Circuit-specific mechanisms of reward and aversion in ventral tegmental area dopamine neurons
腹侧被盖区多巴胺神经元奖励和厌恶的电路特异性机制
基本信息
- 批准号:10585085
- 负责人:
- 金额:$ 55.64万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-06-01 至 2027-12-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AnatomyAttentionAversive StimulusAwardBehaviorBehavior DisordersBehavioralBrainCellsCuesDevelopmentDiseaseDopamineDoseElectrophysiology (science)FiberGenetic IdentityGoalsHeadHealthHeterogeneityHumanImageIndividualIntravenous infusion proceduresInvestigationLateralLearningLocationMeasurementMeasuresMedialMediatingMethodologyMicrodialysisMotivationMusNeuroanatomyNeuronsNicotineNicotinic ReceptorsNucleus AccumbensOutcome StudyPeriodicityPhotometryPositioning AttributePrefrontal CortexPresynaptic TerminalsProsencephalonRewardsRoleScanningSourceStimulusStructureSubstance Use DisorderTestingVentral Tegmental AreaViruscell typedopamine systemdopaminergic neuronexperimental studyimprovedin vivoincentive salienceinsightlearned behaviormotivated behaviorneuropsychiatric disordernoveloptogeneticspharmacologicreceptor functionresponse
项目摘要
ABSTRACT
Cue-driven behaviors are actions motivated by salient environmental stimuli. Maladaptive changes in cue-
driven behaviors are fundamental to several neuropsychiatric disorders, including substance use disorder.
Ventral tegmental area (VTA) dopamine (DA) neurons have often been assumed to homogeneously encode
reward prediction errors. However, even within the nucleus accumbens (NAc), which is the major
projection target of VTA DA neurons, DA release has been implicated in several behavioral functions,
including reward, aversion, motivation, and incentive salience. This discrepancy might be, at least in part,
due to the different methodologies used to record DA cell body activity versus DA release at the axon
terminal level. Additionally, recent investigations suggest that VTA DA neurons might differentially
contribute to reward and aversion dependent on their projection target and mediolateral position within the
VTA. Here, we propose to further detail and define, in a circuit- and cell-type specific manner, the
functional heterogeneity of the mesoaccumbal DA system. We will employ a three-pronged approach that
leverages pharmacological manipulations, fiber photometry-based recordings of DA cell body activity and
DA release, as well as in vivo electrophysiological recordings of DA neurons using Neuropixels and
optogenetics. Our investigations will that takes the precise neuroanatomical position of DA neurons within
the VTA and their corresponding NAc projection target into consideration. Experiments will be performed
in head fixed mice during pharmacological manipulation or during reward seeking behavior as well as in
freely behaving mice performing a two-armed bandit task. This will allow us to test whether DA dynamics
mediated by different mechanisms in different locations (i.e., at the level of cell bodies versus terminals)
underlie distinct behavioral functions. The primary goals are to (1) investigate how different doses of
nicotine modulate DA release in distinct NAc subregions. Additionally, we will provide a systematic
understanding of how nicotinic acetylcholine receptor function contributes to nicotine-induced DA release
in different NAc subregions. (2) We will study how DA cell body activity and DA release in separate
mesoaccumbal subcircuits contributes to reward learning and motivated behavior. (3) We will establish an
in vivo electrophysiological approach that utilizes Neuropixels and optogenetics to record VTA DA neurons
in a circuit- and cell-type specific manner in head fixed mice performing a reward seeking task. Together,
we anticipate that these experiments will provide further evidence for our hypothesis that VTA DA neurons
make specific contributions to reward learning and motivation in a projection-defined manner. Delineating
the precise functions of separate mesoaccumbal DA subcircuits for reward learning and motivated behavior
is a significant step in improving our understanding of their diverse roles in health and disease.
抽象的
线索驱动的行为是由显着的环境刺激激发的行为。提示的适应不良变化
驱动行为是多种神经精神疾病的基础,包括物质使用障碍。
腹侧被盖区 (VTA) 多巴胺 (DA) 神经元通常被认为均匀编码
奖励预测错误。然而,即使在伏隔核(NAc)内,这是主要的
VTA DA 神经元的投射目标,DA 释放与多种行为功能有关,
包括奖励、厌恶、动机和激励显着性。这种差异可能是,至少部分是,
由于记录 DA 细胞体活性与轴突处 DA 释放的方法不同
终端级别。此外,最近的研究表明 VTA DA 神经元可能存在差异
奖赏和厌恶的贡献取决于他们的投射目标和中间位置
VTA。在这里,我们建议以电路和单元类型特定的方式进一步详细说明和定义
中累积 DA 系统的功能异质性。我们将采取三管齐下的方式
利用药理操作、基于纤维光度测定的 DA 细胞体活动记录和
DA 释放,以及使用 Neuropixels 和 DA 神经元的体内电生理记录
光遗传学。我们的研究将获取 DA 神经元的精确神经解剖学位置
考虑 VTA 及其相应的 NAc 投影目标。将进行实验
在药物操作或奖励寻求行为期间以及在头部固定的小鼠中
行为自由的小鼠执行双臂强盗任务。这将使我们能够测试 DA 动态是否
由不同位置的不同机制介导(即在细胞体与末端水平)
是不同行为功能的基础。主要目标是 (1) 研究不同剂量的
尼古丁调节不同 NAc 亚区的 DA 释放。此外,我们还将提供系统化的
了解烟碱乙酰胆碱受体功能如何促进尼古丁诱导的 DA 释放
位于不同的 NAc 次区域。 (2) 我们将研究DA细胞体活性和DA释放如何分开
中累积子电路有助于奖励学习和动机行为。 (3) 我们将建立一个
利用 Neuropixel 和光遗传学记录 VTA DA 神经元的体内电生理方法
以电路和细胞类型特定的方式在头部固定的小鼠中执行奖励寻求任务。一起,
我们预计这些实验将为我们的假设提供进一步的证据,即 VTA DA 神经元
以预测定义的方式为奖励学习和动机做出具体贡献。描绘
奖励学习和动机行为的独立中累积 DA 子电路的精确功能
这是提高我们对它们在健康和疾病中不同作用的理解的重要一步。
项目成果
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