Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các đầu vào từ thể gối đuôi tới vùng đồi thị giữa tham gia vào kiểm soát ức chế: bằng chứng từ bài kiểm tra thời gian phản ứng tuần tự năm lựa chọn ở chuột cưng
Tóm tắt
Các mạch corticostrial thường liên quan đến việc kiểm soát chú ý theo chiều từ trên xuống, bao gồm kiểm soát ức chế và tính linh hoạt hành vi. Tuy nhiên, những bằng chứng thần kinh gần đây cũng gợi ý về vai trò của các đầu vào từ đồi thị vào striatum trong các hành vi liên quan đến các tín hiệu nổi bật và có phần thưởng. Ở đây, chúng tôi đã sử dụng các thụ thể được thiết kế chỉ được kích hoạt bởi các loại thuốc được thiết kế (DREADDs) để điều tra vai trò của các đầu vào từ thể gối đuôi (Pf) đến vùng striatum giữa lưng (DMS) thông qua bài kiểm tra thời gian phản ứng tuần tự năm lựa chọn (5CSRTT) ở chuột cưng. Bài kiểm tra 5CSRTT yêu cầu sự chú ý bền vững để phát hiện các tín hiệu hình ảnh phân bổ theo không gian và thời gian và cung cấp các phép đo kiểm soát ức chế liên quan đến sự bốc đồng (các phản hồi sớm) và sự ám ảnh (các phản hồi kiên trì). Các chuột cưng đã trải qua việc tiêm hai bên Pf của vectơ DREADD, AAV2-CaMKIIa-HA-hM4D(Gi)-IRES-mCitrine. Agonist DREADD, clozapine N-oxide (CNO; 1 μl hai bên; 3 μM) hoặc dung dịch đối chứng, được tiêm vào DMS 1 giờ trước khi kiểm tra hành vi. Các tham số nhiệm vụ được điều chỉnh để tăng cường tải trọng chú ý hoặc giảm độ dự đoán của tín hiệu tương ứng. Chúng tôi thấy rằng sự ức chế của dự án Pf-DMS làm tăng đáng kể các phản hồi kiên trì khi độ dự đoán tín hiệu giảm nhưng không có tác động nào đến các phản hồi sớm hoặc độ chính xác của phản hồi, ngay cả khi tải trọng chú ý tăng lên. Các thí nghiệm kiểm soát không cho thấy ảnh hưởng nào đến hoạt động di chuyển trong một trường mở. Các kết quả này bổ sung cho công trình tổn thương trước đây mà trong đó DMS và vỏ não quanh hố cũng được liên quan đến các phản hồi kiên trì và gợi ý một vai trò cụ thể cho các đầu vào từ đồi thị-striatum trong kiểm soát ức chế.
Từ khóa
#corticostriatal circuits #chú ý #kiểm soát ức chế #thụ thể DREADD #chuột cưng #bài kiểm tra thời gian phản ứngTài liệu tham khảo
Aldrin-Kirk P, Heuer A, Wang G, Mattsson B, Lundblad M, Parmar M et al (2016) DREADD modulation of transplanted DA neurons reveals a novel parkinsonian dyskinesia mechanism mediated by the serotonin 5-HT6 receptor. Neuron 90:955–968
Alexander GM, Rogan SC, Abbas AI, Armbruster BN, Pei Y, Allen JA et al (2009) Remote control of neuronal activity in transgenic mice expressing evolved G protein-coupled receptors. Neuron 63:27–39
Amitai N, Markou A (2011) Comparative effects of different test day challenges on performance in the 5-choice serial reaction time task. Behav Neurosci 125:764
Armbruster BN, Li X, Pausch MH, Herlitze S, Roth BL (2007) Evolving the lock to fit the key to create a family of G protein-coupled receptors potently activated by an inert ligand. Proc Natl Acad Sci U S A 104:5163–5168
Bari A, Dalley JW, Robbins TW (2008) The application of the 5-choice serial reaction time task for the assessment of visual attentional processes and impulse control in rats. Nat Protoc 3:759–767
Baviera M, Invernizzi RW, Carli M (2008) Haloperidol and clozapine have dissociable effects in a model of attentional performance deficits induced by blockade of NMDA receptors in the mPFC. Psychopharmacology 196:269–280
Bentivoglio M, Spreafico R, Minciacchi D, Macchi G (1991) GABAergic interneurons and neuropil of the intralaminar thalamus: an immunohistochemical study in the rat and the cat, with notes in the monkey. Exp Brain Res 87:85–95
Boulougouris V, Dalley JW, Robbins TW (2007) Effects of orbitofrontal, infralimbic and prelimbic cortical lesions on serial spatial reversal learning in the rat. Behav Brain Res 179:219–228
Bradfield LA, Bertran-Gonzalez J, Chieng B, Balleine BW (2013a) The thalamostriatal pathway and cholinergic control of goal-directed action: interlacing new with existing learning in the striatum. Neuron 79:153
Bradfield LA, Hart G, Balleine BW (2013b). The role of the anterior, mediodorsal, and parafascicular thalamus in instrumental conditioning. Front Syst Neurosci 7:51
Brown HD, Baker PM, Ragozzino ME (2010) The parafascicular thalamic nucleus concomitantly influences behavioral flexibility and dorsomedial striatal acetylcholine output in rats. J Neurosci 30:14390–14398
Carli M, Calcagno E, Mainini E, Arnt J, Invernizzi RW (2011) Sertindole restores attentional performance and suppresses glutamate release induced by the NMDA receptor antagonist CPP. Psychopharmacology 214:625–637
Castañé A, Theobald DE, Robbins TW (2010) Selective lesions of the dorsomedial striatum impair serial spatial reversal learning in rats. Behav Brain Res 210:74–83
Chudasama Y, Passetti F, Rhodes S, Lopian D, Desai A, Robbins T (2003) Dissociable aspects of performance on the 5-choice serial reaction time task following lesions of the dorsal anterior cingulate, infralimbic and orbitofrontal cortex in the rat: differential effects on selectivity, impulsivity and compulsivity. Behav Brain Res 146:105–119
Dalley JW, Everitt BJ, Robbins TW (2011) Impulsivity, compulsivity, and top-down cognitive control. Neuron 69:680–694
Dautan D, Huerta-Ocampo I, Witten IB, Deisseroth K, Bolam JP, Gerdjikov T et al (2014) A major external source of cholinergic innervation of the striatum and nucleus accumbens originates in the brainstem. J Neurosci 34:4509–4518
Dautan D, Bay HH, Bolam JP, Gerdjikov TV, Mena-Segovia J (2016a) Extrinsic sources of cholinergic innervation of the striatal complex: a whole-brain mapping analysis. Front Neuroanat 10:1
Dautan D, Souza AS, Huerta-Ocampo I, Valencia M, Assous M, Witten IB et al (2016b) Segregated cholinergic transmission modulates dopamine neurons integrated in distinct functional circuits. Nat Neurosci 19:1025-33
Doig NM, Magill PJ, Apicella P, Bolam JP, Sharott A (2014) Cortical and thalamic excitation mediate the multiphasic responses of striatal cholinergic interneurons to motivationally salient stimuli. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience 34:3101–3117
Faust TW, Assous M, Tepper JM, Koos T (2016) Neostriatal GABAergic interneurons mediate cholinergic inhibition of spiny projection neurons. J Neurosci 36:9505–9511
Groenewegen J, Berendse W (1994) The specificity of the ‘nonspecific’ midline and intralaminar thalamic nuclei. Trends Neurosci 7:52–57
Guillem K, Bloem B, Poorthuis RB, Loos M, Smit AB, Maskos U et al (2011) Nicotinic acetylcholine receptor beta2 subunits in the medial prefrontal cortex control attention. Science 333:888–891
Kimura M, Minamimoto T, Matsumoto N, Hori Y (2004) Monitoring and switching of cortico-basal ganglia loop functions by the thalamo-striatal system. Neurosci Res 48:355–360
Kinomura S, Larsson J, Gulyás B, Roland PE (1996) Activation by attention of the human reticular formation and thalamic Intralaminar nuclei. Science 271:512–515
MacLaren DA, Browne RW, Shaw JK, Radhakrishnan SK, Khare P, España RA et al. (2016) Clozapine n-oxide administration produces behavioral effects in long–evans rats: implications for designing DREADD experiments. eneuro 3: ENEURO. 0219–16.2016
Mahler SV, Vazey EM, Beckley JT, Keistler CR, McGlinchey EM, Kaufling J et al (2014) Designer receptors show role for ventral pallidum input to ventral tegmental area in cocaine seeking. Nat Neurosci 17:577–585
Matsumoto N, Minamimoto T, Graybiel AM, Kimura M (2001) Neurons in the thalamic CM-pf complex supply striatal neurons with information about behaviorally significant sensory events. J Neurophysiol 85:960–976
Minamimoto T, Kimura M (2002) Participation of the thalamic CM-Pf complex in attentional orienting. J Neurophysiol 87:3090–3101
Murphy ER, Fernando AB, Urcelay GP, Robinson ES, Mar AC, Theobald DE et al (2012) Impulsive behaviour induced by both NMDA receptor antagonism and GABAA receptor activation in rat ventromedial prefrontal cortex. Psychopharmacology 219:401–410
Paxinos G, Watson C (2005) The rat brain in stereotaxic coordinates. Elsevier Inc, Burlington
Pezze M, Dalley JW, Robbins TW (2007) Differential roles of dopamine D1 and D2 receptors in the nucleus accumbens in attentional performance on the five-choice serial reaction time task. Neuropsychopharmacology 32:273–283
Ragozzino ME, Jih J, Tzavos A (2002) Involvement of the dorsomedial striatum in behavioral flexibility: role of muscarinic cholinergic receptors. Brain Res 953:205–214
Robbins T (2002) The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry. Psychopharmacology 163:362–380
Robinson ES, Dalley JW, Theobald DE, Glennon JC, Pezze MA, Murphy ER et al (2008) Opposing roles for 5-HT2A and 5-HT2C receptors in the nucleus accumbens on inhibitory response control in the 5-choice serial reaction time task. Neuropsychopharmacology 33:2398–2406
Rogers RD, Baunez C, Everitt BJ, Robbins TW (2001) Lesions of the medial and lateral striatum in the rat produce differential deficits in attentional performance. Behav Neurosci 115:799–811
Rouder JN, Speckman PL, Sun D, Morey RD, Iverson G (2009) Bayesian t tests for accepting and rejecting the null hypothesis. Psychon Bull Rev 16:225–237
Schilman EA, Uylings HB, Galis-de Graaf Y, Joel D, Groenewegen HJ (2008) The orbital cortex in rats topographically projects to central parts of the caudate–putamen complex. Neurosci Lett 432:40–45
Smith Y, Galvan A, Ellender TJ, Doig N, Villalba RM, Huerta-Ocampo I et al (2014) The thalamostriatal system in normal and diseased states. Front Syst Neurosci 8:5
Stachniak TJ, Ghosh A, Sternson SM (2014) Chemogenetic synaptic silencing of neural circuits localizes a hypothalamus→midbrain pathway for feeding behavior. Neuron 82:797–808
Turner KM, Young JW, McGrath JJ, Eyles DW, Burne TH (2013) Cognitive performance and response inhibition in developmentally vitamin D (DVD)-deficient rats. Behav Brain Res 242:47–53
Wess J, Nakajima K, Jain S (2013) Novel designer receptors to probe GPCR signaling and physiology. Trends Pharmacol Sci 34:385–392