伏隔核GABA能神经元对可卡因环境相关记忆的调控作用及其神经环路机制研究

发布时间：2017-12-19 15:30

  本文关键词：伏隔核GABA能神经元对可卡因环境相关记忆的调控作用及其神经环路机制研究　出处：《复旦大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：伏隔核(Nucleus accumbens, NAc)是成瘾性药物的主要调控脑区,由95%的GABA能中间棘神经元(medium spiny neurons, MSNs)组成,因表达不同的D1和D2多巴胺受体分为D1+和D2+MSNs。D1+MSNs和D2+MSNs都是投射神经元,D1+和D2+MSNs都投射到腹侧苍白球(Ventral pallidum,VP),同时D1+MSNs也直接投射到黑质(substantia nigra, SNr)和腹侧被盖区(ventral tegmental area, VTA)等中脑相关脑区。D1+MSNs和D2+MSNs及其神经元投射脑区在奖赏和厌恶性学习都起到关键性作用,因此研究NAc GABA能神经元在药物奖赏相关环境记忆表达中的作用及解析该过程中NAc GABA神经元和其投射的下游脑区神经元活性改变,对探索药物环境相关线索诱发的动机行为表达非常重要。光遗传学技术是通过结合组织和细胞特异性表达光敏蛋白即视蛋白和先进的光学方法来影响,记录和控制特异性细胞活性的方法。与传统的神经系统研究方法如电生理技术、神经药理学方法相比,这一方法具有更高的空间选择性、特异性,和时间上的精确性。利用光遗传学技术可以准确、可逆地在自由活动的实验动物中对大脑相关核团特异神经元活性和神经环路进行实时操控,为奖赏行为的神经环路机制研究带来突破性进展。研究NAc GABA能神经元在药物奖赏相关环境记忆表达中的作用及神经机制,就需要利用光遗传学技术在奖赏环境相关记忆行为中对小鼠NAc GABA能神经元进行实时在体操控来进行研究。本论文利用囊泡氨基丁酸转运体(vesicular GABA transporter, VGAT)驱动表达光敏蛋白ChR2(H134R)和EYFP融合蛋白的VGAT-ChR2(H134R)-EYFP小鼠进行研究,发现该小鼠伏隔核有适量ChR2(H134R)-EYFP表达,并且伏隔核表达了ChR2(H134R)-EYFP的神经元都和GABA能神经元标记物谷氨酸脱羧酶(Glutamate decarboxylase 67, GAD67)有共定位,表明NAc这些表达ChR2(H134R)-EYFP的神经元是GABA能神经元。给予一系列1秒和2分钟波长为473nm的激光,引起VGAT-ChR2(H134R)-EYFP小鼠NAc脑区GABA能神经元产生持续性动作电位,表明VGAT-ChR2(H134R)-EYFP小鼠表达光敏蛋白ChR2(H134R)-EYFP的GABA能神经元能被波长为473nm的激光激活。这些实验结果证明光遗传学能实时特异性操控VGAT-ChR2(H134R)-EYFP小鼠伏隔核GABA能神经元活性。在建立光遗传技术操控小鼠行为学基础上,利用可卡因条件位置性偏爱(CPP)行为模型对NAc GABA能神经元在可卡因环境相关记忆表达中的调控作用进行研究。WT对照小组和VGAT-ChR2(H134)-EYFP小鼠经过可卡因条件性位置偏爱训练后,第4天检测其CPP表达。发现不给予激光时两者对可卡因给药侧有明显的偏爱,表明两者的可卡因相关环境记忆都可以表达。但是紧接着光刺激VGAT-ChR2(H134)-EYFP小鼠双侧NAc脑区抑制VGAT-ChR2(H134)-EYFP小鼠条件性位置偏爱表达,而对WT小鼠无影响,表明光激活NAcGABA能神经元能迅速抑制可卡因环境相关记忆的表达。已经形成条件性位置偏爱的VG AT-ChR2(H134)-EYFP小鼠,光激活其双侧NAc GABA能神经元能瞬时抑制VGAT-ChR2(H134)-EYFP小鼠可卡因诱导的CPP表达,24小时后再次检测可卡因CPP,发现VGAT-ChR2(H134)-EYFP和WT小鼠表现出相同的可卡因CPP。这些实验结果证明了光激活NAc GABA能神经元抑制可卡因环境相关记忆的表达是瞬时并且可逆的。光激活VGAT-ChR2 (H134)-EYFP小鼠NAc GABA神经元可减弱可卡因行为敏化的表达,表明NAc GABA能神经元激活可抑制对可卡因的敏感性。以上这些实验结果表明NAc GABA能神经元激活抑制了可卡因及其环境相关线索诱发的动机行为表达。我们进一步利用免疫荧光方法研究NAc GABA能神经元及其投射脑区在可卡因环境相关记忆中的神经元活性改变,解析可卡因环境相关记忆信息是如何提取与整合的。可卡因CPP表达过程中光激活VGAT-ChR2(H134)-EYFP小鼠NAcGABA能神经元显著抑制VP脑区的神经元活性,而对SNr和VTA神经元活性无影响。这些实验结果表明NAc GABA能投射神经元抑制了VP脑区神经元活性,且负性调控可卡因环境相关线索诱发的动机行为表达。综上所述,本研究首次发现光激活NAc GABA能神经元可短暂且可逆性抑制可卡因环境相关记忆的表达；光激活NAc GABA能神经元可减弱可卡因行为敏化表达；激活NAc GABA能神经元可能通过下调VP神经元活性来抑制可卡因环境相关记忆的表达。本研究表明NAc GABA能神经元在药物环境相关记忆中发挥重要作用,可能是干预药物环境相关线索诱发的动机行为的药物靶点。
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R749.61

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本文编号：1308482