CeA; F(1,28) = 7.35; p <0.05),这是由于无论采用何种治疗方法,暴露于MC的小鼠中较高的c-fos表达(图 (Figure2,2,左下),和Dorsomedial纹状体(DMS; F(1,28) = 14.44; p <0.001)是由于暴露于OBJ的小鼠中较高的c-fos表达,与治疗无关(图 (Figure2,2, 左上方)。 通过FF小鼠中收集的数据的统计分析揭示了NE消耗的影响以及因子刺激和治疗之间的显着相互作用,表明mpFC NE消耗在FF小鼠中完全无效。

至于FR小鼠收集的数据(图 (Figure2,2,右)统计分析揭示了DMS中因子刺激(OBJ与MC)和治疗(假手术与NE耗尽)之间的显着相互作用(F(1,24) = 11.5; p <0.005),NAc核心(F(1,24) = 12.28; p <0.005)和NAc Shell(F(1,24) = 16.28; p <0.001)。 在假手术小鼠中,MC促进了c-fos免疫染色的核的增加,其次是NAc核和壳中的OBJ(图 (Figure2,2, 对)。 由于NAc壳中MC诱导的c-fos表达减少和NAc核心中OBJ诱导的c-fos表达增加,在NE耗尽的动物中未观察到这种效应。 在假手术的FR小鼠的DMS中,OBJ不能促进c-fos表达高于MC促进的表达(图2) (Figure2,2, 右上)。 额叶皮质NE耗竭显着增加了DMS中OBJ促进的c-fos表达,从而恢复了在FF小鼠中观察到的c-fos活化模式。

在FR小鼠的CeA中,统计分析仅揭示了因子刺激的主要影响(MC vs. OBJ; F(1,24) = 24.93; p <0.0001)是由于暴露于MC的小鼠中较高的c-fos表达,与治疗无关(图 (Figure2,2,右下)。

实验3:MC配对上下文的条件首选项

在图中 Figure44 来自CPP实验的报告数据。 FR或FF小鼠显示出对与MC配对的隔室的显着偏好,而另一只与习惯性食物配对(配对的主要影响,无论喂养条件如何) F(1,13) = 12.36; p <0.005; 数字 Figure4A).4A)。 相反,当另一个隔间与OBJ配对时(图 (Figure4B),4B),只有FR小鼠显示出对MC配对的显着偏好(配对和喂养条件之间的显着相互作用: F(1,13) = 5.382; p <0.05)。

图4  

在不同的实验条件下,限制性喂养(FR)对与牛奶巧克力(MC)配对的环境的条件性偏好(在隔室中花费的秒数±SEM)的影响。 (A) 优选MC配对隔室与隔室 ...

讨论

本研究的主要发现是:(1)只有假处理的FR小鼠在MC的第一次体验期间显示出NAc Shell中的DA流出增加; (2)仅假处理的FR小鼠在NAc壳中显示MC诱导的c-fos表达大于新的不可食物引起的c-fos表达; 在FF小鼠的DMS和在mpFC NE耗尽的FR小鼠中的(3),新的不可食用的物体促进c-fos表达大于可口食物促进的c-fos表达; 和(4)虽然FF和FR小鼠在另一种与习惯性食物相关时产生了对MC配对环境的条件性偏好,但是当另一种与对象新颖性相关时,只有FR小鼠产生对与可口食物配对的隔室的偏好。

食物受限制但不受限制 随意 美联储小鼠在首次体验牛奶巧克力时显示NAc壳中增强的DA流出,并且这种反应可通过前额皮层NE的消耗来预防

第一组实验证明,MC的初始经验促进了FR的NAc壳中DA流出量的增加,而不是FF小鼠。 值得指出的是现有和以前在大鼠中获得的结果之间的差异(Bassareo和Di Chiara, ),这可以很容易地通过物种差异以及所用牛奶巧克力类型的差异来解释(以前研究中的白巧克力:见Ventura等, 了解详细信息)。

我们的数据还表明,FR小鼠对mesoaccumbens DA对新型可口食物的反应需要完整的额叶皮质去甲肾上腺素能传递,因为它通过选择性消耗额叶皮质NE而被消除。 去甲肾上腺素能耗尽并不影响FF小鼠NAc中的DA流出,尽管已经证明它可以防止MC在这些小鼠中引起的mpFC NE流出的适度增加(Ventura等, )。 这一发现为NAc Shell中DA流出仅受mpFC中大的NE浓度控制的观点提供了强有力的支持。

尽管FR小鼠吃的MC明显多于FF小鼠(参见“材料和方法”部分),但mpFC NE耗尽对消耗的巧克力量没有影响(这些数据与暴露于可口食物的小鼠中获得的数据一致)。更长的时间(Ventura等, 并且一般观察到喂养行为不需要增强的mesoaccumbens DA传播(Nicola, ; Boekhoudt等人, ).

MC的第一次经验促进了纹状体c-fos表达的不同模式 随意 美联储和食物限制小鼠和额叶皮层NE耗竭仅影响食物限制小鼠激励刺激引起的c-fos表达

第二组实验评估了MC的第一次体验是否根据生物体的进食状态参与不同的脑回路。 为此目的,我们评估了可口食物引起的脑c-fos激活模式,因为越来越多的证据支持在啮齿动物中使用这种脑图谱策略(Knapska等, ; Ago等人, ; Jiménez-Sánchez等人, )。 控制刺激新奇的效果,已知激活大脑中的c-fos表达(Jenkins等, ; Struthers等人, ; Knapska等人, ; Rinaldi等人, ),我们使用暴露于新的不可食用的物体(OBJ)。

获得的结果为测试假设提供了强有力的支持。 因此,仅在FR小鼠中,MC促进的NAc c-fos表达大于OBJ促进的表达; 而且在这些老鼠中,但不在 自由采食 喂食小鼠,mpFC NE耗尽选择性地降低NA在NA壳中引起的c-fos表达,表明需要完整的mpFC NE传递。 这些发现与微透析获得的结果相似,并支持两者之间的因果关系,因为有强烈的证据表明刺激DA受体在纹状体c-fos表达中起主要作用(Badiani等, ; Barrot等人, ; Carr等人, ; Bertran-Gonzalez等人, ; Colelli等人, ; Ago等人, )。 相反,在假耗竭小鼠的DMS中观察到OBJ-与MC-暴露的小鼠中c-fos表达的较大增加。 DMS中新型不可食用物体引发的强烈激活与先前在小鼠和大鼠中的发现一致(Struthers等, ; Rinaldi等人, )以及DMS功能的主要作用,用于探索新物体(Durieux等, )。 限制性喂养减少了OBJ诱导的DMS中c-fos表达和mpFC NE消耗,消除了食物限制的作用,表明额叶皮质NE对FR小鼠DMS中c-fos表达的诱导的抑制性控制。 此外,尽管第一次MC经历在FR小鼠的NAc核心中引起比OBJ更大的c-fos表达,但mpFC-NE耗尽通过增加暴露于OBJ的小鼠中的c-fos表达而不是通过降低c-fos表达来消除这种差异。在MC暴露的小鼠中。 总之,这些发现支持这样的假设:FR小鼠增加额叶皮质NE传递增强了在NAc壳中探索MC促进的c-fos表达,并抑制了在DMS和DMS中探索新的不可食用物体诱导的c-fos表达。 NAc核心。

另一方面,当暴露于MC时,FF和FR小鼠显示CeA中c-fos表达的增加比暴露于OBJ时更大,并且在两组中,在mpFC NE耗尽后反应仍然明显。 后一发现与以下观点一致:通过来自脑桥的臂旁核的味觉传入信息来介导CeA中c-fos表达的新颖可口味(Koh et al。, ; Knapska等人, )。 尽管已经提出通过新颖口味激活CeA以调解食物新恐惧症:厌恶反应,但这种解释受到病变研究结果的挑战(Reilly和Bornovalova, 并且观察到CeAμ阿片受体的刺激增强了不同刺激物的诱因显着性,包括可口的食物(Mahler和Berridge, )。 此外,有一致的证据表明CeA在巴甫洛夫食欲调节中的作用,特别是在适应环境中的作用(Knapska等, ; Rezayof等人, )。 因此,CeA的激活可能导致FF小鼠中与mpFC NE无关的MC诱导的CPP(Ventura等, ).

当另一个与不可食用的小说对象相关联时,只有FR小鼠为与新的可口食物配对的语境开发条件偏好

在FF小鼠中,MC或OBJ引起的NAc c-fos表达没有差异。 对这一发现的最保守的解释是,这两种刺激因其新颖性而同样显着。 事实上,新的物体是对啮齿动物的强烈诱因(Reichel和Bevins, )。 这种解释也可以解释为什么FF和FR小鼠都会产生MC配对环境的条件性偏好,而另一个与习惯性实验室食物有关,尽管只有在FR小鼠中这种条件反射可以通过mpFC NE耗尽来防止(Ventura等, )。 换句话说,MC的动机显着性可能取决于FF的新颖性而不是FR小鼠。 为了验证这一假设,我们将FF和FR小鼠训练成一种装置,该装置将与新颖可口食物相关的隔室与一种与新物体相关的隔室进行对比。 我们推断,如果新颖性激发对FF小鼠中MC配对上下文的条件性偏好,则当不同的新刺激与另一个区室相关时,不应该观察到偏好。

获得的结果有力地支持了这一假设。 实际上,FF小鼠没有发展出与MC相关的隔室的条件性偏好,而另一个则与对象的新颖性有关,尽管如前所述(Ventura等, ),当另一个与众所周知的味道相关时,他们表现出对MC配对隔室的条件偏好。 相比之下,FR小鼠在两个实验环境中优选MC相关区室,支持MC和MC相关刺激对这些小鼠的激励显着性与新颖性无关的结论。 该结论支持CeA在MC中由FF诱导的CPP中的作用,但不支持FR小鼠中的作用。 因此,本实验的行为和c-fos发现收敛,表明不同的脑回路在两种喂养条件下处理新颖可口食物的动机显着性。

最后,观察到OBJ与MC竞争FF中的位置调节而不是FR小鼠,这表明新型可口食物的动机显着性在后一组中更高。 事实上,之前的一项研究报告说,新物体与低剂量但不是高剂量的可卡因竞争地方调节(Reichel和Bevins, )。 此外,因为MC的第一次经历促使FR中的额叶皮质NE增加,然后在FF小鼠中增加(Ventura等, 这些发现支持这样的假设,即激励刺激引起的额叶皮质NE释放的程度取决于其动机显着性的强弱(Puglisi-Allegra和Ventura, ).

一般结论和启示

本研究的结果支持这样的一般结论:在mpFC中通过高NE水平涉及NAc Shell的特定脑回路涉及成瘾药物,压力和食物受限小鼠的可口食物。 因此,正如所讨论的,仅限制α1受体,对高而不是中度的额皮质NE浓度敏感(Ramos和Arnsten, ),防止压力 - (Nicniocaill和Gratton, )和安非他明诱导的mesoaccumbens DA释放(Darracq等, )。 看起来,仅在FR小鼠中,其特征在于比FF小鼠显着更大的mpFC NE响应MC(Ventura等, ),可口的食物增强NAc壳中的DA释放和c-fos表达,并且通过选择性mpFC NE耗尽来防止这种效应。

在FR小鼠中发现一种新颖的可口食物可以吸引成瘾药物和压力引起的大脑回路并不令人惊讶。 事实上,食物限制的老鼠和大鼠在实验室中表现出类似成瘾的行为和神经表型(Cabib等, ; 卡尔 ; Campus et al。, )和人类数据表明,限制性饮食与失控,暴饮暴食和适得其反的体重增加有关,而严重节食是暴食病理和药物滥用的危险因素(Carr, )。 因此,本研究的结果支持这样的假设,即NE的高额皮质浓度可能通过特定脑回路的参与而导致功能失调的动机。

已经提出动机显着刺激的功能失调处理作为非常不同干扰的反式诊断表型(Robinson和Berridge, ; Sinha和Jastreboff, ; Winton-Brown等人, ; Nusslock和Alloy, ),包括精神分裂症(Kapur等, ; Velligan等人, ; Reckless等人, )。 NE传播在精神病理学中的应用早已为人所知,并支持开发针对肾上腺素受体的药物治疗(Ramos和Arnsten, ; Borodovitsyna等人, ; Maletic等人, )。 这些干预措施的主要目标是认知功能(Arnsten, ),虽然也有证据表明NE操纵可以影响与精神分裂症相关的阳性症状(Borodovitsyna等, ; Maletic等人, )。 对于这些目标,目前的研究结果通过支持高额叶皮质NE传递参与这种跨诊断表型来增加功能失调的动机(Robinson和Berridge, ; Kapur等人, ; Sinha和Jastreboff, ; Winton-Brown等人, ; Nusslock和Alloy, ).

作者贡献

SC,ECL和SP-A计划实验和处理数据; SC,ECL,SP-A和RV在手稿上工作; ECL和RV进行了实验; SC写了手稿。

利益冲突声明

作者声明,研究是在没有任何可被解释为潜在利益冲突的商业或金融关系的情况下进行的。 审稿人LP和处理编辑声明了他们的共享从属关系。

脚注

 

资金。 该研究由罗马Sapienza大学研究项目资助。 ATENEO AA 2016。

 

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