Elméleti Orvostudományok Doktori Iskola
A központi idegrendszer dopamin receptorainak szerepe a memóriakonszolidációs folyamatokban Doktori (Ph.D.) Értekezés
Dr. Péczely László Zoltán
Doktori Iskola vezetője: Prof. Dr. Lénárd László Programvezető: Prof. Dr. Lénárd László Témavezető: Prof. Dr. Lénárd László
PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM ÁLTALÁNOS ORVOSTUDOMÁNYI KAR Pécs, 2014
1.
Bevezetés.............................................................................................................. 4 1.1.
A tanulás definíciója, tanulási folyamatok .................................................... 5
1.2.
A dopamin ..................................................................................................... 6
1.2.1.
Középagyi felszálló dopaminerg rendszerek ......................................... 6
1.2.2.
A dopamin szintjének szabályozása ....................................................... 7
1.2.3.
Dopamin receptorok és tulajdonságaik ................................................ 10
1.2.4.
A dopamin funkcionális jelentősége .................................................... 12
1.3.
A ventralis pallidum .................................................................................... 16
1.3.1.
A ventralis pallidum felépítése és kapcsolatai ..................................... 16
1.3.2.
A ventralis pallidum és a dopamin ....................................................... 20
1.3.3.
A ventralis pallidum funkciói............................................................... 21
2.
Célkitűzések ....................................................................................................... 23
3.
Kísérleti módszertan........................................................................................... 25 3.1.
Kísérleti állatok ........................................................................................... 25
3.2.
Sztereotaxikus műtét ................................................................................... 25
3.3.
Az alkalmazott kísérleti anyagok ................................................................ 27
3.4.
Magatartásvizsgálatok ................................................................................. 29
3.4.1.
Morris - féle úsztatási teszt (MWM) .................................................... 29
3.4.2.
Passzív elhárító tanulás (PAV)............................................................. 31
3.4.3.
Helypreferencia teszt (CPP) ................................................................. 34
3.5.
4.
Az eredmények kiértékelése ........................................................................ 37
3.5.1.
Statisztikai módszerek.......................................................................... 37
3.5.2.
Szövettani módszerek........................................................................... 37
Eredmények........................................................................................................ 39 4.1.
Szövettani eredmények................................................................................ 39
4.2.
A Morris-féle úsztatási teszt eredményei .................................................... 40
4.2.1.
A D1 dopamin receptor aktiváció hatásai ............................................ 41
4.2.2.
A D2 dopamin receptor aktiváció hatásai ............................................ 48
4.3.
A passzív elhárító teszt eredményei ............................................................ 55
4.3.1.
A D1 dopamin receptor aktiváció hatásai ............................................ 55
4.3.2.
A D2 dopamin receptor aktiváció hatásai ............................................ 58
4.3.3.
A rövid távú memória kialakulásának igazolása passzív elhárító
szituációban ........................................................................................................ 61 4.4.
A helypreferencia teszt eredményei ............................................................ 62 2
5.
4.4.1.
Az SKF38393 kezelés hatásai helypreferencia tesztben ...................... 62
4.4.2.
A Quinpirol kezelés hatásai helypreferencia tesztben ......................... 63
Diszkusszió ........................................................................................................ 66 5.1.
A Morris-féle úsztatási teszt eredményeinek értékelése ............................. 66
5.2.
A passzív elhárító teszt eredményeinek értékelése ..................................... 71
5.3.
A helypreferencia teszt eredményeinek értékelése...................................... 74
5.4.
A különböző paradigmák eredményeinek együttes értelmezése ................. 77
5.4.1.
A dózis-hatás görbék ............................................................................ 77
5.4.2.
A motoros aktivitásra gyakorolt hatások ............................................. 80
5.4.3.
A konszolidáció lehetséges mechanizmusairól .................................... 84
6.
Összefoglalás...................................................................................................... 87
7.
Köszönetnyilvánítás ........................................................................................... 89
8.
Rövidítésjegyzék ................................................................................................ 90
9.
Publikációs jegyzék............................................................................................ 91 9.1.
A disszertáció témájához kapcsolódó publikációk ...................................... 91
9.2.
Egyéb impakt faktoros publikációk ............................................................. 91
9.3.
Egyéb publikációk és citálható absztraktok ................................................ 92
9.4.
Előadások és konferencia absztraktok ......................................................... 94
10.
Irodalomjegyzék.............................................................................................. 98
11.
Mellékletek.................................................................................................... 114
3
1.
Bevezetés
A dopamin (DA) a központi idegrendszer kulcsfontosságú neurotranszmittere és neuromodulátora.
Több agyterületen is
igazolták szerepét
a motoros
szabályozásban, motivációban, figyelmi folyamatokban, megerősítésben, illetve a tanulási- és memóriafolyamatokban. Az ezen folyamatokban részt vevő DA elsősorban a mesencephalon területén található ventralis tegmentalis area (VTA), substantia nigra (SN) és retrorubralis area DA-erg neuronjaiból kiinduló mesolimbicus,
mesocorticalis
és
nigrostriatalis
DA-erg
pályák
(NSDR)
végződéseiből szabadul fel. Mai ismereteink szerint a DA-nak öt különbözö receptorát tudjuk elkülöníteni (D1-5), amelyeket D1 és D2 DA receptorcsaládra oszthatunk fel. A mesencephalicus DA-erg neuronok által beidegzett agyterületek közé tartozik a globus pallidus ventralis extenziójaként ismert, a bazális előagy területén található ventralis pallidum (VP) is. Területén a D1 és a D2 DA receptorcsaládba tartozó DA receptorok is megtalálhatóak. A VP-ot és annak DA receptorait elsősorban a lokomotoros aktivitás szabályozásával, illetve bizonyos motivációs folyamatokkal hozták eddig összefüggésbe, ugyanakkor azok tanulási- és memóriafolyamatokban játszott szerepe még kevéssé ismert. Kísérleteinkben arra kerestük a választ, hogy a VP-ba mikroinjektált D1, illetve D2 DA receptor agonisták miként befolyásolják a tanulási- és memóriafolyamatokat. A Morris-féle úsztatási tesztben vizsgáltuk az agonistáknak a térbeli tanulás konszolidációs folyamataira gyakorolt hatását, és a kialakult memória kioltással szembeni stabilitását. A passzív elhárító szituációban a vizsgálatunk tárgya az agonistáknak a negatív megerősítés memóriakonszolidációs folyamataiban, illetve a memória megtartásában (retenció) játszott szerepe volt. Mindkét tanulási paradigmában a létrejövő hatások receptorspecificitásának vizsgálatára D1, illetve D2 DA receptorcsalád-szelektív antagonistákat alkalmaztunk. Végül, a helypreferencia paradigmában arra tettünk kísérletet, hogy kiderítsük, hogy az agonisták miként befolyásolják a motivációs folyamatokat, illetve hogy van-e jutalmazó vagy büntető hatásuk. Ennek tisztázását elsősorban a tanulási paradigmákban megfigyelt hatások helyes értelmezése miatt tartottuk szükségesnek.
4
1.1.
A tanulás definíciója, tanulási folyamatok
A környezet változásaihoz történő adaptáció alapvetően két úton valósulhat meg: a reflexes szabályozási válaszok útján, valamint a tanulás folyamatán keresztül. A környezeti ingerekre adott reflexes szabályozási válaszok jellemzője, hogy adott ingerre/ingerkomplexumra a rendszer, vagyis az állat stabil, mindig azonos választ ad. Abban az esetben, ha a reflexes válaszok már nem képesek kompenzálni a környezet változását, akkor a tanulás folyamata az, melynek végeredményeként új, a hatásokat már kompenzáló, ugyancsak stabil reflexes szabályozási válaszok jönnek létre. A tanulás folyamatára jellemző tehát, hogy az ingerre/ingerkomplexumra adott válasz mérésről mérésre 1 változik egészen addig, amíg egy új, stabil válasszá nem válik. Ez a válasz a biológiai rendszer számára az optimális állapotot hozza létre. A stabilitás kritériumaival itt részletesen nem foglalkozunk, de pont a biológiai kísérletek hívják fel arra a figyelmet, hogy az az állapot, ami végül a végső stabil állapot lesz, már egészen korán, a folyamat elején megjelenhet rövid távú memória formájában, ugyanakkor általában csak idővel állandósul, stabilizálódik. A tanulás aszimptotikus jellege igen általános, biológiai és mesterséges rendszerek esetében is megmutatkozik [1-3]. A tanulás fenti megfogalmazása elsősorban a magatartás szintjén érvényes, ugyanakkor a neurofiziológia szempontjából igen fontos strukturális szintet sem hagyhatjuk figyelmen kívül 2. A magatartási szint csak a bemenő ingerekre adott kimeneti válaszokat veszi figyelembe, ugyanakkor emögött rejlik egy neurális hálózat is, amely rendelkezik a ki- és bemenetekkel. A hálózat csomópontjai, a neuronok elsősorban 3 kimeneteiken keresztül, a szinapszisok útján hatnak egymásra. A magatartási szinten megfigyelt tanulás mögött általában - de nem szükségszerűen 4 - a hálózat strukturális átépülése következik be. Jelenlegi ismereteink szerint a tanulás alapját strukturális szinten elsősorban a neuronhálózat szinaptikus Biológiai rendszereket tekintve ülésről ülésre történik a megfigyelhető változás. Azt amikor a magatartási változást indukáló inger hat az idegrendszerre társításnak is nevezhetjük, bár ennek eredeti értelme ettől némileg eltérő (lásd Pavlovi kondicionálás). 2 A két megközelítés a kibernetika két rendszeranalitikai eljárásával, a behaviorizmusnak megfelelő, csak a ki-, és bemeneteket megfigyelő és analizáló fekete és a rendszert közvetlenül is megfigyelő fehér doboz modellekkel analóg. 3 Nem kizárólagosan, hiszen a neuronok transzmitterek diffúziója útján is képesek hatni egymásra. 4 Gondoljunk csak a rövid távú memória egyik lehetséges mechanizmusára, a reverbációs körökre. Ennek az ellenkezője is megtörténhet, lehetséges strukturális változás anélkül, hogy az a magatartási szinten is megjelenjen. 1
5
kapcsolatainak változása képezi. Ennek elektrofiziológiai korrelátuma a szinaptikus kapcsolatok erősödésével járó ún. hosszú távú potencírozás (long term potentiation, LTP) [4], melyet először Terje Lømo mutatott ki nyúl hippocampus (HPC) területén [5]. Később fedezték fel a másik lényeges folyamatot, a szinaptikus kapcsolat gyengüléséhez vezető ún. hosszú távú depressziót (long term depression, LTD) a kisagyban [6, 7]. Ezen folyamatok részletes leírása jelen dolgozatnak nem tárgya, viszont a szakirodalomban központi helyet foglal el. A tanulási folyamatot alapvetően akvizíciós és konszolidációs fázisra szokták felosztani
[8-10].
A
két
fázist
igen
nehéz
elkülöníteni
egymástól,
a
megkülönböztetésnek leginkább módszertani okai vannak. Az akvizíció és a konszolidáció elkülönítésének akkor van jelentősége, amikor például egy kémiai anyag tanulási folyamatokra gyakorolt hatását vizsgáljuk. Az akvizíciót javító hatás esetében az inger által indukált, a tanulási folyamat végére kialakuló hatás - vagyis a tanulás eredménye - hamarabb jön létre, mint anyagbeadás nélkül, bár az így kialakult hatás időben egyáltalán nem biztos, hogy stabil. Ezzel szemben, a konszolidációs hatás esetében a stabilizálódás az, ami előbb megtörténik, tehát a beadott anyag hatására előbb állandósul a végállapot, az az állapot, amihez a tanulási folyamat tart. Mind a két esetben a hatásokat csak valamihez viszonyítva lehet értelmezni, ezt nevezzük kontrollnak, vagy kontroll csoportnak. Az akvizíció vizsgálatának esetében az anyagot a társítás előtt - bár ilyen módon óhatatlanul a konszolidációt is befolyásolhatja -, míg a konszolidáció esetében a társítás után szokták alkalmazni. Disszertációmban
elsősorban
a
stabilizálódási,
vagyis
a
konszolidációs
folyamatokkal fogok foglalkozni.
1.2.
1.2.1.
A dopamin
Középagyi felszálló dopaminerg rendszerek
A mesencephalon területén található DA-erg neuronok anatómiailag 3 fő magcsoportra választhatóak szét. Ezek közé tartozik a SN (A9 sejtcsoport), az ettől medialisan elhelyezkedő VTA (A10), valamint a VTA-tól laterálisan, a SN 6
területétől dorsalisan és caudalisan megtalálható retrorubralis mag (A8) [11-13]. Az ezekből a neuroncsoportokból kiinduló ascendáló projekciós rendszert két fő alrendszerre oszthatjuk, az A9 területéről kiinduló úgynevezett nigrostriatralis, illetve a főként az A10 területéről kiinduló mesolimbicus és mesocorticalis DA-erg pályákra [11]. Anatómiailag és funkcionálisan az A8-as magcsopotból kiinduló rostok elsősorban az A10-es neuronok projekcióihoz csatlakoznak [14]. Ezek alapján tehát a mesencephalicus magcsoportok szétválasztása nem csak elhelyezkedésük, lokális anatómiai jellegzetességeik alapján lehetséges, hanem a belőlük kiinduló projekciós rendszerek, illetve azok végződési területei alapján is. Ez utóbbi végső soron a mesencephalicus
magcsoportok
funkcionális
szerepét
és
különbségeit
is
meghatározza. A SN területéről kiinduló axonok elsősorban a nucleus lentiformisban és a nucleus caudatusban végződnek, és főleg a mozgáskoordináció extrapyramidalis szabályozásában vesznek részt. A VTA-ból kiinduló DA-erg rostok projekciós területeiket tekintve két részre oszlanak, a mesolimbicus (MLDR) és a mesocorticalis (MCDR) DA-erg rendszerekre. Az előbbi főleg kéreg alatti limbicus struktúrákon végződik, míg az utóbbi szinte az egész neocortexet ellátja afferens rostokkal [1517]. A MCDR DA-erg rostjai beidegzik az archicorticalis gyrus cingulit, a neocorticalis prefrontalis cortexet (PFC), illetve a neocortex számos egyéb régióját [18]. A MLDR projekciós területei közé tartozik a nucleus accumbens (NAC), a HPC CA1, CA3 régiója, gyrus dentatus, a nucleus interstitialis striae terminalis és a nucleus habenulae lateralis, a centralis amygdala (AMY) és annak basalis magja, de az ún. extended AMY-t is ellátja DA-erg beidegzéssel [17]. Számunkra kiemelkedő fontossággal bír, hogy az MLDR nemcsak az előbbi struktúrákat, hanem az általunk vizsgált agyterületet, vagyis a VP-ot is ellátja DA-erg rostokkal [19].
1.2.2.
A dopamin szintjének szabályozása
A DA szintjének szabályozásában több folyamat, tényező is szerpet játszik, nevezetesen a DA szintézise és lebontása, a DA-erg neuronok aktivitása, a DA felszabadulásának preszinaptikus szabályozása, illetve a DA preszinaptikus visszavétele. Ezek súlya erősen agyterületfüggő lehet [20], ugyanakkor a szabályozás elve és bizonyos elemei általánosak, az egész idegrendszerre érvényesek. A DA szintjét alapvetően két, viszonylag jól elkülöníthető kompartmentben határozhatjuk 7
meg: ez alapján beszélhetünk (intra-) szinaptikus és extracelluláris DA szintről 5 [21, 22]. A két egymástól elkülöníthető DA szintnek a szabályozása és időbeli dinamikája eltérő, ezeket a következőkben fogjuk ismertetni. A DA szintézise a DA-erg sejtek szómájában és terminálisaiban történik két lépésben a tirozin nevű aminosavból a 3,4-dihidroxi-fenilalaninon keresztül (DOPA). A szintézis enzimei a tirozin-hidroxiláz és a DOPA-dekorbixiláz [23]. A DA szinaptikus végkészülékekben található vezikulumokba történő transzportja az úgynevezett vesiculáris monoamin transzporter feladata [24, 25]. A DA lebontását a monoamino-oxidáz (MAO) és a katecholamin-orto-metil-transzferáz (COMT) nevű enzimek végzik [26, 27]. A szintézis mellett a felszabaduló DA mennyiségét többek között a DA-erg neuronok aktivitása határozza meg. A DA-erg neuronoknak elektrofiziológiailag in vivo három állapotát (tüzelési mintázata) tudták elkülöníteni: 1.) az inaktív hyperpolarizált állapot; 2.) irreguláris, „single-spike” tüzelési mintázat, melynek alapja a sejtek pacemakerszerű depolarizációs aktivitása (a populációs aktivitás növekedésekor egyre több sejt lép be ebbe az állapotba); 3.) az úgynevezett fázisos, vagy „burst” aktivitás [28, 29].
A burst aktivitás in vitro körülmények között,
agyszeleten végzett elvezetés esetében nem figyelhető meg [30]. Az aktivitás szabályozásában a mesencephalicus DA-erg neuronok afferentációja igen fontos szerepet játszik. Jelen disszertációban inkább a mesencephalicus afferentáció - azon belül is a glutamát- illetve gamma-amino-vajsav-erg (GABA) afferentáció funkcionális ismertetésére, és nem annak részletes anatómiai leírására fókuszálunk, ugyanakkor
ez
utóbbit
a
hivatkozott
irodalomban
megtalálhatjuk
nagy
részletességgel [17, 31]. Funkcionális szempontból a mesencephalicus DA-erg sejtek legfontosabb bemenetei közé tartozik többek között a striatum (dorsalis és ventralis), a PFC, a tegmentum különböző területei, a subthalamicus nucleus (STN), a VP. A dorsalis striatum (CPU) ingerlése a SN területén található DA-erg neuronokon egy viszonylag rövid latenciájú inhibitoricus postsynapticus potenciált (IPSP) hoz létre rebound depolarizációval, míg egy hosszabb latenciájú IPSP-t vált ki a pars reticulataban található GABA neuronokon, így összességében a DA-erg sejtek dizinhibícióját okozva [32]. A HPC ventralis subiculumának ingerlése N-metil-Daszparaginsavval (NMDA) a NAC-en keresztül a VTA DA-erg neuronjainak
5
Az ezzel kapcsolatos megállapítások elsősorban a NAC, esetleg a CPU területére érvényesek.
8
populációsaktivitás-növekedéséhez vezet [33]. Ez valószínűleg a VP-on keresztül valósul meg, mivel a VP VTA-ba menő spontán aktív GABA-erg kimenetét gátolva hasonló populációsaktivitás-növekedés figyelhető meg [34]. Mindezek alapján a HPC a NAC GABA-erg sejtjeinek aktiválása révén gátolja annak fő kimenetét, a VPot, így felszabadítva VTA DA-erg sejtjeit a VP tónusos GABA-erg gátlása alól. A populációsaktivitás-növekedés azért is lényeges, mivel ez alapvető feltétele az excitatorikus
afferentáció
hatására
kialakuló
burst
aktivitásnak
[35].
A
pedunculopontin tegmentalis area (PPTg) aktivációja glutamáterg, illetve cholinerg rostokon keresztül a DA-erg sejtek burst aktivitását váltja ki a VTA-ban [34, 35] és a SN-ban [36] is. Az úgynevezett tegmentalis mesopontin régió a burst aktivitás mellett a populációs aktivitást is modulálja [37]. A STN modulálja, általában növeli a SN DA-erg neuronjainak burst aktivitását [38]. A PFC stimulációja szintén a VTA DA-erg sejtjeinek burst aktivitását indukálja [39-41]. NMDA lokális alkalmazása a középagyban in vivo növeli [42, 43], ugyanakkor in vitro nem váltja ki a DA-erg sejtek burst aktivitását [44, 45]. A laterodorsalis tegmentumot (LTDg) inaktiválva a glutamáttal nem váltható ki burst aktivitás a DA-erg neuronokon, de a populációs aktivitás épségben marad [46]. Ezek alapján az NMDA in vitro tapasztalt hatástalansága valószínűleg az LTDg afferensek sérülésének tudható be [22, 46]. Összességében azt mondhatjuk, hogy a főként a VP-ból érkező GABA-erg rostok az inaktív → „single-spike” átmenetet, a glutamáterg - főként a PPTg-ből érkező rostok a „single-spike” → burst átmenetet határozzák meg [22], míg a laterális mesopontin tegmentalis régió kimenete mindkettőt [37]. A DA felszabadulása nem csak a DA-erg sejtek aktivitásán keresztül befolyásolható, hanem a DA-erg szinaptikus és extraszinaptikus varikozitásokon található receptorokon keresztül is. Az autoreceptoriális szabályozás a preszinaptikus D2 DA receptorokon keresztül valósul meg, melyeknek aktiválása csökkenti a DA felszabadulást, sőt a DA-erg neuronok szómáján lévő D2 DA autoreceptorokkal együtt gátolja a DA szintézist is (ez utóbbi a DA-erg neuronok tüzelési mintázatára is hatással van) [47, 48]. A heteroreceptoriális szabályozásban glutamát, GABA, acethylcholin és szerotonin receptorok is részt vesznek. [49-54]. A preszinaptikus receptorok mellett a DA felszabadulásának lokális szabályozásában a DA visszavételének is lényeges szerepe van. Ezért a folyamatért a központi idegrendszerben
általában
a
preszinaptikus
membránban
megtalálható
DA
transzporter (DAT) a felelős [55]. A membránpotenciál, és a különböző ionáramok 9
és attól részben függetlenül a preszinaptikus membránon található receptorok is jelentősen befolyásolhatják a DAT működését [56-58], továbbá olyan elterjedt pszichostimulánsok is, mint a kokain vagy az amfetamin részben a DAT-on keresztül fejtik ki hatásukat [59]. A fentebb ismertetett szabályozási tényezők alapján a striatumban egy hosszan tartó úgynevezett tónunos és egy tranziens fázisos DA szintet (felszabadulást) különíthetünk el [21, 22].
A tónusos DA szint elsősorban a
preszinaptikus és extraszinaptikus receptorokon, a lebontási folyamatokon és a DAerg neuronok populációs aktivitásán keresztül szabályozott [34], változása lassú, órákban, napokban mérhető. Ezzel szemben a fázisos DA felszabadulást a DA-erg sejtek burst aktivitása eredményezi [34] és a DAT szabályozza. Ez utóbbinak fontos szerepe van a fázisos felszabadulás térbeli és időbeli korlátozásában 6, vagyis abban, hogy a fázisos jel - szemben a tónusos DA szinttel - a szinaptikus résre, illetve annak környezetére lokalizálódik, és időtartalma milliszekundumos nagyságrendben mérhető. További különbség a kettő között a DA koncentrációja: a tónusos DA szint a striatumban nM-os [61], míg a fázisos DA szint µM-os, sőt akár mM-os nagyságrendben mérhető [62, 63]. A tónusos DA koncentráció szerepe elsősorban a fázisos DA-ra adott válasz amplitúdójának, hatáserősségének kialakítása, a DA-erg sejtek „besorozhatóságának” biztosítása [35]. A fázisos DA felszabadulás pedig a biológiailag releváns stimulusokhoz köthető (lásd később), a posztszinaptikus hatásokért főként ez a felelős [21, 22, 64].
1.2.3.
Dopamin receptorok és tulajdonságaik A DA receptorok hét transzmembán egységből felépülő G-fehérje kapcsolt
receptorok
[65-67].
Alapvetően
öt
fajta
(D1-D5)
DA
receptort
tudunk
megkülönböztetni egymástól, melyek további két nagy csoportra (D1 és D2 csoportok) oszthatóak [65-69]. A D1 DA receptorok csoportjába a D1 és a D1b/D5, míg a D2 DA receptorok csoportjába a D2, D3 és D4 receptorok tartoznak. Az egy 6
Olyan agyterületeken ahol nincs/vagy kevés a DAT (lásd példáusl PFC), a fázisos dopamin felszabadulás nem csak lokálisan, de az extracelluláris tér nagyobb részében meg tudja növelni a DA szintet, ami így az extraszinaptikusan elhelyezkedő D1 receptorokon is tud hatni. Ezeken a területeken sokszor a noradrenalin transzporter (NET) a DA visszavételért felelős [60].[60] Moron JA, Brockington A, Wise RA, Rocha BA, Hope BT. Dopamine uptake through the norepinephrine transporter in brain regions with low levels of the dopamine transporter: evidence from knock-out mouse lines. J Neurosci. 2002;22:389-95.
10
családba tartozó receptorokat kódoló génszakaszok nagyfokú homológiát mutatnak egymással. A két csoportot, és azon belül is az egyes receptorokat a fehérjeszerkezetük, jelátvitelük és az elhelyezkedésük alapján tudjuk elkülöníteni egymástól [66, 67, 70]. A D1 csoportba tartozó receptorokra jellemző, hogy elsősorban a Gs G-proteinen keresztül növelik a ciklikus adenozin-monofoszfát (cAMP) szintet, ezen keresztül - többek között – proteinkináz A-t (PKA) aktiválva. Másik lehetséges fő jelátvitel a Gq G-proteinen keresztül aktivált foszfolipáz C inozitol-trifoszfát (PLC-IP3) útvonal, amelynek egyik fő targetje a proteinkináz C (PKC) nevű foszfokináz. A D2 csoportba tartozó receptorok fő jelátviteli jellemzője, hogy a Gi G-proteinen keresztül csökkentik a cAMP-szintet, és így a PKA-aktivitást. Eltérés mutatkozik a két receptorcsalád között - de a csoporton belül is - nem csak a jelátviteli útban, de abban is, hogy a DA valamint más DA agonisták illetve antagonisták affinitása mekkora az egyes receptorokhoz. Ebből a szempontból talán a legfontosabb, hogy a DA affinitása D2 típusú DA receptorokhoz általában többszöröse a D1 típusú receptorokhoz viszonyítva [66, 67, 71]. A legnagyobb mennyiségben az idegrendszerben a D1 típusú receptorok találhatóak meg. Patkányban, a D1 csoportba tartózó DA receptorok a legnagyobb koncentrációban a dorsalis striatum (CPU), a NAC, a tuberculum olfactorium 7, a globus pallidus pars interna (patkányban entopeduncularis nucl.) és a SN pars reticulata területén találhatóak meg, míg közepes mennyiségben a kéreg bizonyos területein (például prefrontalis, entorhinalis, cingularis, parietalis cortex), a VP-ban, substantia innominatában, AMY-ban, HPC-ban, septalis magvakban, thalamusban és bizonyos hypothalamicus magvakban [71-76]. A D2 csoportba tartozó DA receptorok a D1 típusú receptorokhoz hasonlóan a tuberculum olfactorium, a CPU, a NAC, továbbá azoktól eltérően a hypophysis területén fordulnak elő nagy mennyiségben. Közepesen sok D2 típusú receptort tartalmazó agyterületek nagyrészt átfedést mutatnak a D1 típusú receptorok közepes előfordulási területeivel. Talán csak bizonyos mesencephalicus struktúrákat kell kiemelnünk, ahol D1 típusúak nem, csak D2 típusúak fordulnak elő. Ide tartozik a VTA, a SN pars compacta, a locus coeruleus és a dorsalis raphe magvak. [71, 75, 77-80]. Az újabban felfedezett receptorok közül D1 csoporton belül a D1b/D5 receptorok főként a HPC-ban fordultak elő [81, 82]. A D2 csoporton belül a D3 receptorok elsősorban a 7
A NAC és a tuberculum olfactorium együttesen alkotják a ventralis striatumot, bár egyes kutatók a CPU dorsomedialis részét is ide sorolják.
11
tuberculum olfactorium, a NAC, a Calleja-szigetek és az archicerebellum területén [83], míg a D4 receptorok főleg patkányok frontalis és parietalis kérgében, valamint a NAC, a CPU, SN pars compacta és a HPC területén találhatóak meg [84-86]. A DA receptorok stimulációja rövid és hosszú távú változásokat indukál az idegrendszerben. A D1 és a D2 DA receptorok is modulálják a membránban található ioncsatornák és ionpumpák működését, így befolyásolva a membránpotenciált [66, 67, 87-94]. Az ioncsatornákon és a membránreceptorokon létrejövő hatás általában a PKA és/vagy a PKC úton, a fehérjék foszforilációján, illetve defoszforilációján keresztül jön létre [95]. A DA modulátor szerepe tükröződik abban a jelenségben, ahogy állapotdependens módon szabályozza az NAC neuronok membránpotenciálját: a DA a membrán depolarizáltsági állapotának mértékétől függően lehet serkentő vagy gátló hatású a D1 DA receptorokon keresztül [96]. A DA mint neuromodulátor módosíthatja más transzmitterek hatásait, szignáltranszdukciós útvonalait azok receptoraival összekapcsolódva, heterodimereket képezve [65]. A rövid távú hatások mellett a DA-nak igen jelentős hosszú távú, a szinapszisokat, sőt akár a sejt egészét is érintő hatásai is vannak [97-100]. A DA receptorok stimulációja hatással van a neuronok c-Fos-expressziós szintjére, melyen keresztül azok hosszú távú génexpresszióját is befolyásolhatja [101-104]. A DA a szinaptikus plaszticitásban is hasonló módon fejti ki hatását [105]. Számos agyterületen bizonyították, hogy a DA receptorok szerepet játszanak az LTP és/vagy az LTD kialakulásában. A D1 DA receptorok
aktivációja
kitüntetett
szerepet
játszik
a
hippocampalis
LTP
kialakulásában [106-108], és befolyásolja a striatumban illetve a PFC-ben a LTPképződést [109, 110]. A striatumban a D1 és D2 DA receptorok aktivációja szükséges a LTP és a LTD kialakulásához, vagyis a szinaptikus átépüléshez [111].
1.2.4.
A dopamin funkcionális jelentősége A központi idegrendszerben felszabaduló DA-t számos fontos - egymástól
sok esetben nem teljesen független - funkcióval kapcsolatba hozták az elmúlt évtizedekben [64, 112-116]. A DA - bár szerepe alapvetően agyterületfüggő jelentősen befolyásolja a motivációs folyamatokat. Az összetett konszummatív magatartás, illetve a testsúlyszabályozás zavarához vezet a laterális hypothalamus desmethylimipraminnal (DMI) kombinált, iontoforetikus 6-hidroxidopaminos (612
OHDA) léziója 8, amely hypophagiát, hypodipsiát, testsúlycsökkenést (LHszindróma), valamint víz- és ozmoregulációs zavart indukál [117, 118]. A kialakult hatás függ a 6-OHDA dózisától, a kezelés súlyos esetben aphagiához, adipsiához és végül a kísérleti állatok halálához vezethet [117, 118]. Hasonló tüneteket eredményez a globus pallidus, az AMY és a lateralis preopticus area dopaminerg elemeinek szelektív 6-OHDA-os léziója [117, 119-123], amely az infralimbicus PFC-ben is a táplálékfelvétel és a testsúlyszabályozás zavarát hozza létre [124]. Az AMY-ban végzett léziós kísérletek megmutatták, hogy a fenti tünetek megjelenése elsősorban nem a DA mennyiségének abszolút értékétől függ, hanem sokkal inkább a DA és a noradrenalin arányától: a DA túlsúly hyprephagiához, hyperdipsiához és elhízáshoz, míg a noradrenalin túlsúly a már említett LH-szindrómához vezet [122, 125]. A mozgások kivitelezésének súlyos deficitjét 9 eredményezi a SN DA-erg sejtjeinek pusztulása, illetve az azokból kiinduló, elsősorban a CPU-ban és a globus pallidusban végződő DA-erg pályák (NSDR) sérülése (Parkinson-kór, parkinsonos tünetek) [119, 120, 126, 127]. Ugyanakkor a Parkinson-kór rendszerbetegség, nem csak a NSDR, és így a motoros funkciók érintettek, hanem az MLDR/MCDR is, amely kognitív tünetek megjelenésében nyilvánul meg a Parkinsonos betegekben [128].
Az AMY-t és a globus pallidust beidegző dopaminerg rostok egyoldali
léziójának hatására a kísérleti állatokban ellenoldali szenzoros neglekt alakul ki, melynek során az állat nem, vagy csak hosszú latenciával és csökkent intenzitással reagál olyan ingerekre, melyek normálisan (tehát a kontroll állatokban és a nem neglektes oldalon) magatartási választ váltanak ki 10
[117, 119, 120]. A globus
pallidus (GP) területén végzett szelektív 6-OHDA-os lézió a konszummatív magatartás és a motoros zavarok, illetve a szenzoros neglekt mellett tanulási zavarhoz is vezet, ugyanakkor, míg az előbbi kettőt valószínűleg a NSDR, addig az utóbbi kettőt a MLDR léziója okozza [117, 120]. Általánosan elfogadott, hogy a VTA által beidegzett agyterületeken, elsősorban a NAC területén felszabaduló DA pozitív megerősítő, vagyis jutalmazó hatású. Általában olyan agyterületeken váltható ki elektromos öningerlés, melyek direkt vagy indirekt módon fokozzák a ventralis tegmentalis area (VTA) DA-erg neuronjainak aktivitását [129]. Magában a VTA-ban A DMI előkezelés a noradrenerg elemek lézióját megakadályozza. A Parkinson-szindróma motoros tünetei (a teljesség igénye nélkül): hypokinézis, bradykinézis, nyugalmi tremor, a mozgások indításának nehézsége, általános mozgásszegénység, összefoglalva azt mondhatjuk, hogy a motoros rendszer, és így a magatartás egy általános gátlási állapotban van. 10 Ezzel tulajdonképpen teljesíti a percepciós zavar kritériumait. 8 9
13
is kiépíthető elektromos öningerlés, amely fokozza az innen kiinduló MLDR által beidegzett agyerületeken a DA metabolitjainak szintjét, és amely jelentősen csökkenthető a DA-erg elemek 6-OHDA-os léziójával [130]. A DA direkt és indirekt agonistáival kiépíthető kémiai önadagolás és helypreferencia kísérletek jelzik, hogy a DA nem egyszerűen jutalom, hanem pozitív megerősítő hatású is [131]. A teljesség igénye nélkül: A NAC-ben - elsősorban annak shell régiójában - kémiai önadagolás építhető ki a DA visszavételét gátló és felszabadulását növelő amfetaminnal [132, 133], illetve D1 és D2 DA receptor agonisták ekvimoláris keverékével [134]. Ugyanitt
a lokálisan alkalmazott amfetamin [135] illetve a D1 DA receptor agonista SKF38393 és a D2 receptor agonista Quinpirol [136] is helypreferenciát vált ki. A NAC-be injektált 6-OHDA megszünteti a i.v. kokain által kiváltott kondicionált helypreferenciát [137]. Önadagolás kiépíthető a PFC-ben is a DA visszavétel gátló kokainnal [138, 139]. Az AMY centrális magjában található D1 illetve D2 DA receptoroknak is fontos szerepe van a morfin kiváltotta helypreferencia modulálásában [140, 141]. Ezen kísérletek alapján az is világossá vált, hogy a DA nem csak a motivációs, hanem a tanulási folyamatokat is befolyásolja. A Wolfram Schultz által végzett elektrofiziológiai vizsgálatok igen elegáns kísérleti bizonyítékai annak, hogy a DA-erg sejtek fázikus burst aktivitása miként képezi a tanulás biológiai szignálját. A mesencephalicus DA-erg sejtek tüzelési mintázata alapján azok fázikus aktivitása az elvárt és a kapott jutalom közötti predikciós hibát tükrözi [3, 64, 142]. Ez azt is jelenti, hogy a DA-erg sejtek feladata nem általánosan a jutalom jelzése, hanem sokkal inkább a váratlan jutalom szignálása. A tanulási folyamat során a fázikus DA szignál fokozatosan és aszimptotikus jelleggel - tehát amíg egy bizonyos egyensúly be nem áll - a jutalomról a kondicionált stimulusra „transzferálódik át” [142]. A DA-erg sejtek fázikus burst aktivitásának amplitúdója (populációs szinten) a jutalom megjelenésekor a jutalom nagyságának és váratlanságának (tehát a meg nem jelenés valószínűségének) szorzatával arányos [143]. A jutalom elhagyása a DA-erg sejtek aktivitásának gátlását eredményezi [64, 142]. A jutalmat előrejelző kondicionált stimulus hatására jelentkező burst aktivitás a jutalom valószínűségének és nagyságának szorzatával arányos 11 [143]. Az averzív ingerekre a DA-erg sejtek általában aktivitás csökkenéssel válaszolnak [142]. A kondicionált stimulus és a jutalom között esetlegesen megjelenő fokozatos,
11
Mondhatnánk azt is, hogy a jutalom várható értékének becslésével arányos.
14
folyamatosan növekvő populációs aktivitás a várható jutalom bizonytalanságával arányos [143], melynek szerepe valószínűleg a bizonytalanul jelentkező jutalomra irányuló fokozott figyelemi válasz kialakításában van [143]. A DA tanulási folyamatokban játszott szerepét a mesencephalicus DA-erg neuronok elektrofiziológiai vizsgálata mellett széles körűen bizonyították különböző agyterületeken, és eltérő magatartási paradigmákban. Elsősorban a fokozott fázikus és részben a populációs aktivitás eredményeként felszabaduló DA-nak igen fontos szerepe van a kondicionálások során képződött rövid távú memória hosszú távú rögzülésében („stamped in”) [112]. Több agyterületen is bizonyították, hogy a DAnak, illetve receptorainak fontos szerepe van a térbeli [106, 144-148] és az elhárító [149-151] tanuláshoz kapcsolódó konszolidációs folyamatokban. A NAC és a basolaterális AMY DA receptorai az instrumentális tanulásban is fontos szerepet játszanak [152-154]. A Morris-féle úsztatási teszt (MWM) szignalizált formájában a nucleus caudatusba injektált indirekt DA agonista amfetamin elősegíti a memóriakonszolidációt [145, 146]. A nucleus caudatusban az amfetamin és a Quinpirol is elősegítik a kondicionált emocionális válasz tanulásához kapcsolt memóriakonszolidációt [155]. A NAC és a centrális AMY DA receptorai is szükségesek a pavlovi tanuláshoz, illetve ehhez kapcsolódóan a pavlovi kondicionált megközelítő válasz kialakulásához [153, 156-158]. A drogaddikció kialakulásában lényeges inger-válasz (S-R, habit) tanulásban elsősorban a NSDR és az általa beidegzett CPU szerepét igazolták [159, 160]. A NAC shell régiója a kondicionált ízaverzió kialakulásában, annak konszolidációs folyamataiban is érintett: a D1 DA receptor antagonista SCH39166 lokálisan adva gátolja [161], míg az amfetamin elősegíti azt [162]. Ezen eredményekből megközelítőleg azt vonhatjuk le következtetésképpen, hogy a DA a ventralis striatum (főleg NAC), az AMY és a HPC területén az intrumentális és a térbeli tanulásban, valamint a stabil inger-inger (S-S) kapcsolatok kialakulásában vesz részt, míg a CPU-ban elsősorban az instrumentális tanulásban és a stabil inger válasz (S-R) kapcsolatok kialakulásában játszik szerepet. A tanulási folyamatok befolyásolása mellett a DA-nak a figyelem szabályozásában, illetve ehhez kapcsolódóan a releváns ingerek szűrésében és a stratégiaváltásban is lényeges szerepe van. A DA a PFC-ben modulálja - szűkiti vagy tágítja - a munkamemóriát és így a kéreg alatti területekhez menő információs csatornákat. Eszerint két fő állapot lehetséges: az egyik amikor egy inger 15
kiemelkedik a többi közül 12, és vezérli a magatartást, a másik pedig amikor szélesebb információs csatorna nyitott, több inger „verseng” a magatartás irányításáért, de egyik sem domináns. Előbbit a PFC-ben extraszinaptikusan megtalálható D1 DA receptorok hozzák létre, ez a rendszer alapállapota, míg utóbbit a PFC-ben szinaptikusan elhelyezkedő D2 receptorokhoz köthető, és jellemző rá, hogy átmeneti állapot, amely a fázikus DA felszabadulás esetén jelenik meg időlegesen [91]. A figyelem, és ehhez kapcsolódóan a magatartás-flexibilitás szabályozásában nem csak a PFC-ben, hanem a NAC-ben - elsősorbana fázisosan - felszabaduló DA-nak is jelentős szerepe van, a PFC felöl érkező bemenetet gátolja, míg a HPC felöl érkezőt erősíti, ezáltal a magatartási flexibilitást csökkentve, a stratégiaváltást gátolva [163]. Fontos megjegyeznünk, hogy a PFC felőli bemenet gátlása lehetséges, hogy nem teljes, mivel a PFC felől érkező releváns inger valószínűleg át tudja törni a gátlást a D1-es receptorok aktiválásán keresztül, amely az egyébként is erős bemeneti hatást tovább erősíti, míg a gyengét tovább gyengíti 13 [164, 165].
1.3.
1.3.1.
A ventralis pallidum
A ventralis pallidum felépítése és kapcsolatai
Az egyes agyterületek egymástól történő elkülönítése alapvetően a strukturális, felépítésbeli jellemzőik (ebben benne foglaltatik a sejtszintű és a molekuláris felépítés is), és az összeköttetéseik alapján történik. Végső soron a funkcionális különbségek is alapvetően erre vezethetőek vissza. Az egyes - általában szomszédos - agyterületek között strukturális jellemzőiket tekintve fontos átfedések lehetségesek, egy-egy lokális mikrohálózat általában nem respektálja a határokat. Ez érvényes a bazális előagyi struktúrákra is [166], melyek közül az egyik az általunk vizsgált VP, amelyet Heimer és Wilson írt le 1975-ben, mint a globus pallidus ventralis, subcommissuralis extenzióját [18]. A VP a ventralis striatopallidalis A PFC-ben felszabaduló dopamin a domináns környezeti inger hatását felerősíti, míg a hátteret, vagyis a zajszerűen jelentkező, gyengébb stimulusokét elnyomja. Ez a szűrési mehanizmus az állatok perszeveratív magatartásához, vagyis a magatartási flexibilitás csökkenéséhez vezet. 13 Receptoriális mechanizmus szintjén lásd „Dopamin receptorok és tulajdonságaik” című fejezetet. Ez a mechanizmus a PFC-ben felszabaduló dopaminhoz hasonló hatást hoz létre, a jel-zaj arányt növeli. 12
16
rendszer, az úgynevezett „extended AMY” és a basalis előagyi nagy cholinerg neuronrendszer találkozásánál helyezkedik el [166, 167]. A VP-ra jellemző, hogy a környező
agyterületekhez
immunoreaktivitása [168].
képest
nagy
a
P-anyag
(SP)
és
enkefalin
A VP fő bemenetét a NAC-ből érkező GABA-erg,
neurotenzinerg, SP-erg és enkefalinerg rostok képezik [169-171]. A VP-on belül alapvetően
ventromedialis
és
dorsolateralis
alrégiót
különíthetünk
el.
A
ventromedialis VP jellegzetessége a nagy neurotenzin receptor és SP receptor sűrűség, míg a dorsolateralis VP jóformán csak SP receptorokat tartalmaz [168]. A két terület be-, illetve kimeneteit tekintve is jelentősen eltér egymástól. A NAC shell régiója szinte kizárólagosan a neurotenzinben gazdag ventromedialis, míg a core régiója elsősorban a dorsolateralis VP-ba küld rostokat [172]. A VTA medialisabb területei elsősorban a ventromedialis VP-t, míg lateralisabb, a SN-hoz közelebb eső részei főleg a dorsomedialis VP-t idegzik be [19]. A SN viszonylag kevés rostot küld VP-ba, elsősorban annak dorsomedialis részébe [19]. A VP kapcsolata
a
mesencephalicus DA-erg magokkal nem egyirányú. A ventromedialis VP GABA-erg rostokat küld a VTA-ba [173, 174], míg a lateralis, neurotenzinszegény VP-ból kiinduló rostok inkább a SN medialis részében, illetve a STN-ban végződnek [174]. Az utóbbi, a lateralis VP-ból kiinduló rostok ventralis része a SN pars compactáját, míg dorsalis része ennek pars reticularisát idegzi be [175]. Mind a két alrégió küld GABA-erg rostokat a mediodorsalis thalamusba, bár a ventromedialis régióból kiinduló beidegzés valamivel erőteljesebb [176, 177]. További különbség, hogy a ventromedialis VP főleg a lateralis hypothalamus medialis részeit idegzi be, ezzel szemben a dorsolateralis VP elsősorban a dorsomedialis STN-t [175]. A VP-ot a NAC illetve a VTA mellett az AMY centralis, medialis és basomedialis magjaiból [178], a középvonali thalamus magokból [178], a STN-ból [179], sőt a PFC-ből [180, 181] érkező glutamáterg rostok is beidegzik. A VP kimenő rostjai számos más agyterületet is elérnek a fentebb már említettek mellett: a telencephalon területén a PFC-t, a lateralis entorhinalis kérget, a NAC-t, az AMY-t illetve a lateralis septumot [175] (1. ábra). A diencephalon területén a VP beidegzi a lateralis hypothalamust, a mediodorsalis thalamust, a lateralis habenulát, a thalamus reticularis magját, a dorsomedialis STN-t, míg a mesencephalonban a raphe magokat és a locus coeruleust is [175]. A dorsalis striatalis rendszerhez hasonlóan - ha nem is annyira kifejezetten - a VP bemenetei és kimenetei jelentős topográfiai organizációt mutatnak [172, 175]. 17
A VP területén szövettani [182], és elektrofiziológiai [183] vizsgálatok alapján eddig három sejttípus azonosítottak: a bazális előagyi magnocelluláris cholinerg rendszer sejtjeihez hasonló nagy cholinerg kimeneti neuronokat, a GABAerg kimeneti neuronokat és a GABA-erg interneuronokat. A GABA-erg kimeneti neuronokra jellemző a kissé depolarizált membrán, a spontán tüzelés, míg a cholinerg neuronokra a hyperpolarizáltabb membrán és a spontán tüzelés hiánya [183]. A cholinerg neuronok mérete jellemzően nagyobb a kimeneti GABA-erg neuronokénál. Kimutatták, hogy a medialis VP rostralis részén található kimeneti GABA-erg neuronok elektrofiziológiai tulajdonságaikat tekintve inkább a NAC shell régiójának tüskés GABA-erg neuronjaira hasonlítanak, míg a medialis VP caudalis részén, és a lateralis VP területén található GABA-erg neuronok ezektől jól elkülöníthetőek 14 [184]. A VP fő kimeneti GABA-erg neuronjainak ez utóbbiak tekinthetőek. A VP korábban már ismertetett összeköttetései mellett a ki- és bemeneti kapcsolatokat tekintve kifejezetten a cholinerg neuronokra vonatkozó adatok is rendelkezésünkre állnak. A VP nagy cholinerg neuronjait a NAC és az AMY közvetlenül is beidegzi [185, 186], míg azok elsősorban az AMY és agykéreget területére küldenek rostokat [187-189].
14
A medialis (ventromedialis) VP rostralis és caudalis része köszötti határnak a Bregmán áthaladó frontalis „nulla” sík tekinthető.
18
1. ábra Az ábrán a VP és a basalis ganglionok ventralis rendszerének, a bevezetésben említett legfontosabb funkcionális kapcsolatait ábrázoltuk. Piros színnel jelöltük a glutamáterg (Glu), feketével a GABA-erg (GABA), kékkel pedig a DA-erg (DA) pályákat. A cholinerg, peptiderg és egyéb rostokat nem tüntettük fel. A nyilak vége az adott pálya végződési területét jelöli. Az ábrán látható, hogy a basalis ganglionok rendszerén belül a VTA dopaminerg neuronjainak egyik legfontosabb szabályozója a VP, míg előbbi agyterület elsősorban a NAC területét idegzi be. A NAC fő kimenete a VP, ezzel pedig egy igen fontos körkapcsolat jön létre. A másik lényeges körkapcsolat a NAC-VP-mediodorsalis thalamus-PFC kapcsolatrendszer. A szakirodalomban általában a NAC-VP kapcsolatra csak a fentebb említett körkapcsolatok soros részeként tekintenek, ugyanakkor fontosnak tartjuk azt, hogy a PFC-AMY-NAC-VTA illetve a PFC-AMY-VP-VTA egy-egy párhuzamos, de egymással szoros kapcsolatban lévő rendszert is képeznek.
19
1.3.2.
A ventralis pallidum és a dopamin
A VP DA-erg afferentációját nagyrészt a VTA, kisebb részt a SN adja [19]. A mikrodialízissel mért DA koncentráció a VP-ban 0,5-1,5 nM körüli érték [190, 191]. A VP területén a D1 és a D2 DA receptorcsaládhoz tartozó receptorokat is kimutatták autoradiográfia [192, 193] illetve immunhisztokémia [194, 195] segítségével. A VP-ban a D1 illetve a D2 DA receptorcsaládba tartozó receptorok aránya 8:1, vagyis az előbbinek lényegesen nagyobb a denzitása [192]. A D2 DA receptorok elhelyezkedéséről a VP-on belül elektronmikroszkópos adatok alapján tudjuk, hogy elsősorban preszinaptikusan, méghozzá a NAC-ből jövő GABA-erg rostokon helyezkednek el, de kisebb számban megtalálhatóak posztszinaptikusan a VP kimeneti sejtjein, valamint interneuronjain is [196]. A VP-ban a VTA-ból érkező DA-erg rostokon kifejezetten kevés D2 autoreceptor található [196]. A D1 DA receptorok elhelyezkedéséről a VP-on belül igen kevés, és csak áttételes információ áll rendelkezésünkre. Eszerint a D1 DA receptorok a D2 receptorokhoz hasonlatosan pre- és posztszinaptikusan is megtalálhatóak [104, 197, 198]. A D1 illetve D2 DA receptorok jelenlétét a VP-ban elektrofiziológia segítségével is igazolták: a lokálisan alkalmazott SKF38393 majdnem kizárólagosan csökkentette a sejtek aktivitását, míg a Quinpirol az esetek többségében növelte azt [199]. A vizsgálat során alig volt olyan neuron, amely mindkét agonistára reagált, ezzel azt sugallva, hogy a D1 illetve a D2 receptorok eltérő sejtpopuláción helyezkednek el [199]. A szisztémásan alkalmazott agonisták hatása ellentétes volt: az SKF38393 az esetek többségében aktivációt, míg a Quinpirol gátlást eredményezett [200]. A DA lokális alkalmazására átlagosan a sejtek fele reagál, a legtöbbször aktivitáscsökkenéssel, és ritkábban -növekedéssel [199, 201, 202]. A VP-on belül a DA szintjének szabályozása igen bonyolult, számos receptor, neurotranszmitter részt vesz benne. A GABAa antagonista picrotoxin és a GABAb antagonista phaclofen is megközelítőleg megduplázta a DA szintet a VPban [203]. A lokálisan és a VTA-ban alkalmazott NMDA és AMPA is növelik a DA szintet a VP-ban [204]. A VTA ingerlésekor a VP-ban feszabaduló DA csökkenti a sejtaktivitást, és ezt a hatást gátolja a lokálisan adott µ-opiát agonista DAMGO és a κ-opiát agonista U50488 [205]. Fontos hatása van a VP-ba juttatott SCH23390-nek és Sulpiridnek, mivel - bár speciális, úgynevezett „alkoholpreferáló” patkányokon előbbi hatszorosára, utóbbi kétszeresére emeli a DA szintet [191]. A VP-ban 20
felszabaduló DA-nak lényeges hatása, hogy modulálja a VP sejtjeinek GABA-ra és glutamátra adott válaszait, méghozzá az esetek többségében gyengíti azokat [206, 207].
1.3.3.
A ventralis pallidum funkciói
A VP-ot sokáig pusztán a NAC átkapcsoló-állomásának, az accumbalis információ motoros magok felé történő fő közvetítőjének tekintették [208]. Valószínűleg ebből kifolyólag, a legtöbb információ a VP motoros, főként lokomotoros aktivitásban játszott szerepéről áll rendelkezésünkre [209-214]. Ma már tudjuk, hogy a VP szerepe sokkal összetettebb, mivel szerves részét képezi az úgynevezett motivációs-limbicus körnek, amely a külső környezeti ingereket illetve a belső homeosztatikus információkat integrálja, és kialakítja az adaptív motoros választ [215-217]. A VP-nak a motivációs kör részeként kulcsfontosságú szerepe van a hedonikus válaszok kialakításában [218], emellett pozitív korreláció állapítható meg a táplálék hedonikus értéke és a VP tüzelési frekvenciája között [219]. A VP-ba mikroinjektált GABAa antagonista bicucullin növeli, míg az agonista muscimol és a D1 antagonista SCH23390 csökkenti a szukróz-oldat fogyasztását [220]. A muscimol nem csak a konszummatív magatartást befolyásolja, hanem erőteljes averzív ízreaktivitást is indukál [220]. A VP tanulási folyamatokban betöltött szerepéről igen keveset tudunk. Ismert, hogy a VP lidokainos inaktivációja a térbeli munkamemória deficitjét eredményezi radiális labirintusban [221]. A VP-ba injektált enkefalin rontja a munkamemóriát a mediodorsalis thalamusba menő GABA-erg rostokon keresztül [222]. Passzív elhárító szituációban a heparin glükózaminoglikán, biglikán és a chondroitin szulfát C is elősegítik a memóriakonszolidációt, valószínűleg elsősorban a VP nagy cholinerg neuronjain keresztül [223, 224]. A pavlovi tanulás során a VP sejtjei válaszolnak mind a nem kondicionált stimulus (US), mind az azt jelző kondicionált stimulus megjelenésére (CS+), ugyanakkor míg előbbi egy stabil populációs választ indukál, addig utóbbira a tanulás folyamán fokozatosan növekedő majd stabilizálódó populációs aktivitás a jellemző [225]. A VP-ban felszabaduló DA-nak elsősorban a motivációs folyamatokban ismert és bizonyos pozitív megerősítési sejthető a szerepe. Kimutatták, hogy VP-ban 21
elektromos öningerlés építhető ki [226], melyet szisztémásan adott DA antagonisták csökkentenek [227]. A VP excitotoxikus léziója gátolja az amfetamin kiváltotta helypreferencia kialakulását (akvizíció), azonban a már kialakult helypreferencia előhívását nem befolyásolja [228]. A VP-ba adott indirekt DA agonista kokain illetve amfetamin helypreferenciát váltanak ki [229]. A kokain indukálta helypreferencia kialakulását a VP 6-OHDA-os léziója megakadályozza [190]. Kimutatták, hogy a kokain többszörösére emeli a DA szintet a VP-ban [190].
22
2.
Célkitűzések
A bevezetőben említett információk alapján láthattuk, hogy a DA kulcsfontosságú szerepet játszik a tanulási, azon belül is a konszolidációs folyamatokban, ahogy azt igazolták többek között a PFC, az AMY, a CPU, a HPC és a NAC területén is. Ezen agyterületek mind közvetlen, vagy közvetett módon kapcsolatban állnak a VP-mal, amely jelentős beidegzést kap a VTA DA-erg neuronjaiból, elsősorban a MLDR útján. A VP területén a D1 és a D2 DA receptorcsaládba tartozó DA receptorok is megtalálhatóak. Ezen receptorokat eddig csak a lokomotoros/motoros aktivitás szabályozásában illetve bizonyos motivációs folyamatokban vizsgálták, ugyanakkor tanulási és memóriafolyamatokban játszott szerepükre vonatkozólag ismereteink még hiányosak. Jelen kísérleteinkben a VP DA receptorainak memóriakonszolidációban és a kialakult memória stabilitásában betöltött szerepének tisztázására törekedtünk, és ezért a következő vizsgálatokat végeztük: 1. A térbeli tanulási folyamatok vizsgálatára használt Morris-féle úsztatási tesztben vizsgáltuk, hogy miként befolyásolja a memóriakonszolidációt és a kialakult memória kioltással szembeni stabilitását: a) a VP-ba mikroinjektált D1 DA receptor agonista SKF38393, illetve b) a VP-ba mikroinjektált D2 DA receptor agonista Quinpirol. 2. A negatív megerősítéshez kapcsolódó tanulási folyamatok vizsgálatára alkalmazott
passzív
elhárító
szituációban
vizsgáltuk,
hogy
miként
befolyásolja a memóriakonszolidációt és a kialakult memória hosszú távú időbeli stabilitását: a) a VP-ba mikroinjektált D1 DA receptor agonista SKF38393, illetve b) a VP-ba mikroinjektált D2 DA receptor agonista Quinpirol. 3. Mindkét paradigmában, annak bizonyítására, hogy az SKF38393 által kiváltott hatások a D1 DA receptorcsalád receptorain, míg a Quinpirol által kiváltott hatások a D2 DA receptorcsalád receptorain jönnek létre, receptorcsalád-szelektív antagonistákat alkalmaztunk. Az előbbi esetben a D1 szelektív SCH23390-et, míg az utóbbi estben a D2 szelektív Sulpiridet használtuk.
23
4. A memóriakonszolidáció vizsgálatának feltétele, hogy a kísérleti állatok idegrendszerében kialakuljon a rövid távú memória, amely hosszú távon rögzülhet a konszolidációs folyamatok során. A Morris-féle úsztatási tesztben a paradigma felépítéséből adódóan meg tudtuk mutatni, hogy egy társítás után a kísérleti állatokban kialakul a rövid távú memória, ugyanakkor az egy társításos passzív elhárító tesztben erre nem volt lehetőségünk, így ennek kimutatására egy külön kísérletet végeztünk ez utóbbi kísérleti szituációban. 5. Ismert, hogy a VP-ba injektált indirekt DA receptor agonista kokain és amfetamin helypreferenciát vált ki, ugyanakkor a DA-ról, illetve a DA receptorok direkt agonistáiról nem áll rendelkezésünkre adat. Kísérleti eredményeink
értelmezése
szempontjából
fontosnak
tartottuk
annak
tisztázását, hogy az esetleges memóriakonszolidációt befolyásoló hatás mellett az általunk alkalmazott agonisták rendelkeznek-e közvetlen jutalmazó vagy büntető hatással. Ennek érdekében mindkét általunk alkalmazott agonista hatását megvizsgáltuk helypreferencia tesztben is.
24
3.
3.1.
Kísérleti módszertan
Kísérleti állatok Kísérleteink során 430 hím Wistar típusú patkányt használtunk (LATI,
Gödöllő), melyek átlagos testsúlya a kísérletek idején 280 - 320 g volt. Az állatok a műtétek megkezdése előtt 6-8 nappal Intézetünk állatszobájába kerültek, ahol 22±2°C–os hőmérsékletet biztosítottunk számukra. Az állatokat egyenként, különálló ketrecekben helyeztük el, számukra a természetes napszaknak megfelelő mesterséges megvilágítást alkalmaztunk: 12 óránként váltakozó ciklusban világos és sötét periódust biztosítottunk (06:00 és 18:00 órai kezdettel, a megfelelő sorrendben). Az állatok ad libitum fogyaszthattak vizet, valamint standard laboratóriumi rágcsálótápot (CRLT/N standard laboratóriumi rágcsálótáp, Charles River Laboratories, Budapest), és testsúlyukat folyamatosan ellenőriztük. A műtétek megkezdése előtt a patkányokat a kísérleteket végző személyek kezéhez szoktattuk (ún. „handling”), annak érdekében, hogy a mikroinjekciók beadása könnyen véghezvihető legyen a kézben tartott éber állatokon. A műtétek, illetve a kísérletek alatt az egyetemi (BA02/20008/2012), nemzeti (40/2013. (II. 14.) számú Magyar Kormányrendelet), és nemzetközi (European Community Council Directive, 86/609/EEC, 1986, 2010) standard állatetikai szabályoknak megfelelően jártunk el.
3.2.
Sztereotaxikus műtét A műtétek során a narkózis indukciójához és fenntartásához ketamin és
diazepam 4:1 arányú keverékét (Calypsol, 80mg/ttkg, Seduxen, 20mg/ttkg, Richter Gedeon Zrt.) használtuk intraperitoneálisan adagolva 2ml/ttkg dózisban. A sztereotaxikus technikával végzett műtét során rozsdamentes fém vezető kanülöket (22 gauge átmérőjű, 0,64 mm) implantáltunk bilaterálisan a VP fölé 0,5 mm-rel (2.ábra). A célstruktúra koordinátáit Paxinos és Watson sztereotaxikus agyatlasza alapján határoztuk meg, melyek a következők voltak: ML.: ± 2,2 mm, AP.: - 0,26 mm DV.: - 7,1 mm a sutura coronalis és sagittalis metszéspontjában található Bregma ponthoz viszonyítva [230]. A vezető kanülöket a koponyacsontba rögzített 25
rozsdamentes acél csavarok és fogászati akrilát segítségével rögzítettük. A kanülöket az eltömődés elkerülése érdekében 27 gauge (0,36 mm) átmérőjű steril dugókkal (mandrin) zártuk le, melyeket csak az anyagbeadás során távolítottunk el. Az állatok a műtétek során antibiotikum profilaxisban részesültek (G-penicillin). A kanülök implantációja után 7 napot hagytunk az állatok posztoperatív felépülésére. A magatartási kísérletek megkezdése előtt minden állatot neurológiai vizsgálatnak vetettünk alá, hogy meggyőződhessünk a szenzoros és a motoros funkcióik intakt voltáról.
2. ábra A műtétekhez használt sztereotaxikus készülék, illetve a készülékbe fogott állat.
26
3.3.
Az alkalmazott kísérleti anyagok
3. ábra A beadó kanül helyzete Paxinos és Watson (1986) sztereotaxiás atlasza alapján [230].
Kísérleteinkben a D1 DA receptor agonista SKF38393-at (Sigma-Aldrich Co.: R-(+)-SKF-38393 hydrochloride, S101, moláris tömeg 291,77 g/mol), alkalmaztuk három különböző dózisban: 0,1 µg (0,85 mM), 1,0 µg (8,56 mM) és 5,0 µg (42,84 mM) illetve a D2 DA receptor agonista Quinpirolt (Sigma-Aldrich Co.: Quinpirole hydrochlride, Q102, moláris tömeg 255,79 g/mol), szintén három különböző dózisban: 0,1 µg (0,98 mM), 1,0 µg (9,77 mM) és 5,0 µg (48,89 mM) . Mindkét agonistát fiziológiás sóoldatban (vehiculum) oldottuk fel. A kontroll állatok a vivőanyagot kapták az agonista mikroinjekciókkal azonos térfogatban. A D1 DA receptor agonista SKF38393 specificitásának vizsgálatára a szelektív D1 DA receptor
antagonista
SCH23393
(Sigma-Aldrich
Co.:
(R)-(+)-SCH-23390
hydrochloride, D054, moláris tömeg 324,24 g/mol) 5,0 µg (38,55 mM) dózisát használtuk, míg a D2 DA receptor agonista Quinpirol specificitásának vizsgálatára a 27
D2 DA receptor antagonista Sulpirid (Sigma-Aldrich Co.: (S)-(-)-Sulpiride, S7771, moláris tömeg 341,43 g/mol) 4,0 µg (29,29 mM) vagy 0,4 µg (2,93 mM) dózisát alkalmaztuk. Az antagonistákat fiziológiás sóoldatban (vehiculum) oldottuk fel, és ezt az oldatot mikroinjektáltuk a megfelelő kontroll csoport állatainak az antagonista injekciókkal azonos térfogatban. Az anyagokat minden esetben bilaterálisan 0,4-0,4 µl térfogatban injektáltuk a célterületre (3. ábra). Az SKF38393-mal végzett kísérleteink során a következő csoportokat alakítottuk ki: 0,1 µg D1ago: 0,1 µg SKF38393-at kapott állatok, 1,0 µg D1ago: 1,0 µg SKF38393-at kapott állatok, 5,0 µg D1ago: 5,0 µg SKF38393-at kapott állatok és kontroll: fiziológiás sóoldatot kapott állatok. A D1 DA antagonista SCH23390-vel végzett kísérletek során a következő négy csoportba osztottuk a patkányokat: D1ant: 5,0 µg SCH23390 + vehiculum kezelt állatok, D1ant + ago: 5,0 µg SCH23390 előkezelés után 1,0 µg SKF38393 kezelésben részesült állatok, 1,0 µg D1ago: vehiculum előkezelés után 1,0 µg SKF38393-at kapott állatok, kontroll: kontroll állatok, melyek két vehiculum injekciót kaptak. Az antagonista vagy a vehiculum beadása mindig 15 perccel az agonista vagy a vehiculum beadása előtt történt. A Quinpirollal végzett kísérleteink során a következő csoportokat alakítottuk ki: 0,1 µg D2ago: 0,1 µg Quinpirolt kapott állatok, 1,0 µg D2ago: 1,0 µg Quinpirolt kapott állatok, 5,0 µg D2ago: 5,0 µg Quinpirolt kapott állatok és kontroll: fiziológiás sóoldatot kapott állatok. Az D2 DA antagonista Sulpiriddel végzett kísérletek során a következő négy csoportba osztottuk a patkányokat: D2ant 1 vagy D2ant 2: 4,0 µg Sulpirid + vehiculum kezelt állatok vagy 0,4 µg Sulpirid + vehiculum kezelt állatok, D2ant + ago 1 vagy D2ant + ago 2: paradigmától függően 4,0 µg Sulpirid előkezelés után 1,0 µg Quinpirol vagy 0,4 µg
Sulpirid előkezelés után 0,1 µg
Quinpirol kezelésben részesült állatok, 1,0 µg D2ago vagy 0,1 µg D2ago: vehiculum előkezelés után paradigmától függően 1,0 µg vagy 0,1 µg Quinpirolt kapott állatok, kontroll: kontroll állatok, melyek két vehiculum injekciót kaptak. Az antagonista vagy a vehiculum beadása mindig 15 perccel az agonista vagy a vehiculum beadása előtt történt. A dózisok minden esetben az egyik oldalra történt mikroinjekciók dózisát jelentik, az állatok tehát összesen mindig az említett dózis kétszeresét kapták. Az anyagbeadás során a beépített vezető kanülökből eltávolítottuk a dugóként funkcionáló mandrinokat, majd a vezető kanülökbe illesztettük és vezettük be a beadó kanülöket bilaterálisan (külső átmérő 27 gauge, 0,36 mm), melyek 0,5 mm-el 28
nyúltak túl a vezető kanülökön, elérve a VP-ot, lehetővé téve ezzel a tizedmilliméterpontos célzást. A beadó kanült egy 20 cm hosszú polietilén csövön keresztül 10 µl-es Hamilton-fecskendőhöz csatlakoztattuk, mely az oldott anyagokat tartalmazta. A fecskendőt Cole-Parmer programozható, automata pumpa (Cole-Parmer, IITC, Life Sci. Instruments, California) működtette, melynek köszönhetően az oldatok 1 percen keresztül folyamatosan, egyenletes tempóban jutottak a célterületre bilaterális mikroinjekciók formájában. A beadást követően további 1 percig a vezető kanülökben hagytuk a beadó kanült a beadott anyag visszafolyásának megelőzése érdekében, majd eltávolítás után ismét mandrinnal zártuk le a vezető kanülöket. A mikroinjekciókat kézben tartott, éber állatokon végeztük.
3.4.
Magatartásvizsgálatok A magatartási teszteket minden esetben hangszigetelt és klimatizált
(hőmérséklet: 22±2 °C) kísérleti helyiségekben végeztük. A patkányok viselkedését az apparátusok fölé helyezett videokamera és videomagnó segítségével rögzítettük, és „Noldus EthoVisison Basic” program segítségével értékeltük ki (Noldus Information Technology B.V., Wageningen, Hollandia). Ezen program lehetővé teszi az általunk kijelölt területen és módon az állatok mozgásának digitális online vagy offline analízisét. A program segítségével többféle paramétert mérhetünk és elemezhetünk az állat viselkedésének minél részletesebb megismerése érdekében (megtett út, idő, sebesség, szögsebesség, belépések száma és latenciája stb.).
3.4.1. Morris - féle úsztatási teszt (MWM)
A Morris - féle úsztatási teszt a térbeli tanulási- illetve memóriafolyamatok tanulmányozására szolgál. A kísérletek során egy kör alakú, 150 cm átmérőjű és 60 cm falmagasságú medencét 40 cm-ig vízzel (23±1 °C) töltöttünk fel. A kör alakú úsztatót virtuálisan négy kvadránsra osztottuk, melyek közül az egyik kvadránsba (célkvadráns), a víz felszíne alá 2 cm-el egy 10x10 cm alapterületű, átlátszó műanyagból készült platformot helyeztünk el. A platform helye az egyes ülések során állandó volt. A vizet metilénkék festékkel színeztük meg annak érdekében, 29
hogy a platform az állatok számára ne legyen látható. A kísérlet során az állatokat minden esetben a medence fala mellé, fejjel a fal felé helyeztük be az apparátusba, innen úsztak a fix helyzetű platformra. Az állatok indításának helyét ülésenként változtattuk. A medence körül egyszerű geometriai alakzatokat ábrázoló fekete-fehér képeket, úgynevezett cue-kat helyeztünk el, melyek az állatok tájékozódását segítették. A kondicionálások megkezdése előtt (a 0. napon, 4. ábra) eltávolítottuk a platformot az apparátusból, és 90 másodpercig habituáltuk az állatokat a kísérleti berendezéshez, ami alatt mértük az állatok által megtett utat. Ezt követően 4 csoportra osztottuk az állatokat úgy, hogy az átlagosan megtett út tekintetében mindegyik csoport hasonló legyen. Az első nap során, a platform visszahelyezését követően, délelőtt kétszer úsztattuk az állatokat 1 perces különbséggel (1. kondicionálás, 2. kondicionálás). Ezt közvetlenül követte az oldatok mikroinjekciója. Az ülések közötti rövid időtartam a rövid távú memória kialakulásának kimutatására szolgált. A második nap délelőtt az előző naphoz hasonlatosan zajlott a kísérlet, az állatokat kétszer úsztattuk (3. kondicionálás, 4. kondicionálás) 1 perces különbséggel, és ezt azonnal követte az oldatok mikroinjekciója. A kondicionálások során (1.-4. kondicionálás) a platform megtalálásának idejét, vagyis a céltalálási időt (céltalálási latencia) mértük. A patkányok addig maradtak a medencében, amíg a platformot meg nem találták. Amennyiben valamelyik állatnak ez három perc (180 s) alatt nem sikerült, azt a kísérletvezető helyezte a platformra. A kondicionálásokat követően az állatok számára 1 perc állt rendelkezésre, hogy körülnézhessenek, és feltérképezhessék környezetüket. A harmadik nap délelőtt eltávolítottuk a platformot (platform nélküli úsztatás / kioltás), és az állatok 180 másodpercig úszhattak. Ekkor azt az időt mértük, mely során az állatok először keresztezték (megtalálták) a platform helyét (az ábrán ezt is céltalálási időnek/latenciának nevezzük). Ezen felül a platform nélküli úsztatás során mértük a célkvadránsban töltött időt, a célkvadránsba történő belépések számát, illetve azt, hogy az állat hányszor keresztezte az eltávolított platform helyét. Az első két paraméter az utóbbihoz viszonyítva nyilván sokkal gyengébben, de szintén jelezheti az állat megnövekedett prefernciáját a platform helyéhez illetve annak környezetéhez. A harmadik nap délutánján a platformot visszahelyeztük eredeti helyére, és ismét az állatok céltalálási idejét mértük. Az összes ülés során mértük az állatok átlagos sebességét (5. ábra).
30
4. ábra A Morris-féle úsztatási teszt folyamatábrája.
5. ábra A Morris-féle úsztatási teszt megjelenítése a Noldus Ethovision program által.
3.4.2. Passzív elhárító tanulás (PAV)
Kísérleteinkben
a
negatív
megerősítés
tanulási
folyamatainak
tanulmányozására szolgáló, egy társításos passzív elhárító tanulási paradigmát alkalmaztuk. A kísérleti berendezés egy 60x60x60 cm-es, felülről erősen megvilágított (100 W-os lámpa) szürke, és egy hozzá csatlakozó 15x15x15 cm-es sötét, kisebb méretű fedett dobozból áll, melynek aljába sokkoló rácsot építettünk (6. ábra). A két dobozt egy csapóajtó választotta el. Az apparátust minden egyes ülést követően kitisztítottuk. Az egyes ülések során az állatokat a nagyobb, megvilágított 31
doboz közepére helyeztük és azt mértük, hogy mikor lépnek be a kisebb, sötét dobozba (belépési latencia). Az egyes ülések maximális hossza 180 másodperc volt. A kondicionálást megelőzően az állatokat habituáltuk (7. ábra) a kísérleti berendezéshez (0. nap), melynek során szabadon mozoghattak az egész apparátus területén. Az ülés alatt a sötét kompartmentbe történő első belépés latenciáját mértük. A habituációt követően az állatokat 4 csoportra osztottuk úgy, hogy az egyes csoportokba tartozó állatok első belépési latenciájának átlaga csoportonként hasonló legyen. A kondicionálás során (1. nap), a sötét dobozba való belépés után a két doboz közötti nyílást gyorsan lezártuk, majd 3x1 s-ig 0,5 mA áramerősségű sokknak vetettük alá az állatokat. Azokat az állatokat kizártuk a kísérletből, amelyek 90 másodperc alatt nem léptek be a sötét kompartmentbe a kondicionálás ideje alatt (tudniillik ebben az esetben gyenge sokk esetében nem, vagy csak minimális mértékben lehet kimutatni a tanulást). A kondicionálás azonnal követte az oldatok mikroinjekciója. A kondicionálás után 24 órával (2. nap), 1 héttel (8. nap), illetve 2 héttel (15. nap) később végeztük a tesztelést (Teszt 1, Teszt 2, Teszt 3) (6.,7. ábra). A tesztek során az állatok a sötét dobozba való belépést követően nem kaptak áramütést és mikroinjekciót. A mérést a habituáció során akkor állítottuk le, amikor a behelyezést követően a 180 másodperc letelt, míg a kondícionálás és a tesztek során amikor a patkány mind a négy végtagja a sötét dobozban volt, vagy ha az állat túllépte a maximális 180 másodperces időtartamot. A passzív elhárító szituáció esetében a rövid távú memória kimutatására egy külön kísérletet terveztünk (8. ábra). Ennek során a műtött állatainkat a fenti eljáráshoz hasonlóan habituáltuk a kísérleti berendezéshez, majd a habituáció során mért megtett út alapján két csoportot alakítottunk ki közel megegyező átlaggal. Mindkét csoportot esetében a kondicionálás is a fentiek szerint zajlott egészen a sokkolással bezárólag. A sokkolás után, az első csoport állatai fiziológiás sóoldatot kaptak mikroinjekció formájában (ez tehát olyan volt, mint a szimpla kontroll csoport) a VP területére, míg a második csoport állatait 1 perc múlva visszahelyeztük az apparátus területére (visszahelyezett kontroll csoport), és a belépési latenciát mértük (1 perc utáni teszt). Ezt követően ezen visszahelyezett állatok is megkapták a fiziológiás sóoldat mikroinjekciót. 24 óra múlva mindkét állatcsoportot teszteltük (a Teszt 1-nek megfelelően).
32
6. ábra A passzív elhárító berendezés.
7. ábra A passzív elhárító tanulás folyamatábrája.
33
8. ábra A rövid távú memória kimutatása a passzív elhárító szituációban (csak az egyik csoportot helyeztük vissza 1 perc múlva).
3.4.3.
Helypreferencia teszt (CPP)
A helypreferencia teszt a különböző kémiai anyagok pozitív, illetve negatív megerősítő hatásának (jutalmazó vagy büntető) tanulmányozására szolgál. Az általunk használt open field alapú helypreferencia teszt megfelel a Hasenohrl és Huston által kidolgozott metodikának [231]. A helypreferencia teszteléséhez egy kör alakú, 85 cm átmérőjű, 40 cm magas falú kádat használtunk (kör alakú „open field” doboz). A sötétszürke apparátust virtuálisan négy egyenlő nagyságú kvadránsra osztottuk (az apparátus alján lévő vonalak ezt jelölték). Az állatok térbeli orientációját külső vizuális „jelek”, ún. „cue”-k segítették, amelyek az egész kísérletsorozat során konstans pozícióban voltak. Helypreferencia teszt során az apparátust 40 W-os izzóval közel homogénen világítottuk meg. A dobozt minden egyes állat után kitisztítottuk.
34
9. ábra A helypreferencia teszt folyamatábrája. A helypreferencia tesztet négy egymást követő napon végeztük (9. ábra). A kísérlet első napján az állatokat habituáltuk, minden állatot konstans pozícióban az apparátus közepére helyeztünk (10. ábra). Ezt követően az állatok 15 percen (900 s) keresztül szabadon mozoghattak az egész apparátus területén. A habituáció során mértük a patkányok által megtett utat és az egyes kvadránsokban töltött időt, továbbá a kvadránsokba történő belépések számát. Az anyagok beadása előtt az állatoknál nem volt megfigyelhető preferencia, illetve averzió egyik kvadránsra sem, ami megmutatkozott abban, hogy nem volt szignifikáns különbség az egyes kvadránsokban töltött idők között. Minden egyes állat esetében az apparátus egy olyan negyedét jelöltük ki kezelő kvadránsnak (célkvadráns), ahol az állat a habituáció során nem a legtöbb, de nem is a legkevesebb időt töltötte. A habituáció során az egyes kvadránsokban töltött idő alapján az állatokat 4 csoportra osztottuk úgy, hogy az egyes csoportok átlaga között ne legyen jelentős eltérés. A kezelő kvadránsok megoszlása kiegyenlített volt az egyes csoportokon belül, az állatokat a különböző kezelési csoportokba véletlenszerűen soroltuk be.
35
10. ábra A habituáció során készült felvétel.
A vizsgálat második és harmadik napján történt az állatok kondicionálása (11. ábra). A kondicionálások során a kvadránsokat fizikailag is elválasztottuk egymástól plexiüveg segítségével. Az anyagbeadást követően az állatot a célkvadránsba helyeztük. A patkányok 15 percen keresztül tartózkodtak a célkvadránsban, ez idő alatt társíthatták a beadott anyag által kiváltott hatást a célkvadránshoz, vagyis a helyhez. Az állatok mindvégig láthatták a külső vizuális jeleket, melyek alapján tájékozódhattak. Mindkét kondicionálási napon ugyanazt az eljárást alkalmaztuk.
11. ábra A kondicionálás során készült felvétel. 36
A negyedik napon, teszt előtt eltávolítottuk a plexi térelválasztót. Az állatokat az apparátus közepére helyeztük konstans pozícióban, és ezt követően 15 percen keresztül szabadon mozoghattak az apparátus egész területén. A tesztet követően anyagbeadás nem történt. A teszt során ismét mértük az egyes kvadránsokban köztük a célkvadránsban - töltött időt, a megtett utat illetve a kvadránsokba - köztük a célkvadránsba - történő belépések számát.
3.5.
Az eredmények kiértékelése
3.5.1.
Statisztikai módszerek
A mérési adatainkat egy és két szempontos varianciaanalízissel (ANOVA), illetve párosított t-póbával értékeltük „SPSS 20.0 for Windows” programcsomag segítségével. A minták homogenitásának vizsgálatára F-tesztet alkalmaztunk. A csoportonkénti összehasonlítást Tukey-féle post hoc teszttel végeztük el. A szignifikanciaszintet minden esetben p < 0,05-nek tekintettük, a szignifikáns értékeket a grafikonokon csillaggal, kettős kereszttel vagy kereszttel jelöltük.
3.5.2.
Szövettani módszerek
Kísérleteink elvégzése után a kísérleti állatokat i.p. alkalmazott, 2 ml/ttkg dózisú 20%-os uretán oldattal túlaltattuk. Ezt követően az állatokat először fiziológiás
sóoldattal,
majd
formaldehid
10%-os
oldatával
transcardialisan
perfundáltuk. Miután meggyőződtünk a kellő mértékű fixáltságról, a tetemeket dekapitáltuk és agyukat óvatosan eltávolítottuk. Az agyakat pufferelt, szukrózt tartalmazó formalin oldatba helyeztük, majd 72 óra fixálás után a kanülök helyét tartalmazó blokkokat vágtunk az belőlük, melyekből microtommal 40 µm vastag fagyasztott metszeteket készítettünk. A metszeteket cresyl violával festettük meg, majd fénymikroszkóppal, illetve a Paxinos és Watson sztereotaxikus atlasz [230] segítségével rekonstruáltuk a kanülök és a mikroinjekciók helyét. Azon állatok eredményeit, melyek kanüljei nem a megfelelő helyen voltak, illetve a 37
mikroinjekciók nem a megfelelő helyre kerültek, nem vettük figyelembe a statisztikai értékelés során.
38
4.
4.1.
Eredmények
Szövettani eredmények Az állatok agyának szövettani feldolgozása igazolta, hogy a kísérletekben
részt vett 430 db Wistar patkány közül 382 esetben a bilaterális kanülök szimmetrikusan, a célterületnek, vagyis a VP-nak megfelelően helyezkedtek el, míg a fennmaradó 48 patkánynál a kanülök pozíciója a célterületen kívűl esett (n = 40), vagy a koronájuk a kísérletek közben sérült, illetve leesett (n = 8) (12. ábra). A 40 célterületen kívüli célzásból 20 esetben a kanülök vége a célterület alatt a horizontális diagonális köteg (HDB) és/vagy a magnocelluláris preopticus mag (MCPO) területén helyezkedett el. További 4 esetben a kanülök vége a liquortérbe ért, 1 esetben pedig a Calleja-szigetek (ICj) területén végződött. A hibás célzások közül, 6 darab 0,5-1,0 mm-rel a VP fölött végződött a globus pallidus (GP), míg 1 a dorsalis striatum (CPU) területén. További 8 esetben a kanülök a célterülettől jobbra vagy balra végződtek: egyik oldalon a lateralis preopticus area (LPO), másik oldalon pedig a commissura anterior hátsó kötegének interstitialis magja (IPAC) vagy a magnocellularis preopticus mag (MCPO) területén. A statisztikai analízisből kizártuk azokat az állatokat, amelyek esetében a kanül célterületen kívül volt. Azon állatok viselkedésében, amelyeknél a szövettani kiértékelés alapján a mikroinjekció nem a megfelelő helyre történt, nem tapasztaltunk jellegzetes változást. Az egyes kísérleteket illetően a hibás célzásokra vonatkozó külön statisztikai kiértékelésre azok relatíve alacsony száma miatt nem volt lehetőség.
39
12. ábra A kanülvégek elhelyezkedésének sematikus ábrázolása Paxinos és Watson sztereotaxikus agyatlasza [230] alapján. A diagram közepén látható számok a bregmától mért anterior-posterior távolságot mutatják milliméterben. A panel: az üres és a teli körök (a szürke különböző árnyalataiban) illetve a háromszögek a célterületnek megfelelő bilateralis mikroinjekciók helyeit mutatják (n = 382). B panel: az azonos szimbólumok a nem megfelelő pozícióban lévő bilateralis kanülök végének helyeit jelölik (n=40). A szimbólumok mellett azon állatok számát láthatjuk, amelyek esetében a mikroinjekció a megjelölt helyekre történt.
4.2.
A Morris-féle úsztatási teszt eredményei A Morris-féle úsztatási tesztben kapott céltalálási latenciák elemzésekor
adatainkat először két szempontos varianciaanalízisnek vetettük alá, majd egy szempontos varianciaanalízis segítségével az ülések közötti esetleges statisztikai különbséget vizsgáltuk meg az egyes csoportokon belül. Ezután ülésenként egy szempontos varianciaanalízist alkalmazva kíséreltünk meg fényt deríteni a csoportok közötti esetleges statisztikai különbségekre. Az kioltás során mért egyéb paraméterek (nevezetesen a célkvadránsban töltött idő, a célkvadránsba történő belépések száma 40
és az eltávolított platform keresztezésének száma), illetve az egyes üléseken belül a sebességek elemzésekor egy szempontos varianciaanalízist alkalmaztunk.
4.2.1.
A D1 dopamin receptor aktiváció hatásai
Az SKF38393 kezelés hatásai: Ebben a kísérletben a D1 DA receptor agonista SKF38393 kezelt állatok céltalálási latenciájára gyakorolt hatását vizsgáltuk (13. ábra). Ezen kísérletekben a következő csoportokat alkalmaztuk: kontroll csoport, 0,1 µg, 1,0 µg és 5,0 µg SKF38393-at kapott csoportok (az ábrán a megfelelő sorrendben: kontroll; 0,1 µg D1ago; 1,0 µg D1ago; 5,0 µg D1ago). A két szempontos varianciaanalízis alapján szignifikáns különbséget találtunk a kísérlet egyes ülései között [F (5,37) = 22,694, p < 0,001], a különféle kezelésben részesült csoportok között [F (3,60) = 6,816, p < 0,001], ugyanakkor a különféle kezelések és a kísérlet egyes ülései közötti interakció nem volt szignifikáns [F (15,222) = 0,994, p > 0,05]. A Tukey-féle post hoc analízis segítségével arra is fény derült, hogy a 0,1 µg (n = 10, p < 0,005) illetve az 1,0 µg (n = 9, p < 0,001) D1 DA receptor agonistát kapott csoportok eredményei szignifikánsan eltérnek a kontroll csoportétól (n = 10), ugyanakkor az 5,0 µg (n = 8) agonista kezelt csoporthoz viszonyítva szignifikáns eltérést nem találtunk. Az egyes csoportokon belül az üléseket összehasonlító egy szempontos varianciaanalízis kimutatta, hogy mindegyik csoport esetében szignifikáns különbség van az ülések átlagai között [a kontroll, a 0,1 µg, 1,0 µg és az 5,0 µg agonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: F (5,54) = 3,846, p < 0,005; F (5,54) = 13,219, p < 0,001; F (5,48) = 9,004, p < 0,001; F (5,42) = 5,308, p < 0,001]. A Tukey-féle post hoc analízis megmutatta, hogy az állatok megtanulták a platform helyét az első kondicionálás során, mivel egy perccel később, a második kondicionáláskor az összes csoport céltalálási idejének átlaga szignifikánsan kisebb volt az első kondicionáláshoz képest (a kontroll, a 0,1 µg, 1,0 µg és az 5,0 µg agonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,05, p < 0,001, p < 0,001, p < 0,05). A második ülést azonnal követte az oldatok mikroinjekciója. 24 óra múlva, a harmadik kondicionálás során a kontroll és az 5,0 µg agonista kezelt csoport átlagai - bár kissé csökkentek - szinte teljesen visszatértek az első kondicionálás átlagainak szintjére, míg a 0,1 és az 1,0 µg agonista kezelt csoportok 41
átlagos céltalálási ideje szignifikánsan rövidebb volt az első kondicionálás átlagaihoz képest (mindkét esetben p < 0,001). Ez utóbbi csoportok átlagai a második kondicionáláshoz képest szignifikáns mértékben nem változtak. Az első naphoz hasonlóan, az egy perccel a harmadik kondicionálást követően, a negyedik kondicionálás alatt az összes csoport szignifikánsan gyorsabban megtalálta a platformot mint az első kondicionálás során (a kontroll, a 0,1 µg, 1,0 µg és az 5,0 µg agonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,05, p < 0,001, p < 0,001, p < 0,005). 24 óra elteltével, a platform nélküli úsztatás során (kioltás) az összes csoport szignifikánsan gyorsabban megtalálta a platformot az első kondicionáláshoz viszonyítva (a kontroll, a 0,1 µg, 1,0 µg és az 5,0 µg agonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,05, p < 0,001, p < 0,001, p < 0,005). A kioltást követően, a visszahelyezett platformmal történő teszt ülés során a 0,1 és az 1,0 µg agonista kezelt csoportok átlagai szignifikánsan rövidebbek voltak az első kondicionáláskor mérthez viszonyítva (mindkét esetben p < 0,001). A kontroll csoport átlaga a harmadik kondicionálás átlagához volt hasonló. Egy szempontos varianciaanalízis segítségével megvizsgáltuk, hogy a csoportok között van-e statisztikailag szignifikáns eltérés az egyes üléseken belül. Az első (1. kond.), a második (2. kond.), a negyedik (4. kond.) kondicionálás illetve a platform nélküli úsztatás (Kioltás) esetében szignifikáns különbség nem volt a csoportok átlagai között. Ugyanakkor a harmadik kondicionálás [3. kond.: F (3,33) = 5,033, p < 0,01] és a teszt ülés [Teszt: F (3,33) = 4,175, p < 0,05] során a csoportok között szignifikáns eltérés mutatkozott. A Tukey-féle post hoc analízis megmutatta, hogy harmadik kondicionáláson (3. kond.) belül a 0,1 µg agonista kezelt csoport céltalálási latenciaideje szignifikánsan kisebb volt a kontrolléhoz képest (p < 0,05), míg az 1,0 µg agonista kezelt csoporté a kontroll és az 5,0 µg agonista kezelt csoportéhoz viszonyítva is (mindkét esetben p < 0,05). A teszt ülés (Teszt) során a 0,1 és az 1,0 µg agonista kezelt csoportok átlagos céltalálási ideje szignifikánsan rövidebb volt a kontroll csoport átlagához képest (mindkét esetben p < 0,05).
42
13. ábra A ventralis pallidumba adott D1 dopamin receptor agonista SKF38393 hatása Morris-féle úsztatási tesztben. Az ábrán csak a csoportok között az üléseken belül található statisztikai különbségeket jelöltük. * : p < 0,05 a kontroll, míg # : p < 0,05 az 5,0 µg D1ago csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja. A kioltás során - a platform helyének első megtatálásáig eltelt idő mellett mértük a célkvadránsba történő belépések számát (Belépések száma), a célkvadránsban töltött időt (Célkv. töltött idő), illetve azt, hogy az állat hányszor keresztezte az eltávolított platform helyét (Keresztezések száma). A statisztikai analízist paraméterenként végeztük el. A csoportok átlagainak összehasonlítása egy szempontos variancianalízis segítségével, egyik paraméter esetében sem mutatott ki szignifikáns különbséget a csoportok között (I. táblázat).
Belépések száma
Célkv. töltött idő (s)
Keresztezések száma
kontroll
18,8 ± 1,6
54,5 ± 4,5
3,0 ± 0,7
0,1 µg D1ago
19,6 ± 1,4
53,8 ± 4,7
4,1 ± 0,9
1,0 µg D1ago
17,6 ± 2,3
48,4 ± 4,4
2,9 ± 0,6
5,0 µg D1ago
15,4 ± 1,1
45,2 ± 2,2
4,1 ± 1,0
I. táblázat A platform nélküli úsztatás (Kioltás) során mért paraméterek a D1 dopamin receptor agonista SKF38393-mal történő kísérletek esetében Morris-féle úsztatási tesztben.
43
Minden egyes ülésben mértük az állatok átlagos sebességét. A csoportok átlagát az egyes üléseken belül egy szempontos varianciaanalízis segítségével hasonlítottuk össze. A statisztikai analízis szignifikáns különbséget egyik ülésben sem mutatott ki (II. táblázat).
1. kond.
2. kond.
3. kond.
4. kond.
Kioltás
Teszt
kontroll
26,4 ± 1,9
21,6 ± 1,2
27,0 ± 2,1
26,1 ± 1,4
29,0 ± 1,3
26,7 ± 1,8
0,1 µg D1ago
28,0 ± 2,9
23,6 ± 3,4
28,8 ± 2,1
25,8 ± 2,2
26,6 ± 1,1
26,2 ± 1,9
1,0 µg D1ago
25,3 ± 1,3
24,8 ± 1,8
25,8 ± 1,6
25,3 ± 1,8
26,3 ± 0,9
22,3 ± 1,4
5,0 µg D1ago
29,5 ± 1,5
27,3 ± 2,2
31,1 ± 1,9
30,0 ± 0,5
28,9 ± 1,7
26,1 ± 2,9
II. táblázat Az állatok sebessége (cm/s) a D1 dopamin receptor agonista SKF38393mal történő kísérletek esetében Morris-féle úsztatási tesztben. Az SCH23390 kezelés hatásai: Annak érdekében, hogy kiderítsük vajon a D1 DA receptor agonista SKF38393 hatása specifikusan a D1 DA receptorokon jött-e létre, a szelektív D1 DA receptor antagonista SCH23390 segítségével végeztünk kísérleteket (14. ábra). Az antagonistát önmagában, vagy 15 perccel az 1,0 µg agonista kezelés előtt alkalmaztuk. A kialakított csoportok a következők voltak: kontroll csoport, 1,0 µg SKF38393 kezelt csoport, 5,0 µg SCH23390 + 1,0 µg SKF38393 kezelt csoport és 5,0 µg SCH23390 kezelt csoport (az ábrán a megfelelő sorrendben: kontroll; 1,0 µg D1ago; D1ant + ago; D1ant). A két szempontos varianciaanalízis megmutatta, hogy szignifikáns különbség van az egyes ülések között [F (5,33) = 26,322, p < 0,001], a különböző kezelésben részesült csoportok között [F (3,54) = 5,559, p < 0,001], ugyanakkor a különféle kezelések és a kísérlet egyes ülései közötti interakció nem volt szignifikáns [F (15,198) = 1,191, p > 0,05]. Ezt követően, a csoportokat összehasonlítottuk Tukey-féle post hoc teszttel, amely megmutatta, hogy az 1,0 µg (n = 9) SKF38393 kezelés csökkenti a platform megtalálásának idejét a kontroll (n = 8, p < 0,01) illetve az antagonista + agonista kezelt (n = 8, p < 0,001) csoporthoz képest is. Az antagonista kezelést (n = 8) kapott csoporthoz képest szignifikáns eltérés nem mutatkozott.
44
Hasonlóan az agonistával végzett kísérletek elemzéséhez, az antagonista esetében is összehasonítottuk mindegyik csoporton belül az egyes ülések adatait egymással egy-szempontos varianciaanalízis segítségével. Mindegyik csoport esetében szignifikáns különbséget találtunk az ülések között [a kontroll, az 1,0 µg, antagonista + agonista és az antagonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: F (5,42) = 6,862, p < 0,001; F (5,48) = 12,707, p < 0,001; F (5,42) = 6,595, p < 0,001; F (5,42) = 5,462, p < 0,001]. A Tukey-féle post hoc teszt megmutatta, hogy a második kondicionálás során az összes csoport szignifikánsan gyorsabban megtalálta a platformot az első kondicionáláshoz viszonyítva (a kontroll, az 1,0 µg, antagonista + agonista és az antagonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,005, p < 0,001, p < 0,005, p < 0,005). 24 óra múlva (14. ábra, 3. kond.) a kontroll, az antagonista és az antagonista + agonista kezelt csoport esetében csökkenő tendencia volt megfigyelhető a céltalálási idő tekintetében az első kondicionáláshoz képest, de ez a csökkenés nem volt szignifikáns. Ugyanakkor, az 1,0 µg agonista kezelt csoport céltalálási latenciája szignifikánsan rövidebb volt az első kondicionáláshoz képest (p < 0,001), míg a második kondicionáláshoz képest nem változott statisztikailag. A harmadik kondicionálást követően egy perccel, a negyedik kondicionálás során - a kísérlet első napjához hasonlóan-, az állatok szignifikánsan rövidebb idő alatt megtalálták a platformot mint az első kondicionálás alatt (a kontroll, az 1,0 µg, antagonista + agonista és az antagonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,005, p < 0,001, p < 0,005, p < 0,001). Ismét 24 óra múlva, a platform nélküli úsztatás során (Kioltás) az összes csoport céltalálási ideje szignifikánsan rövidebb volt az első kondicionáláshoz viszonyítva (az összes esetben p < 0,005). A kioltást követően, a platform visszahelyezése után végzett úsztatás során (Teszt) az 1,0 µg agonista és az antagonista kezelt csoport átlagai szignifikánsan kisebbek maradtak az első kondicionáláséhoz viszonyítva (az 1,0 µg és az antagonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,001, p < 0,05), bár az antagonista kezelt csoport esetében így is viszonylag jelentős emelkedés volt megfigyelhető. Ugyanezen ülésben a kontroll és az antagonista + agonista kezelt csoport átlaga visszatért a harmadik kondicionálás átlagának szintjér. Minden egyes ülésben megvizsgáltuk a csoportok közötti különbséget egy szempontos varianciaanalízis segítségével. Az első (1. kond.), a második (2. kond.), a negyedik (4. kond.) kondicionálást, valamint a platform nélküli úsztatást (Kioltás) elemezve nem találtunk szignifikáns különbséget a csoportok között. Ezzel szemben, 45
a harmadik kondicionálás (3. kond.) és a visszahelyezett platformmal történő úsztatás során a varianciaanalízis szignifikáns különbséget mutatott a csoportok között [3. kond.: F (3,29) = 4,710, p < 0,01] és a Teszt: [Teszt, F (3,29) = 3,925, p < 0,05]. Mindkét esetben a Tukey-féle post hoc teszt azt mutatta, hogy az 1,0 µg agonista kezelt csoport átlaga szignifikánsan alacsonyabb a kontroll illetve az antagonista + agonista kezelt csoport átlagához viszonyítva (mindkét esetben p < 0,05).
14. ábra A ventralis pallidumba adott D1 dopamin receptor agonista SKF38393 és D1 dopamin receptor antagonista SCH23390 hatása Morris-féle úsztatási tesztben. Az ábrán csak a csoportok között az üléseken belül található statisztikai különbségeket jelöltük. * : p < 0,05 a kontroll és a D1anta + ago csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja. A platform nélküli úsztatás, vagyis a kioltás során a platform helyének első keresztezési ideje mellett több paramétert is mértünk (III. táblázat). A csoportokat minden egyes parameter esetében egy szempontos varianciaanalízis segítségével hasonlítottuk össze egymással. Az analízis során szignifikáns különbséget találtunk mind a célkvadránsba történő belépések számát [Belépések száma: F (3,29) = 3,449, p < 0,05], mind a célkvadránsban töltött időt [Célkv. töltött idő: F (3,29) = 5,953, p < 0,005] illetően, továbbá abban, hogy az állatok hányszor keresztezték az eltávolított platform helyét [Keresztezések száma: F (3,29) = 3,482, p < 0,05]. A Tukey-féle post hoc teszt megmutatta, hogy az antagonista kezelt csoport átlagai szignifikánsan alacsonyabbak az 1,0 µg agonista kezelt csoport átlagaihoz képest mindhárom paraméter esetében (Belépések száma, Célkv. töltött idő, Keresztezések száma 46
esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,05, p < 0,005, p < 0,05), míg a kontroll csoport átlagaihoz képest a célkvadránsban töltött idő esetében (p < 0,05).
Belépések száma
Célkv. töltött idő (s)
Keresztezések száma
kontroll
17,1 ± 1,3
52,3 ± 4,4
3,9 ± 0,9
1,0 µg D1ago
18,7 ± 1,5
54,9 ± 3,3
4,3 ± 0,8
D1ant + ago
16,1 ± 1,2
46,6 ± 4,7
4,2 ± 0,5
D1ant
13,1 ± 1,0*
34,9 ± 3,1†,#
1,6 ± 0,3*
III. táblázat A platform nélküli úsztatás (Kioltás) során mért paraméterek a D1 dopamin receptor antagonisa SCH23390-nel történő kísérletek esetében Morris-féle úsztatási tesztben. A táblázatban a csoportok között található statisztikai különbségeket jelöltük az egyes paraméterek esetében. # : p < 0,05 a kontroll, míg *
: p < 0,05 és † : p < 0,005 az 1,0 µg D1ago csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja.
A csoportok egyes ülések során mért átlagos sebességei között szignifikáns eltérés nem volt kimutatható (IV. táblázat).
1. kond.
2. kond.
3. kond.
4. kond.
Kioltás
Teszt
kontroll
27,0 ± 2,2
23,5 ± 0,8
28,6 ± 1,7
24,5 ± 2,0
27,5 ± 1,2
27,8 ± 1,5
1,0 µg D1ago
27,0 ± 1,8
21,4 ± 0,9
26,8 ± 1,2
21,3 ± 1,6
24,9 ± 0,9
23,9 ± 1,3
D1ant + ago
24,6 ± 1,9
22,7 ± 1,3
26,1 ± 1,6
25,3 ± 1,7
26,1 ± 1,5
24,3 ± 1,3
D1ant
27,5 ± 1,1
25,5 ± 1,5
28,4 ± 2,4
26,8 ± 1,2
27,9 ± 0,8
28,5 ± 2,2
IV. táblázat
Az állatok sebessége (cm/s) a D1 dopamin receptor antagonista
SCH23390-nel történő kísérletek esetében Morris-féle úsztatási tesztben.
47
4.2.2.
A D2 dopamin receptor aktiváció hatásai
A Quinpirol kezelés hatásai: A D2 DA receptor agonista Quinpirol hatását az állatok céltalálási latenciájára a 15. ábrán láthatjuk. Jelen kísérletekben a következő csoportokat alkalmaztuk: kontroll csoport, 0,1 µg, 1,0 µg és 5,0 µg Quinpirolt kapott csoportok (az ábrán a megfelelő sorrendben: kontroll; 0,1 µg D2ago; 1,0 µg D2ago; 5,0 µg D2ago). A két szempontos varianciaanalízis szignifikáns különbséget mutatott a kísérlet egyes ülései között [F (5,35) = 28,254, p < 0,001], a különböző kezelésben részesült csoportok között [F (3,54) = 5,843, p < 0,001], ugyanakkor a különféle kezelések és a kísérlet egyes ülései közötti interakció nem volt szignifikáns [F (15,210) = 1,415, p > 0,05]. A Tukey-féle post hoc analízis kimutatta, hogy az 1,0 µg (n = 9, p < 0,01) illetve az 5,0 µg (n = 9, p < 0,001) D2 DA receptor agonistát kapott csoportok eredményei szignifikánsan eltérnek a kontroll csoportétól (n = 9), ugyanakkor a 0,1 µg (n = 8) agonista kezelt csoporthoz viszonyítva szignifikáns eltérés nem mutatkozott. Az egyes csoportokon belül az ülések során mért értékeket egy szempontos varianciaanalízisel hasonlítottuk össze: minden egyes csoport esetében szignifikáns különbség volt az ülések során mért értékek átlagai között [a kontroll, a 0,1 µg, 1,0 µg és az 5,0 µg agonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: F (5,48) = 6,773, p < 0,001; F (5,42) = 6,512, p < 0,001; F (5,48) = 13,661, p < 0,001; F (5,48) = 8,185, p < 0,001]. A Tukey-féle post hoc analízis megmutatta, hogy az állatok már az első kondicionálás során megtanulták a platform helyét, mivel az egy perccel későbbi második kondicionálás során az összes csoport szignifikánsan gyorsabban megtalálta a platformot az első kondicionáláshoz viszonyítva (a kontroll, a 0,1 µg, 1,0 µg és az 5,0 µg agonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,001, p < 0,005, p < 0,001, p < 0,001). A második ülést azonnal követte az oldatok mikroinjekciója. 24 óra múlva, a harmadik kondicionálás alatt a kontroll és az 0,1 µg agonista kezelt csoport átlagai némileg alacsonyabbak voltak az első kondicionálás során mért átlagaikhoz képest, de ez a csökkenés nem volt szignifikáns. Ezzel szemben, az 1,0 és az 5,0 µg agonista kezelt csoportok átlagos céltalálási ideje szignifikánsan rövidebb volt az első kondicionálás átlagaihoz képest (mindkét esetben p < 0,001). Ez utóbbi csoportok esetében a második kondicionálás 48
átlagaihoz képest szignifikáns eltérés nem volt megfigyelhető. Az első naphoz hasonlóan, a egy perccel a harmadik kondicionálást követően, a negyedik kondicionálás alatt az összes csoport szignifikánsan gyorsabban megtalálta a platformot az első kondicionáláshoz képest (az összes csoport esetében p < 0,001). 24 óra elteltével, a platform nélküli úsztatás során (kioltás) az összes csoport szignifikánsan gyorsabban megtalálta a platformot az első kondicionáláshoz viszonyítva (az összes csoport esetében p < 0,001). A kioltást követően, a visszahelyezett platformmal történő teszt ülés során az 1,0 és az 5,0 µg agonista kezelt csoportok átlagai szignifikánsan rövidebbek voltak az első kondicionáláskor mérthez viszonyítva (mindkét esetben p < 0,001). A kontroll és a 0,1 µg agonista kezelt csoport átlaga a harmadik kondicionálás átlagához volt hasonló. Egy szempontos varianciaanalízis segítségével megvizsgáltuk, hogy a csoportok között van-e statisztikailag szignifikáns eltérés az egyes üléseken belül. Az első (1. kond.), a második (2. kond.), a negyedik (4. kond.) kondicionálás illetve a platform nélküli úsztatás (Kioltás) esetében szignifikáns különbség nem volt a csoportok átlagai között. Ezzel szemben, a harmadik kondicionálás [3. kond.: F (3,31) = 4,564, p < 0,01] és a teszt ülés [Teszt: F (3,31) = 5,052, p < 0,01] során a csoportok között szignifikáns eltérés találtunk. A Tukey-féle post hoc analízis megmutatta, hogy mind a harmadik kondicionálás (3. kond.), mind a teszt ülés (Teszt, visszahelyezett platform) során az 1,0 és az 5,0 µg agonista kezelt csoport átlagai szignifikánsan kisebbek voltak a kontroll csoportéhoz viszonyítva (mindkét ülés és csoport esetében p < 0,05).
49
15. ábra A ventralis pallidumba adott D2 dopamin receptor agonista Quinpirol hatása Morris-féle úsztatási tesztben. Az ábrán csak a csoportok között az üléseken belül található statisztikai különbségeket jelöltük. * : p < 0,05 a kontroll csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja. A kioltás során - a platform helyének első megtalálásáig eltelt idő mellett mértük a célkvadránsba történő belépések számát (Belépések száma), a célkvadránsban töltött időt (Célkv.töltött idő), illetve azt, hogy az állat hányszor keresztezte az eltávolított platform helyét (Keresztezések száma). Minden egyes paraméter esetében a statisztikai analízist egy szempontos variancianalízis segítségével végeztük el. A csoportok átlagainak összehasonlítása egyik paraméter esetében sem mutatott ki szignifikáns különbséget a csoportok között (V. táblázat).
Belépések száma
Célkv. töltött idő (s)
Keresztezések száma
kontroll
15,8 ± 1,5
50,1 ± 4,0
3,8 ± 1,0
0,1 µg D2ago
16,1 ± 0,7
48,7 ± 2,2
4,9 ± 0,2
1,0 µg D2ago
15,6 ± 0,9
46,4 ± 4,1
4,6 ± 0,7
5,0 µg D2ago
15,5 ± 1,2
46,0 ± 4,0
3,7 ± 0,8
V. táblázat A platform nélküli úsztatás (Kioltás) során mért paraméterek a D2 dopamin receptor agonista Quinpirollal történő kísérletek esetében Morris-féle úsztatási tesztben. 50
Minden egyes ülés alatt mértük az állatok átlagos sebességét. A csoportok átlagát az egyes üléseken belül egy szempontos varianciaanalízis segítségével hasonlítottuk össze. A statisztikai analízis szignifikáns különbséget egyik ülés során sem mutatott ki a csoportok között (VI. táblázat).
1. kond.
2. kond.
3. kond.
4. kond.
Kioltás
Teszt
kontroll
26,6 ± 1,3
26,8 ± 1,2
26,4 ± 1,4
26,7 ± 1,3
27,5 ± 1,2
25,8 ± 3,1
0,1 µg D2ago
23,4 ± 1,6
25,4 ± 1,3
26,1 ± 1,6
21,2 ± 2,0
25,8 ± 0,7
20,0 ± 2,2
1,0 µg D2ago
26,0 ± 0,8
25,6 ± 1,4
24,7 ± 1,3
24,9 ± 2,4
26,8 ± 1,3
21,5 ± 1,7
5,0 µg D2ago
28,3 ± 2,0
28,2 ± 1,3
28,3 ± 2,4
28,5 ± 2,5
26,8 ± 1,7
24,4 ± 2,3
VI. táblázat
Az állatok sebessége (cm/s) a D2 dopamin receptor agonista
Quinpirollal történő kísérletek esetében Morris-féle úsztatási tesztben. A Sulpirid kezelés hatásai: A D2 DA receptor antagonista Sulpirid segítségével azt vizsgáltuk meg, hogy az előző kísérletben a Quinpirol által indukált hatások vajon a D2 DA receptorokon jöttek-e létre (16. ábra). Az antagonistát önmagában, vagy 15 perccel az 1,0 µg agonista kezelés előtt alkalmaztuk. A kísérleti csoportok a következők voltak: kontroll csoport, 1,0 µg Quinpirol kezelt csoport, 4,0 µg Sulpirid + 1,0 µg Quinpirol kezelt csoport és 4,0 µg Sulpirid kezelt csoport (az ábrán a megfelelő sorrendben: kontroll; 1,0 µg D2ago; D2ant + ago 1; D2ant 1). A két szempontos varianciaanalízis megmutatta, hogy szignifikáns különbség van az egyes ülések között [F (5,32) = 13,430, p < 0,001], a különböző kezelésben részesült csoportok között [F (3,54) = 9,861, p < 0,001], ugyanakkor a különféle kezelések és a kísérlet egyes ülései közötti interakció nem volt szignifikáns [F (15,192) = 1,047, p > 0,05]. A csoportok Tukeyféle post hoc teszttel történő összehasonlítása megmutatta, hogy az 1,0 µg (n = 8) Quinpirol kezelés eredményei szignifikánsan eltérnek az antagonista + agonista (n = 9) és az antagonista (n = 7) kezelt csoporthoz viszonyítva is (mindkét esetben p < 0,001). A kontroll csoporthoz (n = 8) képest szignifikáns eltérés nem mutatkozott. Hasonlóan az agonistával végzett kísérletek elemzéséhez, az antagonista esetében is összehasonítottuk egymással az egyes ülések értékeit mindegyik 51
csoporton belül egy szempontos varianciaanalízis segítségével. Mindegyik csoport esetében szignifikáns különbséget találtunk az ülések között [a kontroll, az 1,0 µg, antagonista + agonista és az antagonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: F (5,42) = 5,224, p < 0,001; F (5,42) = 9,147, p < 0,001; F (5,48) = 2,709,
p < 0,05; F (5,36) = 3,248,
p < 0,05]. A Tukey-féle post hoc teszt
megmutatta, hogy a második kondicionálás alatt az összes csoport szignifikánsan gyorsabban megtalálta a platformot, mint az első kondicionálás során (a kontroll, az 1,0 µg, antagonista + agonista és az antagonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,005, p < 0,001, p < 0,05, p < 0,05). 24 óra múlva a kontroll, az antagonista + agonista és az antagoista kezelt csoport esetében nem volt szignifikáns eltérés az első kondicionáláshoz képest, bár némi csökkenő tendencia a céltalálási latenciákban mindhárom csoport esetében megfigyelhető volt. Ugyanakkor, az 1,0 µg agonista kezelt csoport céltalálási latenciája szignifikánsan rövidebb volt az első kondicionáláshoz képest (p < 0,001), míg a második kondicionáláshoz képest jelentős eltérés nem mutatkozott. A harmadik kondicionálást követően egy perccel, a negyedik kondicionálás során a kontroll és az 1,0 µg kezelt csoport állatai - a kísérlet első napjához hasonlóan - szignifikánsan rövidebb idő alatt találták meg a platformot összehasonlítva az első kondicionálással (a kontroll, az 1,0 µg kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,01, p < 0,001), míg az antagonista + agonista és az antagonista kezelt csoport eredméyei nem tértek el jelentősen az első kondicionálás eredményeitől. 24 óra múlva, a platform nélküli úsztatás során (Kioltás) a kontroll és az 1,0 µg kezelt csoport céltalálási ideje szignifikánsan rövidebb volt az első kondicionáláshoz viszonyítva (a kontroll, az 1,0 µg kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,01, p < 0,001). Az antagonista + agonista és az antagonista kezelt csoport átlagai ismételten nem tértek el szignifikáns mértékben az első kondicionálás átlagaitól. A platform nélküli úsztatást követően, a platform visszahelyezése után végzett úsztatás során (Teszt) az 1,0 µg agonista kezelt csoport szignifikánsan gyorsabban megtalálta a platformot, mint az első kondicionáláskor (p < 0,001), ugyanakkor a kontroll az antagonista + agonista és az antagonista kezelt csoport átlaga attól nem tért el jelentősen. Minden egyes ülésben megvizsgáltuk a csoportok közötti különbséget egy szempontos varianciaanalízis segítségével. Az első (1. kond.), a második (2. kond.), a negyedik (4. kond.) kondicionálást, valamint a platform nélküli úsztatást (Kioltás) elemezve nem találtunk szignifikáns különbséget a csoportok között, bár ez utóbbi 52
két esetben erőteljes tendencia volt megfigyelhető a céltalálási idő növekedését illetően az antagonista + agonista és az antagonista kezelt csoport esetében. Ezzel szemben, a harmadik kondicionálás (3. kond.) és a visszahelyezett platformmal történő úsztatás során a varianciaanalízis szignifikáns különbséget mutatott a csoportok között [3. kond.: F (3,28) = 3,343, p < 0,05] és a Teszt: [Teszt, F (3,28) = 4,142, p <0,05]. A Tukey-féle post hoc teszt azt mutatta, hogy az 1,0 µg agonista kezelt csoport átlaga szignifikánsan alacsonyabb az antagonista kezelt csoport átlagához viszonyítva a harmadik kondicionálás (3. kond.) során (p < 0,05), míg az antagonista + agonista és az antagonista kezelt csoport átlagához viszonyítva a teszt ülés (Teszt) folyamán (p < 0,05) .
16. ábra A ventralis pallidumba adott D2 dopamin receptor agonista Quinpirol és a D2 dopamin receptor antagonista Sulpirid hatása Morris-féle úsztatási tesztben. Az ábrán csak a csoportok között az üléseken belül található statisztikai különbségeket jelöltük. # : p < 0,05 a D2ant 1, * : p < 0,05 pedig a D2ant 1 és a D2ant + ago 1 csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja. A platform nélküli úsztatás, vagyis a kioltás során a platform helyének első keresztezési ideje mellett több paramétert is mértünk (VII. táblázat). A csoportokat minden egyes parameter esetében egy szempontos varianciaanalízis segítségével hasonlítottuk össze egymással. Az analízis során csak az eltávolított platform keresztezéseinek számában találtunk szignifikáns különbséget a csoportok között [Keresztezések száma: F (3,28) = 4,785, p < 0,01]. A Tukey-féle post hoc teszt 53
megmutatta, hogy az antagonista + agonista kezelt csoport átlagai szignifikánsan alacsonyabbak a kontroll és az 1,0 µg agonista kezelt csoport átlagaihoz képest (a kontroll, az 1,0 µg kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,05, p < 0,01).
Belépések száma
Célkv. töltött idő (s)
Keresztezések száma
kontroll
15,3 ± 0,9
46,4 ± 3,0
3,4 ± 0,3
1,0 µg D2ago
16,4 ± 1,8
49,0 ± 4,9
4,1 ± 1,0
D2ant + ago 1
12,6 ± 1,5
44,8 ± 4,2
1,0 ± 0,3*,#
D2ant 1
17,0 ± 2,1
51,7 ± 6,4
2,6 ± 0,7
VII. táblázat A platform nélküli úsztatás (Kioltás) során mért paraméterek a D2 dopamin receptor antagonista Sulpiriddel történő kísérletek esetében Morris-féle úsztatási tesztben. A táblázatban a csoportok között található statisztikai különbségeket jelöltük az egyes paraméterek esetében. * : p < 0,05 a kontroll, míg # : p < 0,01 az 1,0 µg D2ago csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja.
A csoportok egyes ülések során mért átlagos sebességei között szignifikáns eltérés nem volt kimutatható (VIII. táblázat).
1. kond.
2. kond.
3. kond.
4. kond.
Kioltás
Teszt
kontroll
26,0 ± 1,5
23,1 ± 1,5
25,3 ± 1,4
26,1 ± 2,3
26,7 ± 1,2
24,0 ± 1,8
1,0 µg D2ago
25,0 ± 2,0
26,3 ± 1,4
24,7 ± 1,6
24,6 ± 1,6
25,1 ± 0,7
23,1 ± 1,8
D2ant + ago 1
29,1 ± 1,6
28,1 ± 1,9
30,3 ± 2,5
27,8 ± 3,3
25,7 ± 2,0
26,6 ± 2,2
D2ant 1
27,5 ± 1,1
25,2 ± 0,7
27,0 ± 1,2
26,6 ± 1,1
26,6 ± 1,3
26,7 ± 1,8
VIII. táblázat Az állatok sebessége (cm/s) a D2 dopamin receptor antagonista Sulpiriddel történő kísérletek esetében Morris-féle úsztatási tesztben.
54
4.3.
A passzív elhárító teszt eredményei A passzív elhárító teszt során kapott adatokat (belépési latenciák) először két
szempontos varianciaanalízis segítségével elemeztük, ezt követően pedig egy szempontos varianciaanalízis segítségével kíséreltünk meg fényt deríteni a csoportok közötti esetleges statisztikai különbségekre az egyes üléseken belül. A rövid távú memória kialakulását igazoló kiegészítő kísérletünkben az egyes csoportokon belül egy szempontos varianciaanalízist és párosított t-próbát használtunk az ülések közötti estleges statisztikai különbség felderítésének céljából.
4.3.1.
A D1 dopamin receptor aktiváció hatásai
Az SKF38393 kezelés hatásai: Jelen kísérletben a D1 DA receptor agonista SKF38393 különböző dózisainak a patkányok belépési latenciájára gyakorolt hatását vizsgáltuk (17. ábra). Az alkalmazott csoportok a következők voltak: kontroll csoport, 0,1 µg, 1,0 µg és 5,0 µg SKF38393-at kapott csoportok (az ábrán a megfelelő sorrendben: kontroll; 0,1 µg D1ago; 1,0 µg D1ago; 5,0 µg D1ago).A két szempontos varianciaanalízis alapján szignifikáns különbséget találtunk a kísérlet egyes ülései között [F (3,41) = 10,605, p < 0,001], a különféle kezelésben részesült csoportok között [F (3,48) = 14,161, p < 0,001], ugyanakkor a különféle kezelések és a kísérlet egyes ülései közötti interakció nem volt szignifikáns [F (9,164) = 1,435, p > 0,05]. A Tukey-féle post hoc analízis megmutatta, hogy a 0,1 µg (n = 10, p < 0,01), az 1,0 µg (n = 9, p < 0,001), illetve az 5,0 µg (n = 10, p < 0,001) agonista kezelt csoportok eredményei szignifikánsan eltérnek a kontroll csoportétól (n = 12). A két szempontos variancianalízis mellett adatainkat megvizsgáltuk minden ülésen belül egy szempontos varianciaanalízis segítségével is. A kondicionálás (Kond.) során nem találtunk szignifikáns különbséget a csoportok között. Ugyanakkor, a statisztikai vizsgálat megmutatta, hogy mindhárom teszt ülésen belül szignifikáns eltérés van a csoportok között [a Teszt1, Teszt2 illetve a Teszt3 esetében a megfelelő sorrendben: F (3,37) = 4,522, p < 0,01; F (3,37) = 5,512, p < 0,005; F (3,37) = 4,040, p < 0,05]. A kondicionálás után 24 órával, az első tesztben (Teszt1) 55
az 1,0 µg illetve az 5,0 µg agonista kezelés szignifikánsan megnövelte a belépési latenciát a kontroll csoporthoz viszonyítva (Tukey-féle post hoc teszt alapján; az 1,0 µg és az 5,0 µg agonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,05, p < 0,01). Az 1,0 µg, és az 5,0 µg dózisú agonista is fokozta a retenciót egy héttel (Teszt2, Tukey-féle post hoc teszt alapján; az 1,0 µg és az 5,0 µg agonista kezelt csoport esetében a megfelelő sorrendben: p < 0,05, p < 0,01) illetve két héttel (Teszt3, Tukey-féle post hoc teszt alapján; p < 0,05 mindkét esetben) a kondicionálást követően.
17. ábra A ventralis pallidumba adott D1 dopamin receptor agonista SKF38393 hatása passzív elhárító tesztben. Az ábrán csak a csoportok között az üléseken belül található statisztikai különbségeket jelöltük.* : p < 0,05 és # : p < 0,01 a kontroll csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja.
Az SCH23390 kezelés hatásai: Annak érdekében, hogy kiderítsük, hogy az SKF38393 hatásai valóban a D1 DA receptorokon jöttek-e létre, ezen kísérletünkben szelektív D1 DA receptor antagonista SCH23390-et használtunk az agonista 1,0 µg dózisa előtt adva 15 perccel, illetve önmagában (18. ábra). A következő csoportokat alakítottuk ki: kontroll csoport, 1,0 µg SKF38393 kezelt csoport, 5,0 µg SCH23390 + 1,0 µg SKF38393 kezelt csoport és 5,0 µg SCH23390 kezelt csoport (az ábrán a megfelelő sorrendben: kontroll; 1,0 µg D1ago; D1ant + ago; D1ant). A két szempontos 56
varianciaanalízis alapján szignifikáns különbséget találtunk az ülések [F (3,34) = 3,678, p < 0,05] és a különböző kezelések [F (3,36) = 14,893, p < 0,001] között, míg a kezelések és az ülések közötti interakció nem volt szignifikáns [F (9,136) = 1,293, p > 0,05]. A Tukey-féle post hoc teszt megmutatta, hogy az 1,0 µg agonista kezelt csoport (n = 8) átlagai szignifikánsan eltérnek a kontroll (n = 9), az antagonista + agonista (n = 8) és az antagoista (n = 9) kezelt csoport átlagaitól (mindhárom esetben p < 0,001) Az egyes üléseken belül végzett egy szempontos varianciaanalízis alapján a kondicionálás során (Kond.) nem volt szignifikáns különbség a csoportok között. Ezzel szemben, a első (Teszt1), a második (Teszt2) illetve a harmadik (Teszt3) tesztben az elemzés szignifikáns különbséget mutatott ki a csoportok között [a Teszt1, Teszt2 illetve a Teszt3 esetében a megfelelő sorrendben: F (3,30) = 4,420, p < 0,05; F (3,30) = 4,350, p < 0,05; F (3,30) = 5,510, p < 0,005]. A Tukey-féle post hoc teszt eredményei azt mutatták, hogy az 1,0 µg dózisú agonista mindhárom teszt (Teszt1,Teszt2 és Teszt3) során növelte a belépési latenciát az összes többi csoporttal szemben (mindegyik tesztben, és az összes csoport esetében p < 0,05), míg a kontroll, az antagonista és az antagonista + agonista kezelt csoport esetében a kondicionáláshoz képest nem volt statisztikailag releváns változás.
18. ábra A ventralis pallidumba adott D1 dopamin receptor agonista SKF38393 és D1 dopamin antagonista SCH23390 hatása passzív elhárító tesztben. Az ábrán csak a csoportok között az üléseken belül található statisztikai különbségeket jelöltük. * : p < 0,05 a kontroll, a D1ant + ago és a D1 ant csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja. 57
4.3.2.
A D2 dopamin receptor aktiváció hatásai
A Quinpirol kezelés hatásai:
A D2 DA receptor agonista Quinpirol hatását az állatok belépési latenciájára a 19. ábrán láthatjuk. Ezen kísérletekben a következő csoportokat alkalmaztuk: kontroll csoport, 0,1 µg, 1,0 µg és 5,0 µg Quinpirolt kapott csoportok (az ábrán a megfelelő sorrendben: kontroll; 0,1 µg D2ago; 1,0 µg D2ago; 5,0 µg D2ago). A két szempontos varianciaanalízis alapján szignifikáns különbséget találtunk a kísérlet egyes ülései között [F (3,37) = 4,398, p < 0,01], a különféle kezelésben részesült csoportok között [F (3,40) = 29,392, p < 0,001], továbbá a különféle kezelések és a kísérlet egyes ülései közötti interakció is szignifikánsnak bizonyult [F (9,148) = 2,649, p < 0,01]. A Tukey-féle post hoc analízis segítségével kimutattuk, hogy a 0,1 µg (n = 10) D2 DA agonista kezelés szignifikánsan növeli a belépési latenciát a kontroll (n = 9, p < 0,001), az 1,0 µg (n = 9, p < 0,001) és az 5,0 µg (n = 9, p < 0,001) agonista kezelt csoporthoz képest. A két szempontos variancianalízis mellett adatainkat megvizsgáltuk minden ülésen belül egy-szempontos varianciaanalízis segítségével is. A kondicionálás (Kond.) során nem találtunk szignifikáns különbséget a csoportok között. Ezzel szemben, a statisztikai vizsgálat megmutatta, hogy mindhárom teszt ülésen belül szignifikáns eltérés van a csoportok között [a Teszt1, Teszt2 illetve a Teszt3 esetében a megfelelő sorrendben: F (3,33) = 6,227, p < 0,005; F (3,33) = 7,434, p < 0,001; F (3,33) = 10,316, p < 0,001]. A kondicionálás után 24 órával, az első tesztben (Teszt1) a 0,1 µg agonista kezelés szignifikánsan megnövelte a belépési latenciát a kontroll, az 1,0 µg illetve az 5,0 µg agonista kezelt csoporthoz képest (Tukey-féle post hoc teszt alapján; mindhárom esetben p < 0,01). Ezen felül, a 0,1 µg dózisú agonista kezelés növelte a retenciót egy héttel (Teszt2) illetve két héttel (Teszt3) a kondicionálást követően (mindkét teszt esetében és mindhárom csoporthoz viszonyítva p < 0,005).
58
19. ábra A ventralis pallidumba adott D2 dopamin receptor agonista Quinpirol hatása passzív elhárító tesztben. Az ábrán csak a csoportok között az üléseken belül található statisztikai különbségeket jelöltük. # : p < 0,01 és * : p < 0,005 a kontroll, az 1,0 µg D2ago és a 5,0 µg D2ago csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja.
A Sulpirid kezelés hatásai: A D2 DA receptor agonista Quinpirollal végzett kísérletek eredményeiből kiindulva, a D2 DA receptor antagonista Sulpiriddel a Quinpirol hatásainak receptor specificitását vizsgáltuk meg (20. ábra). A következő kísérleti csoportokat hoztuk létre: kontroll csoport, 0,1 µg Quinpirol kezelt csoport, 0,4 µg Sulpirid + 0,1 µg Quinpirol kezelt csoport és 0,4 µg Sulpirid kezelt csoport (az ábrán a megfelelő sorrendben: kontroll; 0,1 µg D2ago; D2ant + ago 2; D2ant 2). A két szempontos varianciaanalízis szignifikáns különbséget mutatott az ülések [F (3,31) = 4,633, p < 0,005], a különböző kezelések [F (3,32) = 17,233, p < 0,001], illetve a kezelések és az ülések közötti interakció esetében is [F (9,124) = 2,137, p < 0,05]. A Tukey-féle post hoc teszt megmutatta, hogy az 0,1 µg agonista kezelt csoport (n = 8) átlagai szignifikánsan eltérnek a kontroll (n = 8), az antagonista + agonista (n = 7) és az antagoista (n = 8) kezelt csoport átlagaitól (mindhárom esetben p < 0,001) Az egyes üléseken belül végzett egy szempontos varianciaanalízis alapján a kondicionálás során (Kond.) nem volt szignifikáns különbség a csoportok között. Ezzel szemben, az első (Teszt1), a második (Teszt2) illetve a harmadik (Teszt3) 59
tesztben az elemzés szignifikáns különbséget mutatott ki a csoportok között [a Teszt1, Teszt2 illetve a Teszt3 esetében a megfelelő sorrendben: F (3,27) = 9,120, p < 0,001; F (3,27) = 4,925, p < 0,01; F (3,27) = 4,279, p < 0,05]. A Tukey-féle post hoc teszt eredményei azt mutatták, hogy az 0,1 µg dózisú D2 DA agonista az első (Teszt1, p < 0,005) illetve a második teszt (Teszt2, p < 0,05) során növelte a belépési latenciát a kontroll, az antagonista + agonista illetve az antagonista kezelt csoporthoz viszonyítva. A harmadik teszt során a 0,1 µg dózisú agonista csak a kontroll, az antagonista + agonista kezelt csoporthoz képest növelte meg a belépési latenciát (Teszt3, mindkét csoport esetében p < 0,05).
20. ábra A ventralis pallidumba adott D2 dopamin receptor agonista Quinpirol és a D2 dopamin receptor antagonista Sulpirid hatása passzív elhárító tesztben. Az ábrán csak a csoportok között az üléseken belül található statisztikai különbségeket jelöltük.* : p < 0,005 és # : p < 0,05 a kontroll, a D2ant + ago 2 és a D2ant 2 csoporthoz, míg † : p < 0,05 a kontroll és a D2ant + ago 2 csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja.
60
4.3.3.
A rövid távú memória kialakulásának igazolása passzív elhárító szituációban
A rövid távú memória kialakulásának bizonyítására tervezett kísérletünkben (21. ábra) két kontroll csoportot alkalmaztunk: az egyik csoportot (kontroll, n = 10) csak a kondicionálást követő napon, míg a másik csoportot - a MWM paradigmában használt módszerhez hasonlóan - a kondicionálást követően egy perc múlva, majd másnap is visszahelyeztük az apparátusba (visszahelyezett kontroll, n = 9). Mindkét csoportnak külön-külön az egyes üléseit hasonlítottuk össze egymással. Eszerint, a szimpla kontroll csoport esetében párosított t-próbát, a visszahelyezett kontroll esetében pedig egy szempontos varianciaanalízist végeztünk. A szimpla kontroll csoport esetében alkalmazott párosított t-próba nem mutatott szignifikáns különbséget a kondicionálás (Kond.) és a 24 óra múlva következő, az első teszt ülésnek megfelelő ülés eredményei között (Teszt1). A visszahelyezett kontroll csoport esetében az ülések között szignifikáns különbség volt kimuatható [F (2,24) = 7,494, p < 0,005]. A kondicionáláshoz (Kond.) képest az állatok egy perc elteltével (1 min) szignifikánsan később léptek be a sötét kompartmentbe, ugyanakkor 24 óra múlva, az első tesztnek megfelelő ülés (Teszt1) során ismét a kondicionáláskor megfigyeltekhez hasonlóan viselkedtek (p < 0,01 mindkét esetben).
21. ábra A rövid távú memória kimutatása passzív elhárító tesztben. Az ábrán az adott csopoton belül az ülések között található statisztikai különbségeket jelöltük. * : p < 0,001 a Kond. és a Teszt1 ülésehez viszonyított szignifikáns különbséget mutatja. 61
4.4.
A helypreferencia teszt eredményei A helypreferencia teszt során mért fő paraméter, a célkvadránsban töltött idő
elemzéséhez elsőként két szempontos varianciaanalízist használtunk, majd ezt követően a habituációt (Habituáció) és a tesztet (Teszt) külön-külön egy szempontos varianciaanalízis segítségével elemeztük ki. A habituáció és a teszt során mért többi paramétert is egy szempontos vaianciaanalízis segítségével vizsgáltuk meg.
4.4.1.
Az SKF38393 kezelés hatásai helypreferencia tesztben A D1 DA receptor agonista SKF38393 hatását a célkvadránsban töltött időre
a 22. ábrán láthatjuk. A következő csoportokat alkalmaztuk: kontroll csoport, 0,1 µg, 1,0 µg és 5,0 µg SKF38393-at kapott csoportok (az ábrán a megfelelő sorrendben: kontroll; 0,1 µg D1ago; 1,0 µg D1ago; 5,0 µg D1ago). Adataink két szempontos varianciaanalízissel történő elemzése megmutatta, hogy nincs szignifikáns különbség az ülések [F (1,41) = 0,538, p > 0,05], a különböző dózisú kezelések [F (3,22) = 0,848, p > 0,05], illetve a kezelések és az ülések közötti interakció esetében sem [F (3,82) = 1,090, p > 0,05]. Az egyes üléseken belül (Habituáció, Teszt) végzett egy szempontos varianciaanalízis sem mutatott ki szignifikáns különbséget a csoportok között.
22. ábra A ventralis pallidumba adott D1 dopamin receptor agonista SKF38393 hatása helypreferencia tesztben. 62
Az egyes üléseken belül a célkvadránsban töltött idő mellett mértük a megtett utat [Megtett út (cm)], a célkvadránsba történő belépések számát [Belépések száma] illetve azt, hogy a célkvadránsba történő belépések száma hány százaléka az összes különböző kvadránsba történő belépések számának [Belépések száma (%)]. Az egy szempontos varianciaanalízis egyik paraméter esetén sem mutatott ki szignifikáns különbséget a csoportok között a habituáció (Habit.) és a teszt (Teszt) során sem (IX. táblázat). Belépések száma
Belépések száma (%)
Habit.
Teszt
Habit.
Teszt
kontroll
31,1 ± 2,9
19,5 ± 3,3
25,9 ± 1,2
22,2 ± 2,7
0,1 µg D1ago
30,4 ± 3,9
21,5 ± 2,9
24,0 ± 1,0
26,9 ± 2,7
1,0 µg D1ago
31,3 ± 3,5
25,0 ± 2,9
24,1 ± 2,0
24,3 ± 2,3
5,0 µg D1ago
31,1 ± 4,4
24,2 ± 5,0
28,2 ± 2,0
26,5 ± 3,9
Megtett út (cm) Habit.
Teszt
6808,5 ± 428,4 7725,8 ± 574,3 7287,8 ± 496,1 7022,4 ± 692,2
5472,5 ± 492,3 5651,3 ± 469,7 6067,6 ± 307,2 5113,7 ± 508,2
IX. táblázat A habituáció (Habituáció) és a teszt (Teszt) során mért paraméterek a D1 dopamin receptor agonista SKF38393-mal történő kísérletek esetében helypreferencia tesztben.
4.4.2.
A Quinpirol kezelés hatásai helypreferencia tesztben A D2 DA receptor agonista Quinpirol hatását a célkvadránsban töltött időre a
23. ábrán láthatjuk. Jelen kísérletekben a következő csoportokat alkalmaztuk: kontroll csoport, 0,1 µg, 1,0 µg és 5,0 µg Quinpirolt kapott csoportok (az ábrán a megfelelő sorrendben: kontroll; 0,1 µg D2ago; 1,0 µg D2ago; 5,0 µg D2ago). A két szempontos varianciaanalízissel segítségével kimutattuk, hogy nincs szignifikáns különbség az ülések [F(1,42) = 0,212, p > 0,05], a különböző dózisú kezelések [F (3,22) = 0,295, p > 0,05], illetve a kezelések és az ülések közötti interakció esetében sem [F (3,84) = 0,260, p > 0,05]. Az egyes üléseken belül (Habituáció, Teszt) végzett egy szempontos varianciaanalízis sem mutatott ki szignifikáns különbséget a csoportok között.
63
23. ábra A ventralis pallidumba adott D2 dopamin receptor agonista Quinpirol hatása helypreferencia tesztben. Az egyes üléseken belül a célkvadránsban töltött idő mellett mértük a megtett utat [Megtett út (cm)], a célkvadránsba történő belépések számát [Belépések száma] illetve azt, hogy a célkvadránba történő belépések száma hány százaléka az összes különböző kvadránsba történő belépések számának [Belépések száma (%)]. A habituáció (Habit.) során az egy szempontos varianciaanalízis egyik paraméter esetén sem mutatott ki szignifikáns különbséget a csoportok között. Ugyanakkor, a teszt (Teszt) során a megtett út [F (3,38) = 3,610, p < 0,05] és a célkvadránsban történő belépések számának [F (2,24) = 3,894,
p < 0,05] tekintetében szignifikáns
különbség volt a csoportok között. A Tukey-féle post hoc teszt kimutatta, hogy a kondicionálások előtt alkalmazott 1,0 µg D2 agonista Quinpirol szignifikánsan növeli a teszt (Teszt) során a megtett utat és a célkvadránsba történő belépések számát a kontroll és a 0,1 µg agonista kezelt csoporthoz viszonyítva (mindkét paraméter esetében, és mindkét csoporthoz képest p < 0,05). A belépések száma (%) paraméterre az 1,0 µg agonista kezelésnek nem volt hasonló hatása (X. táblázat).
64
Belépések száma
Belépések száma (%)
Habit.
Teszt
Habit.
Teszt
kontroll
25,3 ± 3,1
15,6 ± 2,3
26,1 ± 0,7
25,2 ± 2,0
0,1 µg D2ago
26,2 ± 3,1
15,1 ± 2,1
26,1 ± 2,2
25,7 ± 2,3
1,0 µg D2ago
25,6 ± 2,6
25,1± 2,5*
24,0 ± 1,3
24,6 ± 0,9
5,0 µg D2ago
23,6 ± 2,5
20,8 ± 2,6
24,7 ± 1,3
25,6 ± 2,2
Megtett út (cm) Habit.
Teszt
6379,7 ± 571,2 5377,3 ± 360,7 6473,3 ± 381,2 5881,0 ± 418,1
4666,6 ± 396,2 4771,3 ± 345,9 6142,4 ± 398,3* 5328,8 ± 279,7
X. táblázat A habituáció (Habituáció) és a teszt (Teszt) során mért paraméterek a D2
dopamin
receptor
agonista
Quinpirollal
történő
kísérletek
esetében
helypreferencia tesztben. A táblázatban a csoportok között található statisztikai különbségeket jelöltük az egyes paraméterek esetében. * : p < 0,05 a kontroll és a 0,1 µg D2ago csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja.
65
5.
5.1.
Diszkusszió
A Morris-féle úsztatási teszt eredményeinek értékelése
A Morris-féle úsztatási teszt egy széles körben alkalmazott paradigma a térbeli tanulási-, illetve memóriafolyamatok tanulmányozására [232-234]. Úsztatási kísérleteinkben a rövid távú memória kialakulását az első kondicionálás alatt a második kondicionálás rövid latenciaidejei bizonyították. Értelmezésünk szerint a 24 óra múlva, a harmadik kondicionálás során jelentkező különbség a csoportok között a 0,1 µg és az 1,0 µg D1 DA receptor agonista SKF38393, illetve a 1,0 µg és az 5,0 µg D2 DA receptor agonista Quinpirol memóriakonszolidációt fokozó hatásának tudható be (13. és 15. ábra). Erre utal, hogy ezen csoportok céltalálási latenciája igen hasonló volt az előző nap második kondicionálása során mért eredményekhez, vagyis feltehetjük, hogy a rövid távú memória rögzült az agonisták adott dózisainak hatására. A második mikroinjekció nem befolyásolta jelentősen a további konszolidációs folyamatokat (lásd platform nélküli úsztatás), így azt mondhatjuk, hogy az agonista felgyorsította a memóriakonszolidációt a kontroll csoporthoz képest. Több adat is rendelkezésünkre áll a DA-nak, illetve receptorainak memóriakonszolidációban játszott szerepét illetően különböző agyterületeken. A NAC D1, illetve D2 DA receptorai is szükségesek a memóriakonszolidációhoz térbeli tanulási paradigmában [147, 148]. Az indirekt DA agonista amfetamin a HPC-ba mikroinjektálva elősegíti a memóriakonszolidációt [145], míg az SCH23390 dózisfüggően már az egész korai konszolidációs folyamatokat is rontja MWM-ben [235]. Az amfetaminnak az AMY-ban az előzőekhez hasonló hatása van, amely valószínűleg a HPC működésének modulálásán keresztül jön létre [145, 146]. A HPC-ban nem csak a D1, de a D2 DA receptorok is részt vesznek a térbeli tanuláshoz kapcsolódó memóriakonszolidációs folyamatokban, mivel az SKF38393 és a Quinpirol is javította az állatok teljesítményét a térbeli tanulás vizgálatára alkalmazott radiális labirintus „win-shift” formájában [236]. A D1 DA receptorok térbeli tanulási folyamatokban betöltött szerepét támasztja alá az a tény, hogy genetikailag módosított D1 DA receptor deficiens egerekben a térbeli tanulás zavara 66
volt megfigyelhető [106, 144]. A DA térbeli tanulásban játszott szerepét illetően rendelkezésünkre állnak 6-OHDA-nal végzett kísérletes adatok, mindazonáltal ezekkel kellő óvatossággal kell bánni, mivel ha a lézió a kísérlet megkezdése előtt történik, akkor a csökkent DA szint nem csak a memóriakonszolidációt, de az akvizíciót, sőt a motivációt, illetve a motoros aktivitást is befolyásolhatja 15. A kondicionálások után végzett anyagbeadással történő kísérletekkel összhangban van, hogy a HPC és a NAC shell régiójának 6-OHDA-os léziója tanulási zavarhoz vezet Morris-féle úsztatási tesztben [237, 238]. Ugyanakkor a CPU 6-OHDA-os léziója az egocentrikus (szignalizált MWM-ben vizsgálva) tanulási zavar mellett a térbeli, vagyis allocentrikus tanulást is rontja [239], ami ellentmond azoknak az eredményeknek, hogy a dorsalis striatumban felszabaduló DA a térbeli tanulásban nem játszik szerepet [145, 146, 236]. Ez az ellentmondás - a már említett okok mellett - esetlegesen annak is köszönhető, hogy a 6-OHDA kezelés előtt nem adtak DMI-t, így a lézió nem szelektíven a DA-erg terminálisokat érintette [239]. Összességében azt mondhatjuk, hogy az MWM során nyert eredményeink jól illeszkednek abba az irodalmi háttérbe, miszerint a HPC és az azzal szoros - de nem feltétlenül direkt - kapcsolatban álló limbicus struktúrák (AMY, NAC és köztük az általunk vizsgált VP) DA-erg beidegzése alapvető fontosságú a térbeli tanulás memóriakonszolidációs folyamataiban. Kísérleteinknek van egy másik fontos eredménye. A harmadik nap délelőttjén végzett platform nélküli úsztatás az állat behelyezését követően egészen addig a pillanatig, amíg az állat először odaúszott a platform helyéhez, és belépett a platform zónájába - tehát az első keresztezésig - tesztnek számított. Ugyanakkor a belépés pillanatában a platform állat által észlelt hiánya egyben kioltássá is tette ezt az ülést. A harmadik nap délután a visszahelyezett platformmal végzett teszt lehetővé tette, hogy a délelőtti kioltás memóriára gyakorolt hatását megvizsgáljuk. A teszt eredményei azt mutatták, hogy a 0,1 µg és az 1,0 µg SKF38393 illetve a 1,0 µg és az 5,0 µg Quinpirol is jelentősen csökkenti a céltalálási latenciát a kontroll csoporthoz képest 16. A megfigyelt hatás magyarázatára több alternatíva is kínálkozik. Egyrészt az általunk preferált magyarázat szerint - az agonisták hatékony dózisai növelhették a kialakult memória stabilitását a kioltással szemben. Másrészt lehetséges, hogy a teszt során tapasztalt különbség annak tudható be, hogy az agonisták adott dózisai az 15 16
Ugyanez felmerül a genetikailag módosított egerek esetében is. Eztán hatásos dózisú agonistával kezelt állatok/csoportok elnevezést használjuk.
67
állatokban perszeveratív magatartást indukálnak. Ez azt eredményezné, hogy ezen állatok a kioltás során többször visszatérnek az eltávolított platform helyéhez (kontroll állatokhoz képest), és ezt a magatartásukat a teszt során is folytatják. Ezzel szemben a kontroll állatok csak azért nem találják meg a platformot a teszt során, mert a kioltás hatására már nem is keresik azt. Ez utóbbi alternatívát nem hagyhatjuk figyelmen kívül, mivel több irodalmi adat is alátámasztja a DA receptorok perszeveratív magatartásban játszott szerepét. A D2 DA receptor stimuláció a NACben csökkenti a magatartás flexibilitását, rontja a stratégiaváltást [163]. A D2 DA receptor agonista Quinpirol a dorsomedialis striatumba injektálva emeli a perszeveratív válaszok számát, míg a D1 DA receptor agonista SKF38393-nak ugyanitt nincs ilyen hatása [240]. Késleltetéses labirintus tesztekben a medialis PFCbe injektált D1 DA receptor agonisták nagyobb koncentrációjának hatására a kísérleti állatok perszeveratív magatartást mutattak [241, 242]. Mindezek alapján tehát jogosan merül fel annak a lehetősége, hogy a VP DA receptorainak is szerepe van a perszeveratív magatartás indukálásában. Ahhoz, hogy ezt elvethessük, és adatainkat a megfelelő módon értelmezhessük, a kioltás során - a platform helyének első megtatálásáig eltelt idő mellett - mértük a célkvadránsban töltött időt, a célkvadránsba
történő
belépések
számát,
illetve
az
eltávolított
platform
keresztezéseinek számát is (I. és V. táblázat). Sem a D1, sem a D2 DA receptor agonistával végzett kísérlet esetén nem volt különbség a csoportok között egyik paramétert elemezve sem. A kontroll és az agonistát kapott (beleértve a nem hatékony dózisokat) állatcsoportok is a megfelelő helyen keresték a platformot, majd - miután nem találták ott - viszonylag hamar az általános keresési stratégiát kezdték követni. Ez utóbbit jól mutatja, hogy a teljes ülést tekintve egyik csoportban sem volt kimutatható preferencia a célkvadráns irányába, vagyis a kioltás rövid távon igen hatékony volt (mindegyik csoport esetében az ülés teljes időtartamának körülbelül 25%-át töltötték az állatok a célkvadránsban). A kioltás során tapasztaltak tehát alátámasztani látszanak azt a feltételezésünket, hogy a teszt során mért különbséget a kontroll és a hatékony dózisú agonistával kezelt csoportok között nem ez utóbbi csoportok perszeveratív magatartása okozza, hanem sokkal inkább a bennük kialakult memória kioltással szembeni nagyobb stabilitása. Eszerint, a kioltás hatására nem a hely vonzó jellege csökken (a hiányzó platform miatt) - vagy ha csökken is, akkor is az a kontrollokhoz hasonlóan -, hanem a platform helyéről kialakult/helyéhez kapcsolódó memória „destabilizálódik”, a teszt során a kontroll 68
állat nehezebben fogja megtalálni a platformot, mint a hatásos dózisú agonistával kezelt állat. További alternatívaként felmerül annak a lehetősége, hogy a hatásos dózisú agonistával kezelt csoportok esetében a kioltáskor keletkező rövid távú memória nem tud megfelelően konszolidálódni. Ekkor a platform nélküli úsztatás során mind a kontroll, mind a hatásos dózisú agonistával kezelt állatok esetében rövid távon megtörténik a kioltás, vagyis az állatok megtanulják, hogy a platform nincsen a korábbi, már megtanult helyén. Ezen megközelítés szerint a kontroll csoport állatainál a kialakult rövid távú memória konszolidálódik, ugyanakkor ez nem történik meg a hatásos dózisú agonistával kezelt állatok esetében. Ez abban nyilvánulhatna meg, hogy a teszt során az előbbiek elkerülik a platform korábbi helyét, míg az utóbbiak ugyanott keresik azt. Az agonista kioltással szembeni stabilizációs és a kioltás során létrejött rövid távú memória konszolidációját gátló hatása között jelentős különbség van. Az előbbi esetben a kontroll patkány keresi a platformot a korábbi helyén, vagy legalábbis annak a közelében, míg az utóbbiban vagy aktívan kerüli azt, vagy minden preferencia nélkül a kezdeti általános keresési stratégiához tér vissza. A teszt eredményei elég határozottan az agonista kioltással szembeni stabilizációs hatását támasztják alá: a kontroll állatok céltalálási latenciáinak átlagai és szórásai nem az első, hanem sokkal inkább a harmadik kondicionálás eredményeire hasonlítanak (13-16. ábrák). Ez pedig azt sugallja, hogy a kontroll állatok is keresik a platformot, de kevésbé tudják behatárolni annak pontos helyét. Mindezek alapján tehát a legelső, a memória stabilitására vonatkozó hipotézisünket tartjuk meg. A D1 DA receptor antagonista SCH23390 és a D2 DA receptor antagonista Sulpirid előkezelés segítéségével igazoltuk, hogy az SKF38393 hatása a D1 DA receptorok, míg a Quinpirol hatása a D2 DA receptorok aktivációján keresztül jön létre. Ugyanakkor az antagonista, illetve a kombinált kezeléseknek más lényeges hatásai is voltak. Egyrészt, bár a kombinált kezelés megmutatta, hogy az agonista valóban a D1 DA receptorokon hat, de az önmagában alkalmazott SCH23390 nemhogy nem rontotta a konszolidációs folyamatokat, de még némi tendenciát is mutatott annak gyorsítására a hatékony agonista dózisokhoz hasonlóan (14. ábra). Ennek okát igen nehéz feltárni, de egyik lehetséges magyarázat lehet rá az a tény, hogy a VP-be injektált SCH23390 - bár egy speciális patkánytörzsben - hatszorosára növeli a DA szintet lokálisan [191]. Az így felszabaduló DA lehetséges, hogy a D2 DA receptorokon is tud hatni, melyek aktivációja már elégséges lehet a 69
konszolidációs folyamatok beindításához. Mindenesetre ennek tisztázásához pontosabb információkkal kellene rendelkeznünk a VP DA receptorainak elhelyezkedéséről. Az SCH23390 másik lényeges hatása, hogy a platform nélküli úsztatás során elemzett paramétereket nézve az antagonista kezelt csoportban a kioltás hatékonyabb volt, mint az agonista kezelt és a kontroll csoportban, méghozzá olyan mértékben, hogy az antagonista kezelt állatok még kissé kerülték is a platformot korábban tartalmazó helyet és kvadránst (III. táblázat). Érdekes módon, délután visszahelyezve az antagonista kezelt állatok némileg hamarabb megtalálták a platformot, mint a kontrollok. Ezen eredményeink talán pont arra mutatnak rá, hogy a konszolidációs/stabilitási, illetve a kioltási folyamatok függetlenek egymástól: a korábban alkalmazott antagonista elősegíti a kioltást, de érdekes módon - bár csak kis mértékben - a memóriakonszolidációt, és annak kioltással szembeni stabilitását is. A D2 DA receptor antagonista önmagában és az agonista előtt alkalmazva rontotta a konszolidációs folyamatokat (mindkét csoport esetében az első kondicionálás eredményeihez viszonyítva). Irodalmi adatok alapján ismert, hogy a VP fő bemenetét képező NAC és a HPC D2 DA receptorai is szükségesek a térbeli tanulás memóriakonszolidációs folyamataiban [147, 148, 236]. Ami meglepőbb, hogy a negyedik kondicionálás eredményeit nézve az antagonista egyszeri mikroinjekciója nem csak a konszolidációt, de a rövid távú memória kialakulását is némileg akadályozta. Ez utóbbi hatás nem lehet az antagonista közvetlen hatása, mivel azt 24 órával a platform nélküli úsztatást megelőzően adtuk be (16. ábra). Ez ébresztette fel bennünk a gyanút, hogy az antagonistának esetleg nem közvetlenül a tanulási, hanem a motivációs folyamatokra gyakorolt hatása játszott szerepet az eredmények alakulásában. Ismerve az ide vonatkozó irodalmat, ez nagyon is elképzelhető volt, tudniillik a D2 antagonisták kioltásszerű hatással rendelkeznek, vagyis hatásukra a jutalom, illetve az ahhoz kapcsolt ingerek, cselekvések motivációs értéke csökken [243-246]. Esetünkben az antagonista hatása a kondicionálások utáni beadások miatt legfeljebb a platform által indukált memórianyommal kerülhet interakcióba, a platform közvetlen hatásával nem. Ha az általunk beadott antagonista a platform vonzó jellegét csökkenti, akkor az állatok csökkent platformkeresési magatartásában kell, hogy megnyilvánuljon. A platform nélküli úsztatás eredményei ismét lehetőséget nyújtottak számunkra arra, hogy megvizsgáljuk, hogy az D2 DA antagonista kezelésben részesült állatok kereső magatartása különbözik-e a többi, 70
legfőképpen a kontroll csoportétól. A kioltás során mért paramétereket tekintve csak a platform helyének keresztezésében volt különbség a csoportok között, tudniillik a kombinált kezelésű csoport szignifikánsan kevesebbszer keresztezte a platform helyét, mint a kontrollok és az agonista kezelt csoport. Az antagonista kezelt csoport csak tendenciát mutatott a platformkeresztezéseket nézve (VII. táblázat). A kombinált kezelést kapott csoport többi paramétere statisztikailag nem különbözött a kontroll csoportétól, ami azt sugallja, hogy az előbbi csoport állatai az utóbbihoz hasonlóan keresték a platformot, de nehezebben és/vagy egyáltalán nem találták meg azt. Ebben tehát az is benne rejlik, hogy az antagonista kezelés hatására a platform vonzó jellege nem csökken. Összességében azt mondhatjuk, hogy a VP D1 és D2 DA receptorainak aktivációja is gyorsítja a memóriakonszolidációt a téri tanulási folyamatokban, és növeli a kialakult memória stabilitását kioltással szemben. Kijelenthetjük továbbá, hogy a VP D2 DA receptorainak aktivációja ezen folyamatok szükséges feltétele is, sőt, a receptorok egyszeri blokkolása a térbeli tanulási folyamatok általános zavarához vezet.
5.2.
A passzív elhárító teszt eredményeinek értékelése A passzív elhárító szituáció egy széles körben alkalmazott paradigma a
negatív megerősítés vizsgálatára. Alapvetően ezzel a paradigmával nem a kémiai anyagok negatív megerősítő hatását lehet vizsgálni, hanem sokkal inkább azoknak a negatív megerősítésre, mint tanulási folyamatra gyakorolt hatását. A patkányok számára természetüknél fogva a sötét, zárt helyeknek incentív, vonzó, míg a világos nyílt tereknek averzív, taszító jellege van. Ez tükröződött a kondicionálás alacsony belépési latenciáiban is. A passzív elhárító szituáció negatív megerősítő jellege abban áll, hogy a kondicionálás során a sokkolás hatására a sötét zárt kompartment (doboz) pozitív motivációs értéke negatívvá válik, vagyis averzív, taszító lesz az állat számára. A kondicionáláskor használt elektromos sokk áramerőssége igen fontos a kísérlet szempontjából. A túl erős sokk egyrészt állatetikai megfontolásokból kiindulva sem választandó, másrészt - ezzel összefüggésben -könnyen az állatok lefagyásához („freezing”) vezethet, ami a passzív elhárító tanulás kimutatását akadályozhatja. Igen fontos szempont az áramerősség megválasztásánál az, hogy 71
nagy intenzitást alkalmazva a tanulás az állatoknál eleve olyan nagy mértékű, hogy adott anyag esetében további tanulást javító hatást szinte lehetetlen kimutatni [247] (például kontrollok közül egyik állat sem megy be egyáltalán a sötét kompartmentbe) 17. Korábbi kísérletes tapasztalataink [247-249] és a szakirodalom [250, 251] alapján mi a viszonylag gyenge 0,5 mA áramerősséget választottuk kísérleteinkhez. Eredményeink értelmezésénél igen fontosnak tartjuk, hogy a vizsgálni kívánt anyagok oldatait a kondicionálást követően azonnal a célterületre mikroinjektáltuk, mivel ez az eljárás alkalmas a memóriakonszolidáció vizsgálatára [252-254]. Ugyanakkor magyarázatra szorul az a tény, hogy - a sokk alacsony áramintenzitása miatt - a kontroll állatok csak nagyon gyenge tanulási tendenciát mutattak. Óhatatlanul felmerül a kérdés, hogy a hatásos dózisú agonisták tanulást elősegítő hatása hogyan jön létre, ha a kontroll állatokra a sokkolás nem gyakorol semmilyen hatást. Eredményeink könnyen azt sugallhatják, hogy az agonisták - a megfelelő dózisban alkalmazva - önmagukban rendelkeznek negatív megerősítő hatással, amely valamiféleképpen - időben visszafelé hatva - összekapcsolódik a paradigma sötét kompartmentjével. Ennek a kissé nehézkes, nehezen értelmezhető magyarázatnak a kiküszöbölésére végeztük el a rövid távú memória kialakulását bizonyító kísérletünket (21. ábra), amely igazolta, hogy a kontroll állatok esetében is megtörténik a negatív megerősítés a sokkolás hatására, de az így létrejött memória csak rövid életű, 24 óra múlva a kontroll állatok a kondicionáláshoz hasonlóan ismét viszonylag rövid idő alatt bemennek a sötét, zárt dobozba. Kísérleteinkben a D1 DA receptor agonista SKF38393 mindhárom, de elsősorban 1,0 µg és 5,0 µg dózisa és a D2 DA receptor agonista 0,1 µg dózisa javította a tanulást és a tanultak megtartását a kontroll állatokhoz képest (17. és 19. ábra). Értelmezésünk szerint, a hatékony dózisú agonisták a rövid távú memóriára hatva elősegítették annak konszolidációját, ezért ezen állatcsoportok belépési latenciája az első teszt során jelentősen nagyobb volt a kontroll csoportéhoz képest. A DA, illetve a DA receptorok passzív elhárító tanulásban, és kifejezetten az ehhez kapcsolódó a memóriakonszolidációs folyamatokban játszott szerepéről más agyterületeken viszonylag kevés információ áll rendelkezésünkre. Egérben a NAC
A nagy áramerősség (>1mA) antagonisták esetében alkalmazható, mivel ezeknek elsősorban tanulást rontó hatása van, így áttételesen egy-egy endogén felszabaduló transzmitter/modulátor tanulást elősegítő hatásának eliminálását vizsgálhatjuk velük. 17
72
core régiójába mikroinjektált D1 DA receptor antagonista SCH23390 és a D2 DA receptor antagonista Sulpirid is dózisfüggően gátolta a passzív elhárító tanulás memóriakonszolidációs folyamatait, míg a NAC shell régiójában csak a Sulpiridnek volt ilyen hatása [151]. A NAC shell régiójában és a basolateralis AMY-ban található DA
receptorok
együttes
aktivitása
szükséges
a
memóriakonszolidációs
folyamatokhoz passzív elhárító szituációban [150]. A csirke CPU-ba injektált SCH23390 rontja, míg a Sulpirid nem befolyásolja a passzív elhárító tanulási- és memóriafolyamatokat [255]. Passzív elhárító szituációban a D1 DA receptor antagonista SCH23390 a kondicionálás előtti mikroinjekciója
az anterolateralis
prefrontalis, a posteroparietalis kéregben illetve a HPC CA1 régiójában rontja az akvizíciót, míg a kondicionálás után a HPC CA1 régiójába mikroinjektálva segíti a rövid távú memória kialakulását, az anterolateralis prefrontalis illetve az entorhinalis kéregben pedig rontja a hosszú távú memóriát [256]. Ugyanebben a paradigmában az SCH23390 az anterormedialis precentralisPFC-be adva a kondicionálás után a 0-180 perces időtartományban dózisfüggő módon rontja a memóriakonszolidációt [149]. További, az előzőeknek némileg ellentmondó eredmény, hogy az AMY 6-OHDA-os léziója rontja az aktív elhárító tanulást, míg érdekes módon ennek passzív formáját bár csak kis mértékbe - javítja [257]. Szintén kissé ellentmondó eredmény, hogy a kondicionálás előtt a NAC-be adott DA rontja a passzív elhárító tanulást [258]. Ez utóbbi két kísérlet ellen a kifogásaink itt is az MWM eredményeinek tárgyalásánál leírtakkal azonosak, miszerint a 6-OHDA-os lézió DMI előkezelés hiányában nem DA specifikus, akár a noradrenerg idegvégződéseket is érintheti, a DA kondicionálás előtti használata pedig a motivációs és motoros folyamatokat is befolyásolhatja, ezáltal a tanulási/konszolidációs hatásokkal interferálva. A D1 DA receptor antagonista SCH23390 és a D2 DA receptor antagonista Sulpirid előkezelés segítéségével igazoltuk, hogy az SKF38393 hatásait a D1 DA receptorok, míg a Quinpirol hatásait a D2 DA receptorok aktivációján keresztül hozza létre (18. és 20. ábra). Mindkét esetben felmerül a kérdés, hogy az önmagában alkalmazott
antagonista
kezelések
miért
nem
rontották
a
konszolidációs
folyamatokat. A legkézenfekvőbb magyarázat erre, hogy az alkalmazott gyenge áramerősség miatt az állatok VP-ában felszabaduló DA szintje nem elségséges a konszolidációs folyamatok megindításához - ezt látjuk a kontroll állatokban -, és a felszabaduló DA hiányában az antagonisták sem tudják kifejteni hatásukat. Ez tehát ismét rámutat arra, hogy az általunk alkalmazott áramerősség nem optimális az 73
antagonisták hatásának vizsgálatára, míg az agonistákéra annál inkább (már amennyiben feltételezzük, hogy az agonista javítja, az antagonista rontja a tanulási folyamatokat). Ezt a kérdést a rendelkezésünkre álló információk birtokában nem lehet egyértelműen eldönteni, megoldására az antagonista több dózisával és magasabb áramerősséggel végzett kísérletekre lenne szükség. Összefoglalva tehát elmondhatjuk, hogy a VP D1, illetve D2 DA receptorainak aktivációja elősegíti a memóriakonszolidációt és a kialakult memóriának a hosszú távú időbeli stabilitását passzív elhárító tesztben.
5.3.
A helypreferencia teszt eredményeinek értékelése A helypreferencia teszt különféle kémiai anyagok megerősítő (jutalmazó
vagy büntető) hatásának vizsgálatára alkalmas [259, 260]. Hangsúlyoznunk kell, hogy az általunk alkalmazott open field alapú paradigma segítségével nem csak a pozitív, de a negatív megerősítő hatás kimutatása is lehetséges. A kémiai anyagok pozitív megerősítő hatása a kondicionált helypreferencia (CPP), míg negatív megerősítő hatása a kondicionált helyaverzió (CPA) kialakulásában nyilvánul meg. Az open field alapú helypreferencia teszt főként abban tér el az eddigiekben ismertetett és tárgyalt kifejezetten a tanulási folyamatok vizsgálatára használt paradigmáktól (MWM, PAV), hogy azokban eleve benne rejlik a megerősítő komponens (a jutalom vagy a büntetés), míg a helypreferenciában az adott anyagnak kell azt indukálnia. Ez azt jelenti, hogy a tanulási paradigmákban adott helyen és időben valamilyen a paradigmába „beépített” esemény hatására az állatokban a környezet
egészének,
vagy a környezet
egyes ingereinek 18, esetleg egy
cselekvéssornak a motivációs értéke változik meg. Ennek hatására az adott ingerek vonzóvá vagy taszítóvá válnak.
A tanulási paradigmákban - ahogy az eddigi
kísérleteink eredményei mutatják - a kondicionálások után beadott kémiai anyagok a megerősítés
állatok
idegrendszerére
gyakorolt
hatását
tudják
stabilizálni
(memóriakonszolidáció). A helypreferencia tesztben a konszolidációs hatás nem elégséges, a beadott anyagnak jutalmazó hatással is kell rendelkeznie, amely végül a pozitív megerősítés indukciójához vezet. Ez teszi alkalmassá a helypreferencia 18
Ez például lehet adott hely (MWM-ben), vagy egy bizonyos tuljadonság, például a sötétség (PAVban).
74
tesztet
a
drogaddikció
vizsgálatára,
kimutatására
[261,
262].
A
mi
megközelítésünkben a helypreferencia kialakulásának feltétele, hogy a beadott anyag hatására az állatban a kondicionálások során pozitív motivációs állapot indukálódjon, és ezen hatás asszociálódjon a kondicionáló kvadráns (célkvadráns) környezeti ingereihez, - ezért is lényeges a kondicionálás előtti anyagbeadás. Ugyanakkor ez sem elégséges feltétele a 24 óra múlva megfigyelhető kialakult helypreferenciának, mivel az asszociációnak rögzülnie kell az idegrendszerben (konszolidáció). Az asszociáció során a környezeti ingerek tehát pozitív motivációs értéket nyernek. Ez a folyamat nem más, mint a pozitív megerősítés, mivel egy addig relatíve semleges inger az állat számára vonzóvá, incentívvé válik. Ez az incentív jelleg az, ami miatt az állat a teszt során több időt tölt a célkvadráns területén, illetve többször visszatér oda. Ahhoz tehát, hogy az állatokban kondicionált helypreferenciát figyelhessünk meg a következő feltételeket kell teljesíteni: a beadott anyagnak legyen 1.) jutalmazó/pozitív
megerősítő hatása és
2.)
és
ennek
konszolidációja az
idegrendszerben történjen meg. Kísérleteinkben sem a D1 sem a D2 DA receptor agonista kezelés esetében nem alakult ki helypreferencia: a célkvadránsban töltött időt tekintve nem volt jelentős különbség a csoportok között, illetve a teszt átlagai nem különböztek jelentősen a habituáció átlagaitól (22. és 23. ábra). Ezen eredményeink némileg ellentmondani látszottak azoknak a tényeknek, melyek szerint a VP iboténsavas léziója jelentősen gyengíti az i.v. kokain ön-adagolást [263], továbbá a VP-ba mikroinjektált kokain helypreferenciát vált ki [229] többszörösére emelve a VP DA szintet, és ennek kialakulását a VP 6-OHDA-os léziója megakadályozza [190]. Ezt némileg árnyalja, hogy a kokain által a VP-ban kiváltott helypreferencia kialakulását az opiát antagonista naloxon majdnem teljesen eliminálja [264]. Ezen adatok együttes és ellentmondásmentes értelmezésére akkor nyílik lehetőségünk, ha visszatérünk az ennek a fejezetnek az elején ismertetett elképzeléshez, miszerint a helypreferencia
kialakulásának
a
beadott
anyagok
pozitív
megerősítő
és
konszolidációs hatása is szükséges feltétele. Kiindulva a MWM paradigma során nyert eredményeinkből, továbbá abból, hogy az általunk alkalmazott open field alapú paradigma tulajdonképpen térbeli tanuláson alapszik - tudniillik a MWM teszthez hasonlóan az állatnak térbeli jelek alapján kell tájékozódnia -, feltehetjük azt, hogy az agonistáink bizonyos dózisai rendelkeztek a memóriakonszolidációs hatással, de a jutalmazó hatással nem. Ennek fényében a kokain helypreferenciát indukáló hatása a 75
VP-ban a DA-erg és az opiáterg rendszeren keresztül úgy valósul meg, hogy önmagában a VP-on belül egyik rendszer aktivitása sem elégséges, de mindkettő szükséges feltétele a helypreferencia kialakulásának. Ezt támasztja alá, hogy mind a VP 6-OHDA-os léziója, mind a lokálisan alkalmazott opiát antagonista naloxon megakadályozza azt [190, 264]. Mai tudásunk szerint, a DA jutalmazó és pozitív megerősítő hatása elsősorban a NAC területén található DA receptorokon keresztül jön létre. Ezen az agyterületen kémiai önadagolás építhető ki amfetaminnal, illetve D1 és D2 DA receptor agonistákkal [131-134], amelyek ugyanitt alkalmazva helypreferenciát is kiváltanak [135, 136]. Az amfetamin a mesencephalicus DA-erg neuronok által beidegzett több agyterület közül csak a NAC területére injektálva indukál helypreferenciát [265] - bár emellett a VP területén is kiváltja azt [229]. A NAC-be mikroinjektált kokain hatására nem jön létre helypreferencia [266] és nem építhető ki vele önadagolás sem [139]. Ugyanakkor, kémiai önadagolás építhető ki kokainnal a PFC-ben, amely 6-OHDA lézióval és a D2 DA antagonista Sulpiriddel gyengíthető, de nem szüntethető meg [138, 139]. A PFC 6-OHDA-os léziója az i.p. kokain helypreferenciát sem szünteti meg [267]. Ezek a tények arra utalnak, hogy 1.) a DA jutalmazó hatásának elsődleges helye a NAC, 2.) a kokain jutalmazó hatása valószínűleg nem elsősorban - de legalábbis nem kizárólagosan - a DA rendszeren keresztül jön létre. Valószínűleg a pozitív megerősítő és a konszolidációs hatás szétválását mutatják azok a kísérletek, amelyekben az AMY területén található D1, illetve D2 DA receptorok morfin indukálta helypreferenciára gyakorolt hatását vizsgálták. Mindkét esetben a DA receptorok aktivációja önmagában nem váltott ki helypreferenciát, ugyanakkor a morfin által indukáltat felerősítette [140, 141]. Elképzelésünk szerint ennek magyarázata az, hogy a DA vagy csak konszolidációs, vagy csak pozitív megerősítő hatásokkal rendelkezik az AMY-ban, így önmagában nem képes helypreferenciát kiváltani. Ugyanakkor, a morfinnal - amely mindkét komponens kiváltására alkalmas - együtt alkalmazva fel tudja erősíteni annak a konszolidációs, vagy a pozitív megerősítő hatását. További, ettől független adat, mely a pozitív megerősítő és konszolidációs komponens szétválását támasztja alá az, hogy a kokain indukálta helypreferencia konszolidációs folyamatait gátolja az accumbalis fehérjeszintézis felfüggesztése [268], holott a kokain nem vált ki helypreferenciát a NAC-be injektálva. A két komponens szétválása mellett 76
természetesen elképzelhetőnek tartunk más lehetséges magyarázatot is az említett jelenségekre, mindazonáltal azt gondoljuk, hogy a saját és az irodalmi adatok alapján ez az egyik legkézenfekvőbb értelmezés. Felmerült bennünk lehetőségként, hogy a helypreferencia klasszikus paramétere - a célkvadránsban töltött idő - mellett érdemes lenne mérni a célkvadránsba történő belépések számát, ami szintén a célkvadráns ingereire irányuló orientációs magatartást tükrözheti. Eredményeink azt mutatták, hogy a D1 DA receptor agonista kezelés esetében nem volt jelentős különbség a csoportok között, ugyanakkor a D2 DA receptor agonista esetében a teszt során megfigyelhető volt, hogy az 1,0 µg dózisú agonista jelentősen megnöveli a belépések számát a célkvadránsba a kontroll és a 0,1 µg agonista kezelt csoporthoz képest is (IX. és X. táblázat). Feltettük a kérdést, hogy vajon ez a megnövekedett orientáció specifikus-e a célkvadránsra, ezért kiszámítottuk, hogy a célkvadránsba történő belépések száma hány százaléka az össz kvadráns belépések számának. Eredményeink azt mutatták, hogy az összes csoport esetében ez az érték 25 % körül ingadozik, a csoportok között - beleértve az 1,0 µg D2 DA agonista kezelt csoportot is - nem volt jelentős különbség sem a habituáció, sem a teszt ülés során. Ez alapján levontuk a következtetést, hogy a megfigyelt agonista hatás nem a kialakult preferencia jele, hanem sokkal inkább a lokomotoros aktivitás növekedésének tudható be. Ennek elemzésével az „A motoros aktivitásra gyakorolt hatások” című fejezetben fogunk foglalkozni. Összességében tehát azt mondhatjuk, hogy a D1 DA receptor agonista SKF38393 és a D2 DA agonista Quinpirol a VP-ba mikroinjektálva nem vált ki helypreferenciát, valószínűleg a jutalmazó hatások hiánya miatt.
5.4.
5.4.1.
A különböző paradigmák eredményeinek együttes értelmezése A dózis-hatás görbék Az egyes paradigmák eredményeinek a megvitatásánál nem tárgyaltuk az
agonista dózis-hatás görbék alakjának lehetséges okait. Jelen fejezetben az a feladatunk, hogy megvizsgáljuk, mi lehet a magyarázata annak, hogy MWM tesztben
77
a D1, PAV tesztben a D2 DA receptor agonista inverz U alakú dózis-hatás görbét, míg PAV tesztben a D1, MWM tesztben a D2 DA receptor agonista lineáris dózishatás görbét mutat 19. Egyrészt számot kell adnunk arról, hogy milyen mechanizmus útján jöhet létre az inverz U alakú dózis-hatás görbe, másrészt arról, hogy mi lehet az oka a dózis-hatás görbék eltérésének a különböző paradigmák esetében, illetve a különféle kezeléseket tekintve. A jelen kísérletek során alkalmazott agonista és antagonista dózisok nagyságrendben megegyeztek a szakirodalomban alkalmazott mennyiségekkel [136, 149, 155, 156, 212, 235, 236, 256, 269, 270]. A lineáris hatásgörbe különösebben nem szorul magyarázatra, a DA agonisták és antagonisták esetében elsősorban ez figyelhető meg a szakirodalomban leírt kísérletekben paradigmától függetlenül 20 [151, 156, 235, 269]. Ezzel szemben az inverz U alakú hatásgörbe sokkal inkább a neuropepdidekre jellemző [249, 271, 272]. Ez utóbbi esetében van egy köztes dózis, amely a maximális hatékonyságú. Ismereteink szerint a D1 DA receptorok esetében egyedül a PFC-ben láthatunk példát arra, hogy a DA agonistáknak egy bizonyos dózis felett csökken a hatékonysága. Eszerint a D1 DA receptorok lokális stimulációja alacsony dózisú agonista segítségével javítja, míg a nagyobb dózisú agonista rontja a munkamemóriát patkányokban [242], és a kognitív funkciókat majmokban [273]. A D2 DA receptorokat illetően szintén kevés információ áll rendelkezésünkre: ismert, hogy a NAC területére mikroinjektált Quinpirol két kisebb dózisa (0,5 és 1,0 µg) helypreferenciát vált ki, míg a legnagyobb dózis (2,0 µg) hatástalan [136]. Az agonisták fordított U alakú dózis-hatás görbéjére több lehetséges magyarázat is van: 1. A PFC-ben található D1 DA receptorokra jellemző, hogy egy bizonyos szintű stimuláció optimális cAMP szinthez vezet, ami segíti a munkamemória megfelelő működését, míg ezen receptorok túlzott stimulációja a cAMP szint nagymértékű emelkedését eredményezi, ami már gátolja azt [274]. Eszerint a sejt funkciója az optimális cAMP szinttől függ, amelyet a sejt membránján található receptorokon keresztül lehet szabályozni. A VP DA receptorainak - akár a D2 altípusnak - hasonló tulajdonsága magyarázhatná eredményeinket. Ez utóbbi valószínűleg aszimptotikus, tehát van egy maximális hatás, amihez tart a görbe a dózis függvényében. 20 Nagyon sok esetben a probléma az, hogy a kísérletek során az agonistának vagy antagonistának csak egy vagy legfeljebb két dózisát vizsgálják meg, márpedig a dózis-hatás görbe meghatározásához legalább 3 dózis szükséges (ha lehet, kiegészítve a csak vivőanyagot kapott csoporttal /kontroll/). 19
78
2. A nagyobb dózisú agonista ineffektivitásának oka lehet az adott receptortípus változatos elhelyezkedése és sűrűsége a VP-on belül. Elektronmikroszkópos adatok alapján a D2 DA receptorokról biztosan tudjuk, hogy nagyrészt preszinaptikusan a NAC-ből érkező GABA-erg rostokon, és kisebb részben posztszinaptikusan a VP neuronjain is megtalálhatóak [196]. A D1 DA receptorairól
csak
indirekt,
de
elég
meggyőző
bizonyítékok
állnak
rendelkezésünkre, melyek szerint azok mind pre-, mind posztszinaptikusan megtalálhatóak a VP területén [104, 197-199]. Adott receptort aktiválva az arra specifikus agonistával elképzelhető, hogy alacsonyabb dózisok esetén csak a pre-, vagy a posztszinaptikus hatások dominálnak. Ezzel szemben lehetséges, hogy a nagyobb dózisok esetében már mindkettő érvényesül, ami ellentétes hatások esetében akár ahhoz is vezethet, hogy azok kiolthatják egymást. 3. Az inverz U alakú dózis-hatás görbére egy további lehetséges magyarázat a VP és az ott található DA receptorok funkcionális inhomogenitása. Adott helyre beadott agonista oldat a VP beadástól távolabbi részeire is eldiffundálhat. Kisebb koncentrációjú oldat esetében a diffúzió során a környező területekre jutott DA agonista koncentrációja lehet, hogy nem elégséges ahhoz, hogy az ottani DA receptorokat a megfelelő számban aktiválja, ugyanakkor a nagyobb dózis esetében már igen. Ennek eredményeképpen, a kis dózisú agonista csak lokálisan hat, míg a nagyobb dózisú agonista a VP két, funkcionálisan akár ellentétes területét is aktiválhatja. Hasonló jelenséget írtak le az SKF38393 lokomócióra gyakorolt hatását nézve, ahol a legnagyobb dózis a VP elülső részében növelte, míg a hátsó részében csökkentette az aktivitást [212]. Jelen kísérleteinkben nem találtunk regionális különbséget az agonisták hatásában. Ehhez a magyarázathoz kapcsolódik még az, hogy nem csak a VP lehet inhomogén az adott funkció tekintetében, hanem lehetséges, hogy a beadott oldatok a szomszédos agyterületekre diffundálnak, ahol ellenkező hatást váltanak ki. Sajnálatos módon a környező agyterületek DA receptorainak tanulásban betöltött szerepéről viszonylag kevés információ áll rendelkezésünkre. A VP-mal szomszédos magok közül ismereteink szerint egyedül a NAC és a CPU területén vizsgálták meg a DA receptorok szerepét az általunk is vizsgált tanulási folyamatokban (lásd korábban). Mindazonáltal nem valószínű, hogy az általunk beadott anyagok ezen területeken fejtették ki hatásukat, mert a szövettani eredmények alapján a mikroinjekciók nagy része távol esett azoktól (12. ábra). 79
4. Lehetségesnek tartjuk, hogy a két paradigmában megfigyelt látszólag eltérő dózis-hatás görbék jellegükben alapvetően nem térnek el. Előfordulhat, hogy a lineárisnak tűnő dózis-hatás görbék esetében is van egy dózis, amelynek hatékonysága a maximális, és amelynél nagyobb dózisoké már kisebb, sőt akár átcsaphat ellenkező hatásba. Ugyanakkor lehetséges, hogy ez utóbbi tartomány már kívül esett az általunk vizsgált dózistartományon. A dózis-hatás görbék alakja mellett számot kell, hogy adjunk arról, hogy mi lehet az oka annak, hogy adott agonista esetében eltérő dózisok a hatásosak a két tanulási paradigmában (MWM, PAV). Bár válaszunk csupán spekulatív lehet, ugyanakkor nyilvánvaló, hogy a hatásgörbék közötti különbség a paradigmák, és valószínűleg az általuk reprezentált tanulási folyamatok különbségeiből adódnak. A teljesség igénye nélkül ezek a következők lehetnek: 1.) A MWM-ben két társítást végzünk a konszolidáció tesztje előtt, míg PAV-ban csak egyet; 2.) A MWM-ben valamely helynek a motivációs értéke változik meg, míg PAV-ban sokkal inkább valamely tulajdonság(ok)nak (sötét zárt terek); 3.) A MWM inkább egy pozitív megerősítésen alapuló paradigma (jutalmazás), míg a PAV negatív megerősítésen alapul (büntetés); 4.) A két paradigmában a kísérlet és a tanulás hátterét adó motiváció erőssége is jelentősen eltérhet (lásd sokk vs. víz). Az agonisták hatásgörbéi közötti eltérést sokban magyarázhatja a két receptor denzitásának, illetve lokalizációjának eltérése. Ugyanakkor ahhoz, hogy az ebben az alfejezetben felmerült problémák bármelyikét meg tudjuk oldani, pontosabb ismeretekkel kéne rendelkeznünk a VP felépítésével, illetve DA receptorainak altípusaival és azok pontos elhelyezkedésével kapcsolatban.
5.4.2.
A motoros aktivitásra gyakorolt hatások
A VP
DA receptorainak
szerepe a motoros/lokomotoros
aktivitás
szabályozásában igen jól ismert. A VP-ba adott DA növeli a lokomotoros aktivitást [211]. Gong és Neil a VP-ba mikroinjektált SKF38393 és Quinpirol 0,3, 1,0 és 3,0 µg dózisának lokomotoros aktivitásra gyakorolt hatását vizsgálták open field tesztben [212]. Az SKF38393 0,3 µg és 1,0 µg dózisa növelte a lokomotoros aktivitást, míg a 3,0 µg nem befolyásolta azt. A D2 DA receptor agonista Quinpirolnak csak a legnagyobb, 3,0 µg dózisa volt hatásos, szignifikánsan 80
csökkentette a lokomotoros aktivitást a kontroll állatokhoz képest. Az általunk bemutatott kísérletekben alkalmazott dózisok nagyságrendileg azonosak voltak az általuk alkalmazottakkal. Ezek alapján úgy döntöttünk, hogy a MWM és a CPP paradigmákban az egyes ülések során megvizsgáljuk az állatok lokomotoros aktivitását, szem előtt tartva azt a tényt, hogy az általunk végzett mikroinjekciók a MWM tesztben a kondicionálások után történtek, tehát hatásukat csak 24 óra után tudtuk megfigyelni. A PAV paradigmában hasonló méréseket nem végeztünk, mert az állatok sebessége erősen függ a belépési latenciától, és így a csoportok összehasonlítása nehézségekbe ütközött volna 21. A MWM tesztben egyik ülés során sem
tapasztaltunk
különbséget
az
állatcsoportok
között.
Ennek
kísérleti
eredményeink értelmezése szempontjából nagy jelentősége van, mivel felmerül annak a lehetősége, hogy a megfigyelt különbségek a csoportok között nem az agonisták memóriakonszolidációt fokozó hatásának, hanem azok hatására az állatok sebességében bekövetkezett hosszan tartó - hiszen 24 óra múlva vizsgáltuk változásnak tudható be. A MWM teszt során végzett kísérleteink eredményei alapján az agonistáknak (II. ésVI. táblázat), és az antagonistáknak (IV. és VIII. táblázat) sem volt ilyen hatásuk. A CPP paradigmában - ahogy annak tárgyalásánál már említettük - a teszt ülés során a lokomotoros aktivitást nézve a D1 DA receptor agonistával végzett kísérletek esetében nem volt különbség a csoportok között (IX. táblázat), ugyanakkor a D2 DA receptor agonista esetében az 1,0 µg dózisú agonista a kontroll és a 0,1 µg agonista kezelt csoporthoz képest is növelte a lokomotoros aktivitást a kísérleti berendezés egész területén (X. táblázat). Miután a teszt előtt nem történt anyagbeadás, és igencsak valószínűtlen, hogy a kondicionálások előtt beadott agonista 24 óra múlva is hat, ezért elképzelhetőnek tartottuk, hogy a teszt során megfigyelt különbség a csoportok között a jól ismert kondidicionált droghatás jelenségének tudható be [259]. Esetünkben ez azt kéne, hogy jelentse, hogy a D2 agonista 1,0 µg dózisa a kondicionálások során növeli az állatok lokomotoros aktivitását, ami a kondicionáló kvadráns ingereivel történő asszociáció, és ennek konszolidációja esetén a teszt ülés során az agonista kezelés hiányában is az ingerek A PAV-ban az állatok a behelyezést követően viszonylag nagy sebességgel mozognak, explorálnak. Ha az állat ekkor bemegy a sötét dobozba, akkor a mérés leáll, és az állat átlagos sebessége viszonylag nagy érték lesz. Ugyanakkor, ha az állat nem megy be, akkor egyre több időt tölt nyugalomban, ami az átlagos sebességet jelentősen csökkenteni fogja. MWM-ben ez nincs így, valószínűleg a folyamatos úszási kényszer miatt (az állatok csak ritkán lebegnek a víz felszínén). 21
81
által kiváltott aktivitás növekedéshez vezet. Ez a jelenség látható például a NAC-be adott amfetamin esetében [275]. Ahogy láthattuk a helypreferencia esetében, a beadott anyagnak itt is három feltételt kell teljesítenie: a lokomotoros aktivitást növelnie, elősegítenie ennek asszociációját a környezeti ingerekhez, valamint az így létrejött asszociációt konszolidálnia kell az idegrendszerben. A MWM és a CPP paradigmák már említett hasonlósága miatt (térbeli tanulás) az 1,0 µg dózisú D2 agonista konszolidációs hatása feltételezhető volt, ugyanakkor a kondicionálások során az nem növelte a lokomotoros aktivitást, egy nagyon mérsékelt tendencia volt csak megfigyelhető (1. és 2. melléklet). Feltételezhetnénk, hogy a kondicionálások során esetleg a habituációhoz és teszthez viszonyítva szűkebb tér gátolta a lokomotoros aktivitás explicit megjelenését, ugyanakkor a Gong és Neil által végzett kísérletek is azt mutatták, hogy az 1,0 µg dózisú agonistának nincs ilyen hatása [212]. Fontos eredménynek tartjuk, hogy a kondicionálások során a D2 DA agonista esetében reprodukáltuk az előbb említett munkacsoport open fieldben kapott eredményét 22 (1. és 2. melléklet) [212]. Ez az eredmény az, amelynek hatására a következő gondolat született meg bennünk: A MWM tesztben az agonista a kondicionálások után lett beadva, így annak hatása a környezet ingereinek hatásával közvetlenül nem találkozott (csak a rövid távú memórianyommal), így kis eséllyel alakulhatott ki asszociatív kapcsolat a két hatás között. Ennek megfelelően MWMben a teszt során nem tapasztaltunk az 1,0 µg dózisú D2 agonista esetében lokomotoros aktivitás növekedést, az agonista konszolidációs hatása csak a platform és a környezeti ingerek hatásának asszociációjára terjedt ki. A CPP paradigmában az agonistát a kondicionálások előtt alkalmaztuk, így annak hatása összekapcsolódhatott a környezet ingereivel. Feltételezzük, hogy a D2 DA receptor agonista két, a motoros aktivitást eltérő irányba befolyásoló rendszerre hat a VP-on belül. A két rendszeren létrejövő hatás „akutan” az 1 µg dózis esetében kioltja egymást, míg az 5 µg esetében a gátló rendszer kerül túlsúlyba. Ugyanakkor, valamilyen okból kifolyólag az agonista konszolidációs hatása - ha a gátló rendszer nem túlzottan aktív - inkább érvényesül az aktivációs rendszeren, aminek eredményeképpen a teszt során az 1 µg dózisú agonista esetében inkább az aktiváció fog dominálni, ugyanakkor már az 5 µg dózis esetében is látható lesz némi tendencia. Bár jelen fejtegetés abszolút hipotetikus, mindazonáltal teljesen illeszkedik kísérletes eredményeinkhez. A D1 agonista esetében ez valószínűleg azért nem sikerült, mert ott a hatás később kezdődik, így ez már kívül esett az általunk végzett kondicionálás időtartamán. 22
82
Általánosan elfogadott, hogy a DA a pozitív megerősítő és a konszolidációt elősegítő hatása mellett rendelkezik a válasz intenzitását befolyásoló, úgynevezett „energetizáló” hatással is, amely célinger hiányában általános explorációs magatartásban, míg annak jelenlétében az arra irányuló fokozott exploratiósorientatiós aspecifikus viselkedésmintázatban nyilvánul meg [113, 276-278]. Ennek az explorációs-orientációs magatartásnak az egyik fő komponense a megnövekedett lokomotoros aktivitás. Véleményünk szerint a D2 DA receptor agonista esetében látott hatás azonos ezzel az „energetizáló hatással”, amely a kondicionálások során maszkolt a gátló hatás miatt, ugyanakkor az agonista konszolidációt elősegítő hatásának következtében a teszt során fokozott lokomotoros aktivitás képében jelenik meg. Az állat nem fog a kondicionáló kvadránsban több időt tölteni a teszt ülés alatt, mivel számára annak ingerei nem vonzóbbak a többi kvadráns ingereinél. Ugyanakkor, a kondicionáló kvadráns ingerei az apparátus egész területén - annak relatíve kis méretei miatt - hatni fognak az állatra, ezért nem látunk különbséget a kvadránsokba történő belépések számában az 1 µg D2 agonista kezelt csoport esetében. A VP-hoz köthető a DA receptorok válaszintenzitást moduláló hatásának kísérletes bizonyítéka, mely szerint a VP-ban kiépített stabil elektromos öningerlés küszöbe megnövekedett, míg intenzitása csökkent az i.p. és subcután alkalmazott D1 és D2 DA receptor antagonisták hatására [227]. Ez természetesen nem bizonyítja a VP DA receptorainak érintettségét, de felveti annak lehetőségét, hogy a VP és annak receptorai részt vesznek a folyamat szabályozásában. További, az álláspontunkat erősítő tény, hogy a VP közvetlenül szabályozza a VTA DA-erg sejtjeinek populációs aktivitását [34], ami a tónusos DA szint változásán keresztül befolyásolhatja a válasz intenzitását [278]. Elképzelhető tehát, hogy a VP DA receptorai a VP sejtaktivitásának befolyásolása révén maguk is részt vesznek ezen folyamat szabályozásában. Összességében tehát kísérleteink alapján azt mondhatjuk, hogy a VP-ba injektált agonisták nem rendelkeznek jutalmazó hatással, ugyanakkor a válasz intezitását befolyásoló hatásuk az adott környezethez kapcsoltan és hosszú távon lehetséges. A probléma teljes megoldásához további kísérletek szükségesek.
83
5.4.3.
A konszolidáció lehetséges mechanizmusairól Mai ismereteink szerint - ahogy már a bevezetőben is említettük -
memóriakonszolidáció strukturális szinten elsősorban a szinaptikus átépülésen keresztül megy végbe, melynek elektrofiziológiai korrelátuma a LTP és a LTD. A VP-ba mikroinjektált DA agonisták konszolidációt elősegítő hatása alapvetően két úton jöhet létre: direkt módon a VP-on belül, illetve indirekt úton a VP aktivitásán keresztül más agyterületek LTP/LTD folyamatait befolyásolva. A bevezetőben már említett irodalmi hivatkozásokat kissé kibővítve láthatjuk a DA széleskörű érintettségét a szinaptikus átépülés folyamataiban. In vivo, szabadon mozgó állaton és in vitro, agyszeleten is bizonyították, hogy a D1 DA receptorok aktivációja szükséges a hippocampalis LTP kialakulásához [106-108, 279-281]. In vitro kimutatták, hogy a HPC D1 receptorainak aktivációja és D2 receptorainak gátlása elősegíti, míg a D2 receptorok aktivációja és a D1 receptorok gátlása rontja a lokális LTD kialakulását [282]. A D1 és D2 DA receptorok együttes aktivációja szükséges a CPU-ban a LTD kialakulásához [283], ugyanakkor az itt található D2 DA receptorok a LTP kialakulását gátolják, a D1 DA receptorok pedig elősegítik azt [284]. A DA receptorok modulálják a LTP képződést az AMY-ban is [285]. A PFC D1 DA receptorainak aktivációja fontos szerepet játszik a LTP és a LTD indukciójában illetve fenntartásában [110], ugyanakkor a DA LTP-t indukáló hatása erősen függhet a DA receptorok előzetes aktiváltsági állapotától [286, 287]. A NAC D1 és D2 DA receptorainak szinaptikus plaszticitásra gyakorolt hatása az extraacelluláris DA szint függvénye, amely meghatározza az információ áramlás irányát és a szinaptikus változások helyét is [288]. Sajnálatos módon, a VP DA receptorainak LTP és LTD kialakulásában játszott szerepét illetően nem áll rendelkezésünkre információ, ugyanakkor nem tartjuk kizártnak, hogy a bazális ganglionok ventralis rendszerének ezen a szintjén is megfigyelhető hasonló jelenség. A DA agonisták VP-ban kifejtett direkt hatása mellett fontos szerepe lehet azok indirekt, a VP aktivitásának befolyásolásán keresztül más agyterületekre gyakorolt hatásának is. Ennek fontosságát támasztja alá az a tény, hogy a VP-ban kiépített elektromos öningerlés [226] növeli a neuronális aktivitást (metabolizmust) jelző, de a hosszú távú génexpressziót is befolyásoló Fos marker szintjét a NAC, a PFC, a lateralis hypothalamus, a lateralis septum és a VTA területén is [289]. Ehhez kapcsolódik a korábban már említett eredmény, hogy a VP-ban kiépített öningerlést a 84
DA antagonisták modulálják [227], ami jelzi, hogy az legalább részben a DA-erg neuronok aktivitásának szabályozásán keresztül jön létre. Valóban, a tanulásban központi szerepet játszó HPC a NAC-en keresztül befolyásolja a VTA aktivitását [290], és a VP → VTA kapcsolaton keresztül szerepe lehet a hosszú távú memória kialakulásában [291]. A VP DA receptorainak ilyen indirekt, más agyterületek DA receptorain keresztül érvényesülő memóriakonszolidációt elősegítő hatását támasztja alá az is, hogy a NAC, a HPC, az AMY illetve a PFC területén is kimutatták a lokálisan elhelyezkedő D1 és D2 DA receptorok szükséges szerepét a memóriakonszolidációban térbeli és passzív elhárító tanulásban is [147-151, 235, 256]. Ez alapján feltételezhető, hogy a VP területén található DA receptorok a VP neuronális aktivitásának befolyásolásán keresztül hatnak a mesencephalicus DA-erg neuronokra és így az azok által beidegzett agyterületek DA szintjére, áttételesen aktiválva mindazon agyterületen található DA receptorokat, melyeknek szerepe szükséges a memóriakonszolidációban. Természetesen lehetséges, hogy az aktiváció a többi agyterületen a VP DA receptoroktól függetlenül is megtörténhet (tehát nincs ok-okozati kapcsolat a kettő között), de az érvek összessége arról győzött meg bennünket, hogy az indirekt mechanizmus érvényesülése igencsak valószínű. Az indirekt hatás egy másik lehetséges útja - amiről még egyáltalán nem esett szó – a VP nagy cholinerg neuronjain keresztül létrejövő lehetséges hatás. A VP nagy cholinerg neuronjainak rostjai főleg az AMY és agykéreg területén végződnek [187189]. Ismert, hogy a cholinerg rendszer és receptorai fontos szerepet játszanak a tanulási
folyamatokban
[292,
293].
A VP
nagy cholinerg neuronjainak
memóriakonszolidációt elősegítő hatását eddig csak a passzív elhárító szituációban mutatták ki [223, 224]. Sajnálatos módon további részletek ezen sejtek funkcióit illetően nem állnak rendelkezésünkre. Az általunk végzett kísérletek egyértelműen bizonyítják, hogy a VP D1 és D2 DA receptorainak aktivációja elősegíti a térbeli és az elhárító tanulás konszolidációs folyamatait. Az így kialakult memória időbeli stabilitását a PAV, míg kioltással szembeni stabilitását a MWM szituációban igazoltuk. Miután következtetéseink az állatok magatartásának megfigyelésén alapultak, ezért e magatartási hatások mechanizmusának tisztázásához az idegrendszerben, és azon belül is a VP-ban zajló folyamatok közvetlen vizsgálatára lenne szükség. Fontosnak tartjuk tisztázni, hogy 1.) elektrofiziológiai módszerekkel kimutatható-e LTP, illetve LTD a VP-ban, és ha igen, akkor a VP DA receptorok hogyan befolyásolják ezen folyamatokat; 2.) a DA 85
receptorok a VP-on belül pontosan hol, és milyen eloszlásban helyezkednek el, és hogyan
befolyásolják
a
kimeneti
sejtek
aktivitását.
A
strukturális
szint
megfigyelésével a VP-ban található DA receptorok memóriakonszolidációban betöltött funkciójának ismerete teljessé válhatna, ami jelentősen hozzájárulna a tanulás idegrendszeri folyamatainak jobb megértéséhez.
86
6.
Összefoglalás
Kísérleteink során a következőket igazoltuk: 1. A térbeli tanulási folyamatok vizsgálatára használt MWM paradigmában a a) VP-ba mikroinjektált D1 DA receptor agonista SKF38393 0,1 és 1,0 µg dózisa, illetve b) a VP-ba mikroinjektált D2 DA receptor agonista Quinpirol 1,0 és 5,0 µg dózisa gyorsítja a memóriakonszolidációt és növeli a kialakult memória kioltással szembeni stabilitását. 2. A negatív megerősítéshez kapcsolódó tanulási folyamatok vizsgálatára alkalmazott PAV szituációban a a) VP-ba mikroinjektált D1 DA receptor agonista SKF38393 dózisfüggően, illetve b) a VP-ba mikroinjektált D2 DA receptor agonista Quinpirol 0,1 µg dózisa elősegíti a memóriakonszolidációt és a kialakult memória hosszú távú időbeli stabilitását. 3. Mindkét paradigmában igazoltuk, hogy a) a D1 DA receptorcsalád szelektív antagonista SCH23390 előkezelés kivédi az SKF38393, illetve b) a D2 DA receptorcsalád szelektív antagonista Sulpirid előkezelés kivédi a Quinpirol hatását a VP-ban. 4. Az önmagában alkalmazott SCH23390 mindkét paradigmában hatástalan volt, ugyanakkor az önmagában alkalmazott Sulpirid általánosan és hosszú távon gátolta a tanulási folyamatokat a MWM paradigmában, míg a PAV szituációban hatástalan volt. 5. Mindkét paradigmában igazoltuk a rövid távú memória kialakulását, amelyen
keresztül
feltehetően
a
VP
memóriakonszolidációs hatása érvényesült.
87
területére
beadott
agonisták
6. A VP területére mikroinjektált D1 DA receptor agonista SKF38393 és a D2 DA receptor agonista Quinpirol egyik dózisa sem vált ki helypreferenciát CPP paradigmában.
88
7.
Köszönetnyilvánítás
Hálás köszönettel tartozom témavezetőmnek, Prof. Dr. Lénárd László akadémikusnak,
akinek
előadásai
megszerettették
velem
az
Élettant,
és
érdeklődésemet az idegélettan felé terelték. Lénárd professzor úr a biztos szakmai háttér mellett a kezdetektől nem csak hasznos tanácsokat, hanem szemléletet is adott, amely hiszem, hogy a tudományos munkám során a jövőben is végigkísér. Köszönettel tartozom Prof. Dr. Karádi Zoltánnak a PTE ÁOK Élettani Intézet igazgatójának a cikkek és a disszertáció megírása során nyújtott nagylelkű segítségéért, szakmai tanácsaiért és azért, hogy biztosította a munkámhoz a biztos hátteret. Köszönetet szeretnék mondani egykori témavezetőmnek és kollégámnak Oláhné Várady Katalinnak a vizsgálati módszerek megtanításáért és azért, hogy segített megalapozni kutatásaimat.
Külön köszönet illeti barátomat és közvetlen munkatársamat Dr. Ollmann Tamást a kísérletek kivitelezésében és azok szakmai kiértékelésében nyújtott nélkülözhetetlen segítségéért.
Köszönettel tartozom Dr. Gálosi Ritának, Kovács Anitának és Dr. László Kristófnak a kísérletek során nyújtott segítségükért és az értékes szakmai vitákért, tanácsaikért. Köszönetet szeretnék mondani Károly Enikő, Korona Erzsébet és Szabó Erika laboratóriumi asszisztensnőknek. Köszönöm továbbá az Intézet többi munkatársának és családomnak, hogy támogatásukkal és segítségükkel létrejöhetett ez az értekezés.
89
8.
Rövidítésjegyzék
AMPA
2-amino-3-(5-metil-3-oxo-1,2-oxazol-4-il)-propánsav
AMY
nucleus amygdalae
COMT
katecholamin-orto-metiltranszferáz
CPP
helypreferencia teszt
CPU
caudatum-putamen complex (dorsalis striatum)
DA
dopamin
DAMGO
[D-Ala2, N-MePhe4, Gly-ol]-enkephalin
DAT
dopamin (DA) transzporter
DMI
desmethylimipramin
GABA
γ-amino-vajsav
GP
globus pallidus
HPC
hippocampus
LTD
long term depression (hosszú távú depresszió)
LTDg
laterodorsalis tegmentum
LTP
long term potentiation (hosszú távú potencírozás)
MAO
monoamino-oxidáz
MLDR
mesolimbicus dopaminerg rendszer
MCDR
mesocorticalis dopaminerg rendszer
MWM
Morris-féle úsztatási teszt
NAC
nucleus accunbens
NMDA
N-methyl-D-aspartat
NSDR
nigrostriatalis dopaminerg rendszer
6-OHDA
6-hidroxidopamin
PAV
passzív elhárító teszt
PFC
prefrontalis cortex
PKA
proteinkináz A
PPTg
pedunculopontin tegmentalis area
SN
substantia nigra
STN
nucleus subthalamicus
VP
ventralis pallidum
VTA
ventralis tegmentalis area 90
9.
9.1.
Publikációs jegyzék
A disszertáció témájához kapcsolódó publikációk
Péczely, L., T. Ollmann, K. László, A. Kovács, R. Gálosi, Á. Szabó, Z. Karádi, L. Lénárd: Effects of ventral pallidal D1 dopamine receptor activation on memory consolidation in morris water maze test. Behavioural Brain Research, 274: 211-218, 2014. (IF: 3,391) Péczely, L., T. Ollmann, K. László, A. Kovács, R. Gálosi, Á. Szabó, Z. Karádi, L. Lénárd: Role of D1 dopamine receptors of the ventral pallidum in inhibitory avoidance learning. Behavioural Brain Research, 270: 131-136, 2014. (IF: 3,391)
9.2.
Egyéb impakt faktoros publikációk
László, K., K. Tóth, E. Kertes, L. Péczely, L. Lénárd: The role of neurotensin in positive reinforcement in the rat central nucleus of amygdala. Behavioural Brain Research, 208(2): 430-435, 2010. (doi:10.1016-j.bbr.2009.12.022) (IF: 3,393) László, K., K. Tóth, E. Kertes, L. Péczely, T. Ollmann and L. Lénárd: Effects of neurotensin in amygdaloid spatial learning mechanisms. Behavioural Brain Research, 210(2): 280-283, 2010. (doi:10.1016/j.bbr.2010.02.038) (IF: 3,393) Kovács, A., K. László, R. Gálosi, K. Tóth, T. Ollmann, L. Péczely, L. Lénárd: Microinjections of RFRP-1 in the central nucleus of amygdala decreases food intake in the
rat.
Brain
Research
Bulletin,
88(6):
589-595,
2012.
(doi:
10.1016/j.brainresbull.2012.06.001) (IF: 3,327) László, K., K. Tóth, E. Kertes, L. Péczely, T. Ollmann, A. Madarasy-Szűcs, L. Lénárd: The role of neurotensin ín passive avoidance learning ín the rat central nucleus of amygdala.
Behavioural
Brain
Research,
10.1016/j.bbr.2011.08.041) (IF: 3,327)
91
226:
597-600,
2012.
(doi:
Kovács, A., K. László, R. Gálosi, T. Ollmann, L. Péczely, O. Zagoracz, N. Bence, L. Lénárd: Intraamygdaloid microinjection of RFamide-related peptide-3 decreases food intake in rats. Brain Research Bulletin, 107: 61-68, 2014. (IF: 2,974) Lénárd, L., A. Kovács, T. Ollmann, L. Péczely, O. Zagoracz, R. Gálosi, K. László: Positive reinforcing effects of RFamide-related peptide-1 ín the rat central nucleus of amygdala. Behavioral Brain Research, 275: 101-106, 2014. (IF: 3,391) Ollmann T, L. Péczely, K. László, A. Kovács , R. Gálosi, E. Berente, Z. Karádi, L. Lénárd: Positive reinforcing effect of neurotensin microinjection into the ventral pallidum in conditioned place preference test. Behavioral Brain Research, 278: pp. 470475, 2015. (IF: 3,391)
9.3.
Egyéb publikációk és citálható absztraktok
Oláhné Várady K., L. Péczely, K. László, E. Kertes, B. Berta, L. Lénárd: Application of D1 receptor antagonist prevents learning enhancement induced by D1 receptor agonist in the ventral pallidum. Acta Physiologica Hungarica 94(4): 382, 2007. Péczely, L., K. Oláh-Várady, L. Lénárd: Motiváció és tanulás. In: V. Országos Interdiszciplinális Grastyán Konferencia tanulmánykötete, Rab V, Dévényi A, Sarlós I (eds.), PTE Grastyán Endre Szakkollégiuma, Pécs, pp.: 203-209, 2008. Péczely L., Oláh-Várady K, Lénárd L: A ventrális pallidumba injektált dopamin D1 agonisták szerepe a tanulási folyamatokban. In: V. Országos Interdiszciplinális Grastyán Konferencia tanulmánykötete, Rab V, Dévényi A, Sarlós I (eds.), PTE Grastyán Endre Szakkollégiuma, Pécs, pp.: 210-212, 2008. László, K., R. Bárdosi, L. Péczely, Á. Molnár, S. Sánta, K. Tóth, E. Kertes, K. OláhVárady, L. Lénárd: The role of neurotensin and interaction in positive reinforcement. Acta Physiologica Hungarica, 96(1): 96-97, 2009. László, K., Á. Molnár, K. Tóth, L. Péczely, E. Kertes, L. Lénárd: The role of neurotensin and dopamine interaction in spatial learning mechanism. 12th Meeting of HNS, Budapest, January, 2009. P:145, doi: 10.33.89/conf.neuro.01.2009.04.097 92
László, K., Á. Molnár, K. Tóth, E. Kertes, L. Péczely, L. Lénárd: The role of neurotensin and dopamine interaction in passive avoidance learning. Acta Physiologica Hungarica, 97(1): 119, 2010. László, K., J. Tenk, K. Tóth, E. Kertes, T. Ollmann, L. Péczely, L. Lénárd: The role of intra-amygdaloid neurotensin receptor 1 and dopamine D2 receptor in spatial learning mechanism. Acta Physiol. Hung., 97(4): 454, 2010. László, K., K. Tóth, E. Kertes, L. Péczely, T Ollmann, L. Lénárd: The role of intraamygdaloid neurotensin receptor1 in Morris water maze paradigm. P6-21. Frontiers in Neuroscience. Conference Abstract: IBRO International Workshop 2010. doi: 10.3389/conf.fnins.2010.10.00167 Péczely, L., T. Ollmann, K. László, K. O-Várady, L. Lénárd: Role of D1 dopaminergic receptors in the ventral pallidum in passive avoidance learning. P6-25. Frontiers in Neuroscience. Conference Abstract: IBRO International Workshop 2010. doi: 10.3389/conf.fnins.2010.10.00180 Kovács, A., K. László, T. Ollmann, L. Péczely, L. Lénárd: Effects of intraamygdaloid microinjections of RFRP-3 on liquid food intake of rats. Acta Physiologica, 202(Suppl 684): 59-60, P44, 2011. László, K., A. Madarassy-Sz, Á. Kiss, K. Tóth, T. Ollmann, L. Péczely, E. Kertes and L. Lénárd: The role of neurotensin and dopamine interaction in conditioned place preference. 13th Meeting of the Hungarian Neuroscience Society, January, Budapest, Hungary,
2011.
P.6-6,
Frontiers
in
Neuroscience,
(doi:
10.3389/conf.fnins.2011.84.00168) László, K., A. Madarassy-Sz, K. Tóth, T. Ollmann, L. Péczely, E. Kertes and L. Lénárd: The role of intraamygdaloid neurotensin in conditioned place preference test and in elevated plus maze test. Acta Physiologica, 202(Suppl 684): 68-69, P53, 2011. Ollmann, T., L. Péczely, K. László, A. Kovács and L. Lénárd: Role of neurotensin injected into the ventral pallidum in open field and in conditioned place preference test. 13th Meeting of the Hungarian Neuroscience Society, January, Budapest, Hungary, 2011. P.6-24, Frontiers in Neuroscience, (doi: 10.3389/conf.fnins.2011.84.00010)
93
Ollmann, T., L. Péczely, K. László, A. Kovács and L. Lénárd: Effects of neurotensin and neurotensin receptor conditioned place preference test. Acta Physiologica, 202(Suppl 684): 89, P63, 2011. Péczely, L., Á Szabó, T. Ollmann, K. László, A. Kovács, L. Lénárd: The role of D2 dopamine receptors of the ventral pallidum and nucleus accumbens in passive avoidance learning mechanisms. Acta Physiologica, 202(Suppl 684): 97, P70, 2011. Kovács, A., K. László, T. Ollmann, L. Péczely, O. Zhizhina, L. Lénárd: Intraamygdaloid RFRP-3 results in food intake decrease in rats. Clinical Neuroscience, 65(S1): 38, 2012. László, K., A. Madarasy-Szűcs, P. Kupó, A. Oroszlány, K. Tóth, T. Ollmann, L. Péczely, E. Kertes, L. Lénárd: The role of neurotensin and dopamine interaction in passive avoidance learning mechanisms. Clinical Neuroscience, 65(S1): 40-41, 2012.
9.4.
Előadások és konferencia absztraktok
Oláhné V.K., E. Kertes, K. László, L. Péczely, B. Berta, L. Lénárd: Ventral pallidal learning mechanisms: The role of D1 receptors. International IBRO Workshop, Budapest, 2006. Péczely, L., K. Oláh-Várady, L. Lénárd: A ventrális pallidum dopaminergiás mechanizmusainak szerepe a tanulási folyamatban. IV. Országos Interdiszciplinális Grastyán Konferencia, Pécs, április 26-28., p.: 30, 2006. Péczely, L., K. Oláh-Várady, L. Lénárd: A ventrális pallidum D1 receptorainak szerepe a tanulásban. PTE-ÁOK Tudományos Diákköri Konferencia, Pécs, március 30.- április 1., p.: 88, 2006. Oláhné Várady K., L. Péczely, K. László, E. Kertes, B. Berta, L. Lénárd: A ventrális palludimba injektált D1 receptor antagonista megszünteti a D1 receptor agonista tanulást fokozó hatását. A MÉT LXXI. Vándorgyűlése, Pécs, P53, p.: 219, 2007. Péczely, L., K. Oláh-Várady, L. Lénárd: Motiváció és tanulás. V. Országos Interdiszciplinális Grastyán Konferencia, Pécs, április 18-20., p.: 47, 2007. 94
Bárdosi, R., L. Péczely, Á. Molnár, Sz. Sánta: A dopamin rendszer szerepe a neurotenzin pozitív megerősítő hatásában. PTE-ÁOK Tudományos Diákköri Konferencia, Pécs, április 3-5., p.: 61, 2008. László, K., R. Bárdosi, L. Péczely, Á. Molnár, Sz. Sánta, K. Oláh-Várady, E. Kertes, K. Tóth, L. Lénárd: Neurotenzin-dopamin interakciók jelentősége a megerősítés folyamataiban. A MÉT LXXII. Vándorgyűlése, Debrecen, p.: 86, 2008. Péczely, L., K. Oláh-Várady, L. Lénárd: A ventrális pallidumba injektált D1 és D2 dopamin receptor agonisták hatása passzív elhárító tanulásban. VI. Országos Interdiszciplinális Grastyán Konferencia, Pécs, p.: 48, március 26-28., 2008. Péczely, L., R. Bárdosi, Sz. Sánta, Á. Molnár: A ventrális pallidumba injektált D1 és D2 dopamin receptor agonisták hatása Morris-féle úsztatási tesztben. PTE-ÁOK Tudományos Diákköri Konferencia, Pécs, április 3-5., p.: 149, 2008. Ollmann, T., L. Péczely, K. László: The role of D1 and D2 dopaminergic receptors of the ventral pallidum in spatial learning. VII. Országos Interdiszciplinális Grastyán Konferencia. Pécs, március 23-25., p.: 77, 2009. Ollmann, T., L. Péczely: Role of D1 dopaminergic receptors in the ventral pallidum in learning and memory processes. Nemzetközi Tudományos Konferencia, Izsevszk, Udmurt Köztársaság, április 20-23., pp.: 328-329, 2009. Kovács, A., N. Bencze, K. László, T. Ollmann, L. Péczely, O. Zhizhina, L. Lénárd: Intraamygdaloid RFRP-1 microinjections results in food intake decrease in rats. 8th FENS Forum of Neuroscience, July, 14-18, Barcelona, p.: 513, 2012. Kovács, A., K. László, N. Bencze, O. Zhizhina, T. Ollmann, L. Péczely, L. Lénárd: Az amygdala centrális magjába injektált RFRP-1 hatása helypreferencia tesztben és emelt keresztpalló tesztben. Magyar Anatómus Társaság, a Magyar Biofizikai Társaság, a Magyar Élettani Társaság, és a Magyar Mikrocirkulációs és Vaszkuláris Biológiai Társaság Vándorgyűlése, Debrecen, június 10-13. p.: 132, 2012. László, K., A. Madarassy-Szűcs, P. Kupó, A. Oroszlány, K. Tóth, T. Ollmann, L. Péczely, E. Kertes, L. Lénárd: The role of neurotensin and dopamine interaction in spatial
95
learning mechanisms. 8th FENS Forum of Neuroscience, July, 14-18, Barcelona, p.: 527, 2012. László, K., A. Madarassy-Szűcs, K. Tóth, T. Ollmann, L. Péczely, E. Kertes, L. Lénárd: Intraamygdaloid neurotenzin-1 receptor és dopamin D1 receptor szerepe megerősítési folyamatok szabályozásában. Magyar Anatómus Társaság, a Magyar Biofizikai Társaság, a Magyar Élettani Társaság, és a Magyar Mikrocirkulációs és Vaszkuláris Biológiai Társaság Vándorgyűlése, Debrecen, június 10-13. p.: 137, 2012. Ollmann, T., E. Berente, Á. Szabó, Á. Gubik, L. Péczely, K. László, A. Kovács, L. Lénárd: A ventrális pallidum neurotenzin 1 receptorainak szerepe a pozitív megerősítési folyamatokban. Magyar Anatómus Társaság, a Magyar Biofizikai Társaság, a Magyar Élettani Társaság, és a Magyar Mikrocirkulációs és Vaszkuláris Biológiai Társaság Vándorgyűlése, Debrecen, június 10-13. p.: 162, 2012. Ollmann, T., Á. Szabó, E. Berente, L. Péczely, K. László, A. Kovács, L. Lénárd: Neurotensin injected into the ventral pallidum results in conditioned place preference. 8th FENS Forum of Neuroscience, July, 14-18, Barcelona, p.: 518, 2012. Péczely, L., Á. Szabó, Á. Gubik, T. Ollmann, K. László, A. Kovács, L. Lénárd: D2 dopamine receptors of the basal forebrain are involved in passive avoidance learning mechanisms. 8th FENS Forum of Neuroscience, July, 14-18, Barcelona, p.: 518, 2012. Kovács, A., K. László, N. Bencze, O. Zhizhina, T. Ollmann, L. Péczely, L. Lénárd: Effects of intraamygdaloid microinjections of RFRP peptides in conditioned place preference test. XIV. Conference of the Hungarian Neuroscience Society, January 1719, 2013, Budapest, Hungary, Abstract Book P7.15. 2013. Kovács, A., K. László, N. Bencze, O. Zagoracz, T. Ollmann, L. Péczely, L. Lénárd: Effects of RFRP peptide microinjections into the central nucleus of amygdala in conditioned place preference test. II. Interdiszciplináris Doktorandusz Konferencia, Pécs, május 15-17., p.: 237, 2013. Kovács, A., K. László, O. Zagoracz, N. Bencze, T. Ollmann, L. Péczely, L. Lénárd: Intraamygdaloid microinjection of RFRP-1 influences passive avoidance learning. A Magyar Élettani, Farmakológiai és Mikrocirkulációs Társaság 2013. évi közös Tudományos Kongresszusa, Budapest, június 5-8. A-0153, p.: 219, 2013. 96
Ollmann, T., L. Péczely, K. László, A. Kovács, R. Gálosi, L. Lénárd: A ventrális pallidumba
injektált
neurotenzin
magatartási
hatásainak
vizsgálata.
In:
II.
Interdiszciplináris Doktorandusz Konferencia, Pécs, május 15-17., p.: 238, 2013. Péczely L., T. Ollmann, A. Kovács, K. László, R. Gálosi, L. Lénárd : Role of ventral pallidal dopamine receptors in conditioned place preference. 2nd International Doctoral Workshop on Natural Sciences, Pécs, szeptember 11-12., pp.: 42-43, 2013. Péczely L., T. Ollmann, A. Kovács, K. László, R. Gálosi, L. Lénárd: A ventrális pallidum dopamin receptorainak szerepe a tanulási folyamatokban. II. Interdiszciplináris Doktorandusz Konferencia, Pécs, május 15-17., p. 133, 2013. Kállai, V., R. Gálosi, A. Tóth, Z. Petykó, T. Ollmann, L. Péczely, A. Kovács, J. Kállai, I. Szabó, L. Lénárd: The MAM-E17 rat model of schizophrenia: Behavioral examinations. IBRO Workshop, Debrecen 16-17. January, Hungary, P77, 2014. Kovács, A., K. László, O. Zagoracz, T. Ollmann, L. Péczely, L. Lénárd: Effects of intraamygdaloid microinjections of RFRP peptides on passive avoidance learning in rats. IBRO Workshop, Debrecen 16-17. January, Hungary, P81, 2014. Ollmann, T., E. Berente, L. Péczely, K. László, A. Kovács, R. Gálosi, Z. Karádi, L. Lénárd: Effects of neurotensin microinjection in the ventral pallidum on anxiety. IBRO Workshop, Debrecen 16-17. January, Hungary, P87, 2014. Péczely, L., Á. Szabó, T. Ollmann, K. László, A. Kovács, R. Gálosi, Z. Karádi, L. Lénárd: The role of D2 dopamine receptors of the vental pallidum in motivational and learning processes. IBRO Workshop, Debrecen 16-17. January, Hungary, P88, 2014.
97
10. Irodalomjegyzék
[1] Black AH, Prokasy WF, University M. Classical conditioning II: current research and theory: Appleton-Century-Crofts; 1972. [2] Sutton RS, Barto AG. Time-derivative models of Pavlovian reinforcement. In: Moore MGJ, editor. Learning and computational neuroscience: Foundations of adaptive networks, Cambridge, MA, US: The MIT Press; 1990. p. 497-537. [3] Schultz W. Dopamine neurons and their role in reward mechanisms. Current opinion in neurobiology. 1997;7:191-7. [4] Lynch MA. Long-term potentiation and memory. Physiological reviews. 2004;84:87136. [5] Bliss TV, Lomo T. Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anaesthetized rabbit following stimulation of the perforant path. J Physiol. 1973;232:331-56. [6] Ito M. Long-term depression. The Annual Review of Neuroscience. 1989;12::85-102. [7] Ito M. Cerebellar long-term depression: characterization, signal transduction, and functional roles. Physiological reviews. 2001;81:1143-95. [8] Ambrogi Lorenzini CG, Baldi E, Bucherelli C, Sacchetti B, Tassoni G. Neural topography and chronology of memory consolidation: a review of functional inactivation findings. Neurobiology of learning and memory. 1999;71:1-18. [9] Abel T, Lattal KM. Molecular mechanisms of memory acquisition, consolidation and retrieval. Current opinion in neurobiology. 2001;11:180-7. [10] McGaugh JL. Time-dependent processes in memory storage. Science. 1966;153:13518. [11] Ungerstedt U. Stereotaxic mapping of the monoamine pathways in the rat brain. Acta physiologica Scandinavica Supplementum. 1971;367:1-48. [12] Lindvall O, Bjorklund A. The organization of the ascending catecholamine neuron systems in the rat brain as revealed by the glyoxylic acid fluorescence method. Acta physiologica Scandinavica Supplementum. 1974;412:1-48. [13] Palkovits M, Jacobowitz DM. Topographic atlas of catecholamine and acetylcholinesterase-containing neurons in the rat brain. II. Hindbrain (mesencephalon, rhombencephalon). J Comp Neurol. 1974;157:29-42. [14] Lénárd L, Nauta W. Neostriatal and limbic projection of cell group A8. (Abstract). Neurosci Letters Suppl. 1979:70. [15] Beckstead RM. Convergent thalamic and mesencephalic projections to the anterior medial cortex in the rat. J Comp Neurol. 1976;166:403-16. [16] Dray A. The striatum and substantia nigra: a commentary on their relationships. Neuroscience. 1979;4:1407-39. [17] Oades RD, Halliday GM. Ventral tegmental (A10) system: neurobiology. 1. Anatomy and connectivity. Brain Res. 1987;434:117-65. [18] Heimer L, Wilson RD. The subcortical projections of the allocortex: similarities in the neural associations of the hippocampus, the piriform cortex, and the neocortex. Golgi Centennial Symposium Proceedings. New York: Raven Press; 1975. p. 177– 93. [19] Klitenick MA, Deutch AY, Churchill L, Kalivas PW. Topography and functional role of dopaminergic projections from the ventral mesencephalic tegmentum to the ventral pallidum. Neuroscience. 1992;50:371-86. 98
[20] Garris PA, Wightman RM. Different kinetics govern dopaminergic transmission in the amygdala, prefrontal cortex, and striatum: an in vivo voltammetric study. J Neurosci. 1994;14:442-50. [21] Grace AA. Phasic versus tonic dopamine release and the modulation of dopamine system responsivity: a hypothesis for the etiology of schizophrenia. Neuroscience. 1991;41:1-24. [22] Grace AA, Floresco SB, Goto Y, Lodge DJ. Regulation of firing of dopaminergic neurons and control of goal-directed behaviors. Trends Neurosci. 2007;30:220-7. [23] Daubner SC, Le T, Wang S. Tyrosine hydroxylase and regulation of dopamine synthesis. Arch Biochem Biophys. 2011;508:1-12. [24] Wimalasena K. Vesicular monoamine transporters: structure-function, pharmacology, and medicinal chemistry. Med Res Rev. 2011;31:483-519. [25] Eiden LE, Schafer MK, Weihe E, Schutz B. The vesicular amine transporter family (SLC18): amine/proton antiporters required for vesicular accumulation and regulated exocytotic secretion of monoamines and acetylcholine. Pflugers Arch. 2004;447:63640. [26] Shih JC, Chen K, Ridd MJ. Monoamine oxidase: from genes to behavior. Annu Rev Neurosci. 1999;22:197-217. [27] Mannisto PT, Ulmanen I, Lundstrom K, Taskinen J, Tenhunen J, Tilgmann C, et al. Characteristics of catechol O-methyl-transferase (COMT) and properties of selective COMT inhibitors. Prog Drug Res. 1992;39:291-350. [28] Grace AA, Bunney BS. Intracellular and extracellular electrophysiology of nigral dopaminergic neurons--1. Identification and characterization. Neuroscience. 1983;10:301-15. [29] Grace AA, Bunney BS. The control of firing pattern in nigral dopamine neurons: burst firing. J Neurosci. 1984;4:2877-90. [30] Grace AA, Onn SP. Morphology and electrophysiological properties of immunocytochemically identified rat dopamine neurons recorded in vitro. J Neurosci. 1989;9:3463-81. [31] Haber SN, Fudge JL. The primate substantia nigra and VTA: integrative circuitry and function. Crit Rev Neurobiol. 1997;11:323-42. [32] Grace AA, Bunney BS. Opposing effects of striatonigral feedback pathways on midbrain dopamine cell activity. Brain Res. 1985;333:271-84. [33] Floresco SB, Todd CL, Grace AA. Glutamatergic afferents from the hippocampus to the nucleus accumbens regulate activity of ventral tegmental area dopamine neurons. J Neurosci. 2001;21:4915-22. [34] Floresco SB, West AR, Ash B, Moore H, Grace AA. Afferent modulation of dopamine neuron firing differentially regulates tonic and phasic dopamine transmission. Nat Neurosci. 2003;6:968-73. [35] Lodge DJ, Grace AA. The hippocampus modulates dopamine neuron responsivity by regulating the intensity of phasic neuron activation. Neuropsychopharmacology. 2006;31:1356-61. [36] Lokwan SJ, Overton PG, Berry MS, Clark D. Stimulation of the pedunculopontine tegmental nucleus in the rat produces burst firing in A9 dopaminergic neurons. Neuroscience. 1999;92:245-54. [37] Chen L, Lodge DJ. The lateral mesopontine tegmentum regulates both tonic and phasic activity of VTA dopamine neurons. J Neurophysiol. 2013;110:2287-94. [38] Chergui K, Akaoka H, Charlety PJ, Saunier CF, Buda M, Chouvet G. Subthalamic nucleus modulates burst firing of nigral dopamine neurones via NMDA receptors. Neuroreport. 1994;5:1185-8. 99
[39] Murase S, Grenhoff J, Chouvet G, Gonon FG, Svensson TH. Prefrontal cortex regulates burst firing and transmitter release in rat mesolimbic dopamine neurons studied in vivo. Neurosci Lett. 1993;157:53-6. [40] Tong ZY, Overton PG, Clark D. Stimulation of the prefrontal cortex in the rat induces patterns of activity in midbrain dopaminergic neurons which resemble natural burst events. Synapse. 1996;22:195-208. [41] Gariano RF, Groves PM. Burst firing induced in midbrain dopamine neurons by stimulation of the medial prefrontal and anterior cingulate cortices. Brain Res. 1988;462:194-8. [42] Chergui K, Charlety PJ, Akaoka H, Saunier CF, Brunet JL, Buda M, et al. Tonic activation of NMDA receptors causes spontaneous burst discharge of rat midbrain dopamine neurons in vivo. Eur J Neurosci. 1993;5:137-44. [43] Overton P, Clark D. Iontophoretically administered drugs acting at the N-methyl-Daspartate receptor modulate burst firing in A9 dopamine neurons in the rat. Synapse. 1992;10:131-40. [44] Mercuri NB, Stratta F, Calabresi P, Bernardi G. A voltage-clamp analysis of NMDAinduced responses on dopaminergic neurons of the rat substantia nigra zona compacta and ventral tegmental area. Brain Res. 1992;593:51-6. [45] Wang T, French ED. L-glutamate excitation of A10 dopamine neurons is preferentially mediated by activation of NMDA receptors: extra- and intracellular electrophysiological studies in brain slices. Brain Res. 1993;627:299-306. [46] Lodge DJ, Grace AA. The laterodorsal tegmentum is essential for burst firing of ventral tegmental area dopamine neurons. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006;103:5167-72. [47] Mercuri NB, Saiardi A, Bonci A, Picetti R, Calabresi P, Bernardi G, et al. Loss of autoreceptor function in dopaminergic neurons from dopamine D2 receptor deficient mice. Neuroscience. 1997;79:323-7. [48] Ford CP. The role of D2-autoreceptors in regulating dopamine neuron activity and transmission. Neuroscience. 2014;282C:13-22. [49] Verma A, Moghaddam B. Regulation of striatal dopamine release by metabotropic glutamate receptors. Synapse. 1998;28:220-6. [50] Ohno M, Watanabe S. Persistent increase in dopamine release following activation of metabotropic glutamate receptors in the rat nucleus accumbens. Neurosci Lett. 1995;200:113-6. [51] Gracy KN, Pickel VM. Ultrastructural immunocytochemical localization of the Nmethyl-D-aspartate receptor and tyrosine hydroxylase in the shell of the rat nucleus accumbens. Brain Res. 1996;739:169-81. [52] Keefe KA, Zigmond MJ, Abercrombie ED. Extracellular dopamine in striatum: influence of nerve impulse activity in medial forebrain bundle and local glutamatergic input. Neuroscience. 1992;47:325-32. [53] Smolders I, De Klippel N, Sarre S, Ebinger G, Michotte Y. Tonic GABA-ergic modulation of striatal dopamine release studied by in vivo microdialysis in the freely moving rat. Eur J Pharmacol. 1995;284:83-91. [54] Moore H, West AR, Grace AA. The regulation of forebrain dopamine transmission: relevance to the pathophysiology and psychopathology of schizophrenia. Biol Psychiatry. 1999;46:40-55. [55] Torres GE, Gainetdinov RR, Caron MG. Plasma membrane monoamine transporters: structure, regulation and function. Nat Rev Neurosci. 2003;4:13-25. [56] Sonders MS, Zhu SJ, Zahniser NR, Kavanaugh MP, Amara SG. Multiple ionic conductances of the human dopamine transporter: the actions of dopamine and psychostimulants. J Neurosci. 1997;17:960-74. 100
[57] Wheeler DD, Edwards AM, Chapman BM, Ondo JG. A model of the sodium dependence of dopamine uptake in rat striatal synaptosomes. Neurochem Res. 1993;18:927-36. [58] Mortensen OV, Amara SG. Dynamic regulation of the dopamine transporter. Eur J Pharmacol. 2003;479:159-70. [59] Schmitt KC, Reith ME. Regulation of the dopamine transporter: aspects relevant to psychostimulant drugs of abuse. Ann N Y Acad Sci. 2010;1187:316-40. [60] Moron JA, Brockington A, Wise RA, Rocha BA, Hope BT. Dopamine uptake through the norepinephrine transporter in brain regions with low levels of the dopamine transporter: evidence from knock-out mouse lines. J Neurosci. 2002;22:389-95. [61] Parsons LH, Justice JB, Jr. Extracellular concentration and in vivo recovery of dopamine in the nucleus accumbens using microdialysis. J Neurochem. 1992;58:2128. [62] Garris PA, Ciolkowski EL, Pastore P, Wightman RM. Efflux of dopamine from the synaptic cleft in the nucleus accumbens of the rat brain. J Neurosci. 1994;14:608493. [63] Kawagoe KT, Garris PA, Wiedemann DJ, Wightman RM. Regulation of transient dopamine concentration gradients in the microenvironment surrounding nerve terminals in the rat striatum. Neuroscience. 1992;51:55-64. [64] Schultz W. Predictive reward signal of dopamine neurons. J Neurophysiol. 1998;80:127. [65] Sealfon SC, Olanow CW. Dopamine receptors: from structure to behavior. Trends Neurosci. 2000;23:S34-40. [66] Vallone D, Picetti R, Borrelli E. Structure and function of dopamine receptors. Neurosci Biobehav Rev. 2000;24:125-32. [67] Missale C, Nash SR, Robinson SW, Jaber M, Caron MG. Dopamine receptors: from structure to function. Physiological reviews. 1998;78:189-225. [68] Kebabian JW, Calne DB. Multiple receptors for dopamine. Nature. 1979;277:93-6. [69] Seeman P, Van Tol HH. Dopamine receptor pharmacology. Trends Pharmacol Sci. 1994;15:264-70. [70] Niznik HB, Sugamori KS, Clifford JJ, Waddington JL. D1-Like Dopamine Receptors: Molecular Biology and Pharmacology. In: Di Chiara G, editor. Dopamine in the CNS I: Springer Berlin Heidelberg; 2002. p. 121-58. [71] Richfield EK, Penney JB, Young AB. Anatomical and affinity state comparisons between dopamine D1 and D2 receptors in the rat central nervous system. Neuroscience. 1989;30:767-77. [72] Aiso M, Shigematsu K, Kebabian JW, Potter WZ, Cruciani RA, Saavedra JM. Dopamine D1 receptor in rat brain: a quantitative autoradiographic study with 125ISCH 23982. Brain Res. 1987;408:281-5. [73] Dawson TM, Barone P, Sidhu A, Wamsley JK, Chase TN. The D1 dopamine receptor in the rat brain: quantitative autoradiographic localization using an iodinated ligand. Neuroscience. 1988;26:83-100. [74] Huang Q, Zhou D, Chase K, Gusella JF, Aronin N, DiFiglia M. Immunohistochemical localization of the D1 dopamine receptor in rat brain reveals its axonal transport, preand postsynaptic localization, and prevalence in the basal ganglia, limbic system, and thalamic reticular nucleus. Proc Natl Acad Sci U S A. 1992;89:11988-92. [75] Levey AI, Hersch SM, Rye DB, Sunahara RK, Niznik HB, Kitt CA, et al. Localization of D1 and D2 dopamine receptors in brain with subtype-specific antibodies. Proc Natl Acad Sci U S A. 1993;90:8861-5.
101
[76] Yung KK, Bolam JP, Smith AD, Hersch SM, Ciliax BJ, Levey AI. Immunocytochemical localization of D1 and D2 dopamine receptors in the basal ganglia of the rat: light and electron microscopy. Neuroscience. 1995;65:709-30. [77] Dawson TM, Gehlert DR, Wamsley JK. Quantitative autoradiographic localization of central dopamine D-1 and D-2 receptors. Adv Exp Med Biol. 1986;204:93-118. [78] Bouthenet ML, Martres MP, Sales N, Schwartz JC. A detailed mapping of dopamine D2 receptors in rat central nervous system by autoradiography with [125I]iodosulpride. Neuroscience. 1987;20:117-55. [79] Ariano MA, Fisher RS, Smyk-Randall E, Sibley DR, Levine MS. D2 dopamine receptor distribution in the rodent CNS using anti-peptide antisera. Brain Res. 1993;609:71-80. [80] Levant B, Grigoriadis DE, DeSouza EB. [3H]quinpirole binding to putative D2 and D3 dopamine receptors in rat brain and pituitary gland: a quantitative autoradiographic study. J Pharmacol Exp Ther. 1993;264:991-1001. [81] Ariano MA, Wang J, Noblett KL, Larson ER, Sibley DR. Cellular distribution of the rat D1B receptor in central nervous system using anti-receptor antisera. Brain Res. 1997;746:141-50. [82] Tiberi M, Jarvie KR, Silvia C, Falardeau P, Gingrich JA, Godinot N, et al. Cloning, molecular characterization, and chromosomal assignment of a gene encoding a second D1 dopamine receptor subtype: differential expression pattern in rat brain compared with the D1A receptor. Proc Natl Acad Sci U S A. 1991;88:7491-5. [83] Levesque D, Diaz J, Pilon C, Martres MP, Giros B, Souil E, et al. Identification, characterization, and localization of the dopamine D3 receptor in rat brain using 7[3H]hydroxy-N,N-di-n-propyl-2-aminotetralin. Proc Natl Acad Sci U S A. 1992;89:8155-9. [84] Ariano MA, Wang J, Noblett KL, Larson ER, Sibley DR. Cellular distribution of the rat D4 dopamine receptor protein in the CNS using anti-receptor antisera. Brain Res. 1997;752:26-34. [85] Defagot MC, Malchiodi EL, Villar MJ, Antonelli MC. Distribution of D4 dopamine receptor in rat brain with sequence-specific antibodies. Brain Res Mol Brain Res. 1997;45:1-12. [86] Mauger C, Sivan B, Brockhaus M, Fuchs S, Civelli O, Monsma F, Jr. Development and characterization of antibodies directed against the mouse D4 dopamine receptor. Eur J Neurosci. 1998;10:529-37. [87] Kitai ST, Surmeier DJ. Cholinergic and dopaminergic modulation of potassium conductances in neostriatal neurons. Adv Neurol. 1993;60:40-52. [88] Williams PJ, MacVicar BA, Pittman QJ. A dopaminergic inhibitory postsynaptic potential mediated by an increased potassium conductance. Neuroscience. 1989;31:673-81. [89] Greif GJ, Lin YJ, Liu JC, Freedman JE. Dopamine-modulated potassium channels on rat striatal neurons: specific activation and cellular expression. J Neurosci. 1995;15:4533-44. [90] Surmeier DJ, Bargas J, Hemmings HC, Jr., Nairn AC, Greengard P. Modulation of calcium currents by a D1 dopaminergic protein kinase/phosphatase cascade in rat neostriatal neurons. Neuron. 1995;14:385-97. [91] Seamans JK, Yang CR. The principal features and mechanisms of dopamine modulation in the prefrontal cortex. Prog Neurobiol. 2004;74:1-58. [92] Bertorello AM, Hopfield JF, Aperia A, Greengard P. Inhibition by dopamine of (Na(+)+K+)ATPase activity in neostriatal neurons through D1 and D2 dopamine receptor synergism. Nature. 1990;347:386-8. 102
[93] Felder CC, Albrecht FE, Campbell T, Eisner GM, Jose PA. cAMP-independent, G protein-linked inhibition of Na+/H+ exchange in renal brush border by D1 dopamine agonists. Am J Physiol. 1993;264:F1032-7. [94] Felder CC, Campbell T, Albrecht F, Jose PA. Dopamine inhibits Na(+)-H+ exchanger activity in renal BBMV by stimulation of adenylate cyclase. Am J Physiol. 1990;259:F297-303. [95] Greengard P. The neurobiology of slow synaptic transmission. Science. 2001;294:102430. [96] Hernandez-Lopez S, Bargas J, Surmeier DJ, Reyes A, Galarraga E. D1 receptor activation enhances evoked discharge in neostriatal medium spiny neurons by modulating an L-type Ca2+ conductance. J Neurosci. 1997;17:3334-42. [97] Jay TM. Dopamine: a potential substrate for synaptic plasticity and memory mechanisms. Prog Neurobiol. 2003;69:375-90. [98] Scheler G. Regulation of neuromodulator receptor efficacy--implications for wholeneuron and synaptic plasticity. Prog Neurobiol. 2004;72:399-415. [99] Wolf ME, Mangiavacchi S, Sun X. Mechanisms by which dopamine receptors may influence synaptic plasticity. Ann N Y Acad Sci. 2003;1003:241-9. [100] Calabresi P, Picconi B, Tozzi A, Di Filippo M. Dopamine-mediated regulation of corticostriatal synaptic plasticity. Trends Neurosci. 2007;30:211-9. [101] Robertson GS, Vincent SR, Fibiger HC. D1 and D2 dopamine receptors differentially regulate c-fos expression in striatonigral and striatopallidal neurons. Neuroscience. 1992;49:285-96. [102] Keefe KA, Gerfen CR. D1-D2 dopamine receptor synergy in striatum: effects of intrastriatal infusions of dopamine agonists and antagonists on immediate early gene expression. Neuroscience. 1995;66:903-13. [103] LaHoste GJ, Yu J, Marshall JF. Striatal Fos expression is indicative of dopamine D1/D2 synergism and receptor supersensitivity. Proc Natl Acad Sci U S A. 1993;90:7451-5. [104] Robertson GS, Jian M. D1 and D2 dopamine receptors differentially increase Fos-like immunoreactivity in accumbal projections to the ventral pallidum and midbrain. Neuroscience. 1995;64:1019-34. [105] Winder DG, Sweatt JD. Roles of serine/threonine phosphatases in hippocampal synaptic plasticity. Nat Rev Neurosci. 2001;2:461-74. [106] Granado N, Ortiz O, Suarez LM, Martin ED, Cena V, Solis JM, et al. D1 but not D5 dopamine receptors are critical for LTP, spatial learning, and LTP-Induced arc and zif268 expression in the hippocampus. Cereb Cortex. 2008;18:1-12. [107] Navakkode S, Sajikumar S, Frey JU. Synergistic requirements for the induction of dopaminergic D1/D5-receptor-mediated LTP in hippocampal slices of rat CA1 in vitro. Neuropharmacology. 2007;52:1547-54. [108] Swanson-Park JL, Coussens CM, Mason-Parker SE, Raymond CR, Hargreaves EL, Dragunow M, et al. A double dissociation within the hippocampus of dopamine D1/D5 receptor and beta-adrenergic receptor contributions to the persistence of longterm potentiation. Neuroscience. 1999;92:485-97. [109] Centonze D, Grande C, Saulle E, Martin AB, Gubellini P, Pavon N, et al. Distinct roles of D1 and D5 dopamine receptors in motor activity and striatal synaptic plasticity. J Neurosci. 2003;23:8506-12. [110] Huang YY, Simpson E, Kellendonk C, Kandel ER. Genetic evidence for the bidirectional modulation of synaptic plasticity in the prefrontal cortex by D1 receptors. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101:3236-41.
103
[111] Da Cunha C, Wietzikoski EC, Dombrowski P, Bortolanza M, Santos LM, Boschen SL, et al. Learning processing in the basal ganglia: a mosaic of broken mirrors. Behav Brain Res. 2009;199:157-70. [112] Wise RA. Dopamine, learning and motivation. Nat Rev Neurosci. 2004;5:483-94. [113] Ikemoto S, Panksepp J. The role of nucleus accumbens dopamine in motivated behavior: a unifying interpretation with special reference to reward-seeking. Brain Res Brain Res Rev. 1999;31:6-41. [114] Berridge KC. The debate over dopamine's role in reward: the case for incentive salience. Psychopharmacology (Berl). 2007;191:391-431. [115] Di Chiara G. Dopamine, motivation and reward. Handbook of Chemical Neuroanatomy2005. p. 303-94. [116] Salamone JD, Correa M, Mingote SM, Weber SM. Beyond the reward hypothesis: alternative functions of nucleus accumbens dopamine. Curr Opin Pharmacol. 2005;5:34-41. [117] Lénárd L. Táplálkozási magatartás, katecholamin pályarendszerek és glükóz-recepció In: Egyetem PO, editor. Pécs1988. p. 1-137. [118] Lenard L, Jando G, Karadi Z, Hajnal A, Sandor P. Lateral hypothalamic feeding mechanisms: iontophoretic effects of kainic acid, ibotenic acid and 6hydroxydopamine. Brain Res Bull. 1988;20:847-56. [119] Lenard L. Sex-dependent body weight loss after bilateral 6-hydroxydopamine injection into the globus pallidus. Brain Res. 1977;128:559-68. [120] Lénárd L, Karádi Z, Szabó I, Hahn Z. Pallidal mechanisms in the organizations of feeding and sensorimotor integration. Recent Developments of Neurobiology in Hungary IX Akadémiai Kiadó, Budapest. 1982:79-113. [121] Lenard L, Hahn Z. Amygdalar noradrenergic and dopaminergic mechanisms in the regulation of hunger and thirst-motivated behavior. Brain Res. 1982;233:115-32. [122] Lenard L, Hahn Z, Karadi Z. Body weight changes after neurochemical manipulations of lateral amygdala: noradrenergic and dopaminergic mechanisms. Brain Res. 1982;249:95-101. [123] Lenard L, Karadi Z, Jando G, Yoshimatsu H, Hajnal A, Sandor P, et al. Feeding and body weight regulation after 6-OHDA application into the preoptic area. Brain Res Bull. 1991;27:359-65. [124] Galosi R, Hajnal A, Fendler K, Lenard L. Effect of catecholaminergic lesions of medial prefrontal cortex on regulation of body weight and glucose preference. Neurobiology (Bp). 1997;5:469-72. [125] Lénárd L, Hahn Z. Amygdalar noradrenergic and dopaminergic mechanisms in the regulation of hunger and thirst-motivated behavior. Brain Res. 1982;233:115-32. [126] Dickson DW. Parkinson's disease and parkinsonism: neuropathology. Cold Spring Harbor perspectives in medicine. 2012;2. [127] Dunnett SB. Chapter V Motor function(s) of the nigrostriatal dopamine system: Studies of lesions and behavior. In: S.B. Dunnett MBAB, Hökfelt T, editors. Handbook of Chemical Neuroanatomy: Elsevier; 2005. p. 237-301. [128] Karádi Z, Lénárd L, Hahn Z, Szabó I. Észlelési és diszkriminációs tanulási zavarok Parkinson szindrómába. CLINICAL NEUROSCIENCE. 1990;43:16-27. [129] German DC, Bowden DM. Catecholamine systems as the neural substrate for intracranial self-stimulation: a hypothesis. Brain Res. 1974;73:381-419. [130] Fibiger HC, LePiane FG, Jakubovic A, Phillips AG. The role of dopamine in intracranial self-stimulation of the ventral tegmental area. J Neurosci. 1987;7:388896.
104
[131] McBride WJ, Murphy JM, Ikemoto S. Localization of brain reinforcement mechanisms: intracranial self-administration and intracranial place-conditioning studies. Behav Brain Res. 1999;101:129-52. [132] Lénárd L, Hernandez L, Hoebel B. Self-injection of amphetamine directly into the nucleus accumbens (Abstract). Proc IUPS, XIV: 545, No 22171980. [133] Hoebel BG, Monaco AP, Hernandez L, Aulisi EF, Stanley BG, Lenard L. Selfinjection of amphetamine directly into the brain. Psychopharmacology (Berl). 1983;81:158-63. [134] Ikemoto S, Glazier BS, Murphy JM, McBride WJ. Role of dopamine D1 and D2 receptors in the nucleus accumbens in mediating reward. J Neurosci. 1997;17:85807. [135] Liao RM. Development of conditioned place preference induced by intra-accumbens infusion of amphetamine is attenuated by co-infusion of dopamine D1 and D2 receptor antagonists. Pharmacol Biochem Behav. 2008;89:367-73. [136] White NM, Packard MG, Hiroi N. Place conditioning with dopamine D1 and D2 agonists injected peripherally or into nucleus accumbens. Psychopharmacology (Berl). 1991;103:271-6. [137] Sellings LH, McQuade LE, Clarke PB. Evidence for multiple sites within rat ventral striatum mediating cocaine-conditioned place preference and locomotor activation. J Pharmacol Exp Ther. 2006;317:1178-87. [138] Goeders NE, Smith JE. Reinforcing properties of cocaine in the medical prefrontal cortex: primary action on presynaptic dopaminergic terminals. Pharmacol Biochem Behav. 1986;25:191-9. [139] Goeders NE, Smith JE. Cortical dopaminergic involvement in cocaine reinforcement. Science. 1983;221:773-5. [140] Zarrindast MR, Rezayof A, Sahraei H, Haeri-Rohani A, Rassouli Y. Involvement of dopamine D1 receptors of the central amygdala on the acquisition and expression of morphine-induced place preference in rat. Brain Res. 2003;965:212-21. [141] Rezayof A, Zarrindast MR, Sahraei H, Haeri-Rohani AH. Involvement of dopamine D2 receptors of the central amygdala on the acquisition and expression of morphineinduced place preference in rat. Pharmacol Biochem Behav. 2002;74:187-97. [142] Schultz W. Behavioral dopamine signals. Trends Neurosci. 2007;30:203-10. [143] Fiorillo CD, Tobler PN, Schultz W. Discrete coding of reward probability and uncertainty by dopamine neurons. Science. 2003;299:1898-902. [144] El-Ghundi M, Fletcher PJ, Drago J, Sibley DR, O'Dowd BF, George SR. Spatial learning deficit in dopamine D(1) receptor knockout mice. Eur J Pharmacol. 1999;383:95-106. [145] Packard MG, Cahill L, McGaugh JL. Amygdala modulation of hippocampaldependent and caudate nucleus-dependent memory processes. Proc Natl Acad Sci U S A. 1994;91:8477-81. [146] Packard MG, Teather LA. Amygdala modulation of multiple memory systems: hippocampus and caudate-putamen. Neurobiology of learning and memory. 1998;69:163-203. [147] Setlow B, McGaugh JL. Sulpiride infused into the nucleus accumbens posttraining impairs memory of spatial water maze training. Behav Neurosci. 1998;112:603-10. [148] Mele A, Avena M, Roullet P, De Leonibus E, Mandillo S, Sargolini F, et al. Nucleus accumbens dopamine receptors in the consolidation of spatial memory. Behav Pharmacol. 2004;15:423-31.
105
[149] Mello EST, Vianna MR, Rodrigues C, Quevedo J, Moleta BA, Izquierdo I. Involvement of the medial precentral prefrontal cortex in memory consolidation for inhibitory avoidance learning in rats. Pharmacol Biochem Behav. 2000;66:615-22. [150] LaLumiere RT, Nawar EM, McGaugh JL. Modulation of memory consolidation by the basolateral amygdala or nucleus accumbens shell requires concurrent dopamine receptor activation in both brain regions. Learn Mem. 2005;12:296-301. [151] Manago F, Castellano C, Oliverio A, Mele A, De Leonibus E. Role of dopamine receptors subtypes, D1-like and D2-like, within the nucleus accumbens subregions, core and shell, on memory consolidation in the one-trial inhibitory avoidance task. Learn Mem. 2009;16:46-52. [152] Cheng J, Feenstra MG. Individual differences in dopamine efflux in nucleus accumbens shell and core during instrumental learning. Learn Mem. 2006;13:168-77. [153] Hitchcott PK, Phillips GD. Double dissociation of the behavioural effects of R(+) 7OH-DPAT infusions in the central and basolateral amygdala nuclei upon Pavlovian and instrumental conditioned appetitive behaviours. Psychopharmacology (Berl). 1998;140:458-69. [154] Smith-Roe SL, Kelley AE. Coincident activation of NMDA and dopamine D1 receptors within the nucleus accumbens core is required for appetitive instrumental learning. J Neurosci. 2000;20:7737-42. [155] White NM, Viaud M. Localized intracaudate dopamine D2 receptor activation during the post-training period improves memory for visual or olfactory conditioned emotional responses in rats. Behavioral and neural biology. 1991;55:255-69. [156] Hitchcott PK, Bonardi CM, Phillips GD. Enhanced stimulus-reward learning by intraamygdala administration of a D3 dopamine receptor agonist. Psychopharmacology (Berl). 1997;133:240-8. [157] Di Ciano P, Cardinal RN, Cowell RA, Little SJ, Everitt BJ. Differential involvement of NMDA, AMPA/kainate, and dopamine receptors in the nucleus accumbens core in the acquisition and performance of pavlovian approach behavior. J Neurosci. 2001;21:9471-7. [158] Dalley JW, Laane K, Theobald DE, Armstrong HC, Corlett PR, Chudasama Y, et al. Time-limited modulation of appetitive Pavlovian memory by D1 and NMDA receptors in the nucleus accumbens. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005;102:6189-94. [159] Faure A, Haberland U, Conde F, El Massioui N. Lesion to the nigrostriatal dopamine system disrupts stimulus-response habit formation. J Neurosci. 2005;25:2771-80. [160] Dalley JW, Everitt BJ. Dopamine receptors in the learning, memory and drug reward circuitry. Semin Cell Dev Biol. 2009;20:403-10. [161] Fenu S, Bassareo V, Di Chiara G. A role for dopamine D1 receptors of the nucleus accumbens shell in conditioned taste aversion learning. J Neurosci. 2001;21:6897904. [162] Fenu S, Di Chiara G. Facilitation of conditioned taste aversion learning by systemic amphetamine: role of nucleus accumbens shell dopamine D1 receptors. Eur J Neurosci. 2003;18:2025-30. [163] Goto Y, Grace AA. Dopaminergic modulation of limbic and cortical drive of nucleus accumbens in goal-directed behavior. Nat Neurosci. 2005;8:805-12. [164] Horvitz JC. Dopamine gating of glutamatergic sensorimotor and incentive motivational input signals to the striatum. Behav Brain Res. 2002;137:65-74. [165] Nicola SM, Hopf FW, Hjelmstad GO. Contrast enhancement: a physiological effect of striatal dopamine? Cell Tissue Res. 2004;318:93-106.
106
[166] Zaborszky L, Csordas A, Buhl D, Duque A, Somogyi J, Nadasdy Z. Computational Anatomical Analysis of the Basal Forebrain Corticopetal System. In: Ascoli G, editor. Computational Neuroanatomy: Humana Press; 2002. p. 171-97. [167] Alheid GF, Heimer L. New perspectives in basal forebrain organization of special relevance for neuropsychiatric disorders: the striatopallidal, amygdaloid, and corticopetal components of substantia innominata. Neuroscience. 1988;27:1-39. [168] Zahm DS, Heimer L. Ventral striatopallidal parts of the basal ganglia in the rat: I. Neurochemical compartmentation as reflected by the distributions of neurotensin and substance P immunoreactivity. J Comp Neurol. 1988;272:516-35. [169] Lu XY, Ghasemzadeh MB, Kalivas PW. Expression of D1 receptor, D2 receptor, substance P and enkephalin messenger RNAs in the neurons projecting from the nucleus accumbens. Neuroscience. 1998;82:767-80. [170] Zahm DS, Zaborszky L, Alones VE, Heimer L. Evidence for the coexistence of glutamate decarboxylase and Met-enkephalin immunoreactivities in axon terminals of rat ventral pallidum. Brain Res. 1985;325:317-21. [171] Walaas I, Fonnum F. The distribution and origin of glutamate decarboxylase and choline acetyltransferase in ventral pallidum and other basal forebrain regions. Brain Res. 1979;177:325-36. [172] Zahm DS, Heimer L. Two transpallidal pathways originating in the rat nucleus accumbens. J Comp Neurol. 1990;302:437-46. [173] Kalivas PW, Churchill L, Klitenick MA. GABA and enkephalin projection from the nucleus accumbens and ventral pallidum to the ventral tegmental area. Neuroscience. 1993;57:1047-60. [174] Zahm DS. The ventral striatopallidal parts of the basal ganglia in the rat--II. Compartmentation of ventral pallidal efferents. Neuroscience. 1989;30:33-50. [175] Groenewegen HJ, Berendse HW, Haber SN. Organization of the output of the ventral striatopallidal system in the rat: ventral pallidal efferents. Neuroscience. 1993;57:113-42. [176] Churchill L, Zahm DS, Kalivas PW. The mediodorsal nucleus of the thalamus in rats-I. forebrain gabaergic innervation. Neuroscience. 1996;70:93-102. [177] Young WS, 3rd, Alheid GF, Heimer L. The ventral pallidal projection to the mediodorsal thalamus: a study with fluorescent retrograde tracers and immunohistofluorescence. J Neurosci. 1984;4:1626-38. [178] Fuller TA, Russchen FT, Price JL. Sources of presumptive glutamergic/aspartergic afferents to the rat ventral striatopallidal region. J Comp Neurol. 1987;258:317-38. [179] Kita H, Kitai ST. Efferent projections of the subthalamic nucleus in the rat: light and electron microscopic analysis with the PHA-L method. J Comp Neurol. 1987;260:435-52. [180] Vertes RP. Differential projections of the infralimbic and prelimbic cortex in the rat. Synapse. 2004;51:32-58. [181] Sesack SR, Deutch AY, Roth RH, Bunney BS. Topographical organization of the efferent projections of the medial prefrontal cortex in the rat: an anterograde tracttracing study with Phaseolus vulgaris leucoagglutinin. J Comp Neurol. 1989;290:213-42. [182] Zaborszky L, Pang K, Somogyi J, Nadasdy Z, Kallo I. The basal forebrain corticopetal system revisited. Ann N Y Acad Sci. 1999;877:339-67. [183] Bengtson CP, Osborne PB. Electrophysiological properties of cholinergic and noncholinergic neurons in the ventral pallidal region of the nucleus basalis in rat brain slices. J Neurophysiol. 2000;83:2649-60.
107
[184] Kupchik YM, Kalivas PW. The rostral subcommissural ventral pallidum is a mix of ventral pallidal neurons and neurons from adjacent areas: an electrophysiological study. Brain Struct Funct. 2013;218:1487-500. [185] Zaborszky L, Cullinan WE. Projections from the nucleus accumbens to cholinergic neurons of the ventral pallidum: a correlated light and electron microscopic doubleimmunolabeling study in rat. Brain Res. 1992;570:92-101. [186] Zaborszky L, Leranth C, Heimer L. Ultrastructural evidence of amygdalofugal axons terminating on cholinergic cells of the rostral forebrain. Neurosci Lett. 1984;52:21925. [187] Carlsen J, Zaborszky L, Heimer L. Cholinergic projections from the basal forebrain to the basolateral amygdaloid complex: a combined retrograde fluorescent and immunohistochemical study. J Comp Neurol. 1985;234:155-67. [188] Ingham CA, Bolam JP, Wainer BH, Smith AD. A correlated light and electron microscopic study of identified cholinergic basal forebrain neurons that project to the cortex in the rat. J Comp Neurol. 1985;239:176-92. [189] McKinney M, Coyle JT, Hedreen JC. Topographic analysis of the innervation of the rat neocortex and hippocampus by the basal forebrain cholinergic system. J Comp Neurol. 1983;217:103-21. [190] Gong W, Neill D, Justice JB, Jr. 6-Hydroxydopamine lesion of ventral pallidum blocks acquisition of place preference conditioning to cocaine. Brain Res. 1997;754:103-12. [191] Melendez RI, Rodd ZA, McBride WJ, Murphy JM. Dopamine receptor regulation of ethanol intake and extracellular dopamine levels in the ventral pallidum of alcohol preferring (P) rats. Drug and alcohol dependence. 2005;77:293-301. [192] Boyson SJ, McGonigle P, Molinoff PB. Quantitative autoradiographic localization of the D1 and D2 subtypes of dopamine receptors in rat brain. J Neurosci. 1986;6:317788. [193] Richfield EK, Young AB, Penney JB. Comparative distribution of dopamine D-1 and D-2 receptors in the basal ganglia of turtles, pigeons, rats, cats, and monkeys. J Comp Neurol. 1987;262:446-63. [194] Mengod G, Vilaro MT, Niznik HB, Sunahara RK, Seeman P, O'Dowd BF, et al. Visualization of a dopamine D1 receptor mRNA in human and rat brain. Brain Res Mol Brain Res. 1991;10:185-91. [195] Bouthenet ML, Souil E, Martres MP, Sokoloff P, Giros B, Schwartz JC. Localization of dopamine D3 receptor mRNA in the rat brain using in situ hybridization histochemistry: comparison with dopamine D2 receptor mRNA. Brain Res. 1991;564:203-19. [196] Mengual E, Pickel VM. Ultrastructural immunocytochemical localization of the dopamine D2 receptor and tyrosine hydroxylase in the rat ventral pallidum. Synapse. 2002;43:151-62. [197] Mansour A, Meador-Woodruff JH, Zhou Q, Civelli O, Akil H, Watson SJ. A comparison of D1 receptor binding and mRNA in rat brain using receptor autoradiographic and in situ hybridization techniques. Neuroscience. 1992;46:95971. [198] Smith Y, Kieval JZ. Anatomy of the dopamine system in the basal ganglia. Trends Neurosci. 2000;23:S28-33. [199] Napier TC, Maslowski-Cobuzzi RJ. Electrophysiological verification of the presence of D1 and D2 dopamine receptors within the ventral pallidum. Synapse. 1994;17:160-6.
108
[200] Maslowski RJ, Napier TC. Dopamine D1 and D2 receptor agonists induce opposite changes in the firing rate of ventral pallidal neurons. Eur J Pharmacol. 1991;200:10312. [201] Napier TC, Potter PE. Dopamine in the rat ventral pallidum/substantia innominata: biochemical and electrophysiological studies. Neuropharmacology. 1989;28:757-60. [202] Napier TC, Simson PE, Givens BS. Dopamine electrophysiology of ventral pallidal/substantia innominata neurons: comparison with the dorsal globus pallidus. J Pharmacol Exp Ther. 1991;258:249-62. [203] Gong W, Neill DB, Justice JB, Jr. GABAergic modulation of ventral pallidal dopamine release studied by in vivo microdialysis in the freely moving rat. Synapse. 1998;29:406-12. [204] Kretschmer BD, Goiny M, Herrera-Marschitz M. Effect of intracerebral administration of NMDA and AMPA on dopamine and glutamate release in the ventral pallidum and on motor behavior. J Neurochem. 2000;74:2049-57. [205] Mitrovic I, Napier TC. Mu and kappa opioid agonists modulate ventral tegmental area input to the ventral pallidum. Eur J Neurosci. 2002;15:257-68. [206] Maslowski-Cobuzzi RJ, Napier TC. Activation of dopaminergic neurons modulates ventral pallidal responses evoked by amygdala stimulation. Neuroscience. 1994;62:1103-19. [207] Johnson PI, Napier TC. GABA- and glutamate-evoked responses in the rat ventral pallidum are modulated by dopamine. Eur J Neurosci. 1997;9:1397-406. [208] Mogenson GJ, Jones DL, Yim CY. From motivation to action: functional interface between the limbic system and the motor system. Prog Neurobiol. 1980;14:69-97. [209] Johnson K, Churchill L, Klitenick MA, Hooks MS, Kalivas PW. Involvement of the ventral tegmental area in locomotion elicited from the nucleus accumbens or ventral pallidum. J Pharmacol Exp Ther. 1996;277:1122-31. [210] Mogenson GJ, Yang CR. The contribution of basal forebrain to limbic-motor integration and the mediation of motivation to action. Adv Exp Med Biol. 1991;295:267-90. [211] Napier TC, Chrobak JJ. Evaluations of ventral pallidal dopamine receptor activation in behaving rats. Neuroreport. 1992;3:609-11. [212] Gong W, Neill DB, Lynn M, Justice JB, Jr. Dopamine D1/D2 agonists injected into nucleus accumbens and ventral pallidum differentially affect locomotor activity depending on site. Neuroscience. 1999;93:1349-58. [213] Hooks MS, Kalivas PW. The role of mesoaccumbens--pallidal circuitry in noveltyinduced behavioral activation. Neuroscience. 1995;64:587-97. [214] Hooks MS, Kalivas PW. Involvement of dopamine and excitatory amino acid transmission in novelty-induced motor activity. J Pharmacol Exp Ther. 1994;269:976-88. [215] Kalivas PW, Churchill L, Romanides A. Involvement of the pallidal-thalamocortical circuit in adaptive behavior. Ann N Y Acad Sci. 1999;877:64-70. [216] Kretschmer BD. Functional aspects of the ventral pallidum. Amino acids. 2000;19:201-10. [217] Maurice N, Deniau JM, Menetrey A, Glowinski J, Thierry AM. Position of the ventral pallidum in the rat prefrontal cortex-basal ganglia circuit. Neuroscience. 1997;80:523-34. [218] Smith KS, Tindell AJ, Aldridge JW, Berridge KC. Ventral pallidum roles in reward and motivation. Behav Brain Res. 2009;196:155-67.
109
[219] Wheeler RA, Carelli RM. The neuroscience of pleasure. Focus on "Ventral pallidum firing codes hedonic reward: when a bad taste turns good". J Neurophysiol. 2006;96:2175-6. [220] Shimura T, Imaoka H, Yamamoto T. Neurochemical modulation of ingestive behavior in the ventral pallidum. Eur J Neurosci. 2006;23:1596-604. [221] Floresco SB, Braaksma DN, Phillips AG. Involvement of the ventral pallidum in working memory tasks with or without a delay. Ann N Y Acad Sci. 1999;877:711-6. [222] Kalivas PW, Jackson D, Romanidies A, Wyndham L, Duffy P. Involvement of pallidothalamic circuitry in working memory. Neuroscience. 2001;104:129-36. [223] Huston JP, Weth K, De Souza Silva A, Junghans U, Muller HW, Hasenohrl RU. Facilitation of learning and long-term ventral pallidal-cortical cholinergic activation by proteoglycan biglycan and chondroitin sulfate C. Neuroscience. 2000;100:355-61. [224] De Souza Silva MA, Jezek K, Weth K, Muller HW, Huston JP, Brandao ML, et al. Facilitation of learning and modulation of frontal cortex acetylcholine by ventral pallidal injection of heparin glucosaminoglycan. Neuroscience. 2002;113:529-35. [225] Tindell AJ, Berridge KC, Aldridge JW. Ventral pallidal representation of pavlovian cues and reward: population and rate codes. J Neurosci. 2004;24:1058-69. [226] Panagis G, Miliaressis E, Anagnostakis Y, Spyraki C. Ventral pallidum selfstimulation: a moveable electrode mapping study. Behav Brain Res. 1995;68:165-72. [227] Panagis G, Spyraki C. Neuropharmacological evidence for the role of dopamine in ventral pallidum self-stimulation. Psychopharmacology (Berl). 1996;123:280-8. [228] Hiroi N, White NM. The ventral pallidum area is involved in the acquisition but not expression of the amphetamine conditioned place preference. Neurosci Lett. 1993;156:9-12. [229] Gong W, Neill D, Justice JB, Jr. Conditioned place preference and locomotor activation produced by injection of psychostimulants into ventral pallidum. Brain Res. 1996;707:64-74. [230] Paxinos G, Watson C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. New York: Academic Press; 1986. [231] Hasenohrl RU, Frisch C, Huston JP. Evidence for anatomical specificity for the reinforcing effects of SP in the nucleus basalis magnocellularis. Neuroreport. 1998;9:7-10. [232] Vorhees CV, Williams MT. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat Protoc. 2006;1:848-58. [233] Morris R. Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat. Journal of neuroscience methods. 1984;11:47-60. [234] D'Hooge R, De Deyn PP. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Brain Res Brain Res Rev. 2001;36:60-90. [235] Pezze M, Bast T. Dopaminergic modulation of hippocampus-dependent learning: blockade of hippocampal D1-class receptors during learning impairs 1-trial place memory at a 30-min retention delay. Neuropharmacology. 2012;63:710-8. [236] Packard MG, White NM. Dissociation of hippocampus and caudate nucleus memory systems by posttraining intracerebral injection of dopamine agonists. Behav Neurosci. 1991;105:295-306. [237] Nelson AJ, Thur KE, Marsden CA, Cassaday HJ. Dissociable roles of dopamine within the core and medial shell of the nucleus accumbens in memory for objects and place. Behav Neurosci. 2010;124:789-99. [238] Gasbarri A, Sulli A, Innocenzi R, Pacitti C, Brioni JD. Spatial memory impairment induced by lesion of the mesohippocampal dopaminergic system in the rat. Neuroscience. 1996;74:1037-44. 110
[239] Braun AA, Graham DL, Schaefer TL, Vorhees CV, Williams MT. Dorsal striatal dopamine depletion impairs both allocentric and egocentric navigation in rats. Neurobiology of learning and memory. 2012;97:402-8. [240] Agnoli L, Mainolfi P, Invernizzi RW, Carli M. Dopamine D1-like and D2-like receptors in the dorsal striatum control different aspects of attentional performance in the five-choice serial reaction time task under a condition of increased activity of corticostriatal inputs. Neuropsychopharmacology. 2013;38:701-14. [241] Floresco SB, Phillips AG. Delay-dependent modulation of memory retrieval by infusion of a dopamine D1 agonist into the rat medial prefrontal cortex. Behav Neurosci. 2001;115:934-9. [242] Zahrt J, Taylor JR, Mathew RG, Arnsten AF. Supranormal stimulation of D1 dopamine receptors in the rodent prefrontal cortex impairs spatial working memory performance. J Neurosci. 1997;17:8528-35. [243] Wise RA, Spindler J, deWit H, Gerberg GJ. Neuroleptic-induced "anhedonia" in rats: pimozide blocks reward quality of food. Science. 1978;201:262-4. [244] Fouriezos G, Wise RA. Pimozide-induced extinction of intracranial self-stimulation: response patterns rule out motor or performance deficits. Brain Res. 1976;103:37780. [245] Ettenberg A, Camp CH. Haloperidol induces a partial reinforcement extinction effect in rats: implications for a dopamine involvement in food reward. Pharmacol Biochem Behav. 1986;25:813-21. [246] McFarland K, Ettenberg A. Haloperidol differentially affects reinforcement and motivational processes in rats running an alley for intravenous heroin. Psychopharmacology (Berl). 1995;122:346-50. [247] Kertes E, Laszlo K, Berta B, Lenard L. Effects of substance P microinjections into the globus pallidus and central nucleus of amygdala on passive avoidance learning in rats. Behav Brain Res. 2009;198:397-403. [248] Toth K, Laszlo K, Lukacs E, Lenard L. Intraamygdaloid microinjection of acylatedghrelin influences passive avoidance learning. Behav Brain Res. 2009;202:308-11. [249] Laszlo K, Toth K, Kertes E, Peczely L, Ollmann T, Madarassy-Szucs A, et al. The role of neurotensin in passive avoidance learning in the rat central nucleus of amygdala. Behav Brain Res. 2012;226:597-600. [250] Van Oyen HG, Van De Poll NE, De Bruin JP. Sex, age and shock-intensity as factors in passive avoidance. Physiol Behav. 1979;23:915-8. [251] Classen W, Mondadori C. Facilitation or inhibition of memory by morphine: a question of experimental parameters. Experientia. 1984;40:506-9. [252] Huston JP, Oitzl MS. The relationship between reinforcement and memory: parallels in the rewarding and mnemonic effects of the neuropeptide substance P. Neurosci Biobehav Rev. 1989;13:171-80. [253] Huston JP, Mueller CC, Mondadori C. Memory facilitation by posttrial hypothalamic stimulation and other reinforcers: A central theory of reinforcement. Biobehavioral Reviews. 1977;1:143-50. [254] Huston JP, Mueller CC. Enhanced passive avoidance learning and appetitive T-maze learning with post-trial rewarding hypothalamic stimulation. Brain Research Bulletin. 1978;3:265-70. [255] Kabai P, Stewart MG, Tarcali J, Csillag A. Inhibiting effect of D1, but not D2 antagonist administered to the striatum on retention of passive avoidance in the chick. Neurobiology of learning and memory. 2004;81:155-8.
111
[256] Izquierdo I, Izquierdo LA, Barros DM, Mello e Souza T, de Souza MM, Quevedo J, et al. Differential involvement of cortical receptor mechanisms in working, short-term and long-term memory. Behav Pharmacol. 1998;9:421-7. [257] Ashford J, Jones BJ. The effects of intra-amygdaloid injections of 6-hydroxydopamine on avoidance responding in rats. Br J Pharmacol. 1976;56:255-61. [258] Bracs PU, Gregory P, Jackson DM. Passive avoidance in rats: disruption by dopamine applied to the nucleus accumbens. Psychopharmacology (Berl). 1984;83:70-5. [259] Huston JP, Silva MA, Topic B, Muller CP. What's conditioned in conditioned place preference? Trends Pharmacol Sci. 2013;34:162-6. [260] Hasenohrl RU, Oitzl MS, Huston JP. Conditioned place preference in the corral: a procedure for measuring reinforcing properties of drugs. Journal of neuroscience methods. 1989;30:141-6. [261] Prus AJ, James JR, Rosecrans JA. Conditioned Place Preference. 2009. [262] Tzschentke TM. Measuring reward with the conditioned place preference paradigm: a comprehensive review of drug effects, recent progress and new issues. Prog Neurobiol. 1998;56:613-72. [263] Hubner CB, Koob GF. The ventral pallidum plays a role in mediating cocaine and heroin self-administration in the rat. Brain Res. 1990;508:20-9. [264] Skoubis PD, Maidment NT. Blockade of ventral pallidal opioid receptors induces a conditioned place aversion and attenuates acquisition of cocaine place preference in the rat. Neuroscience. 2003;119:241-9. [265] Carr GD, White NM. Anatomical disassociation of amphetamine's rewarding and aversive effects: an intracranial microinjection study. Psychopharmacology (Berl). 1986;89:340-6. [266] Hemby SE, Jones GH, Justice JB, Jr., Neill DB. Conditioned locomotor activity but not conditioned place preference following intra-accumbens infusions of cocaine. Psychopharmacology (Berl). 1992;106:330-6. [267] Hemby SE, Jones GH, Neill DB, Justice JB, Jr. 6-Hydroxydopamine lesions of the medial prefrontal cortex fail to influence cocaine-induced place conditioning. Behav Brain Res. 1992;49:225-30. [268] Kuo YM, Liang KC, Chen HH, Cherng CG, Lee HT, Lin Y, et al. Cocaine-but not methamphetamine-associated memory requires de novo protein synthesis. Neurobiology of learning and memory. 2007;87:93-100. [269] Dreher JK, Jackson DM. Role of D1 and D2 dopamine receptors in mediating locomotor activity elicited from the nucleus accumbens of rats. Brain Res. 1989;487:267-77. [270] Pierce RC, Born B, Adams M, Kalivas PW. Repeated intra-ventral tegmental area administration of SKF-38393 induces behavioral and neurochemical sensitization to a subsequent cocaine challenge. J Pharmacol Exp Ther. 1996;278:384-92. [271] Kertes E, Laszlo K, Berta B, Lenard L. Positive reinforcing effects of substance P in the rat central nucleus of amygdala. Behav Brain Res. 2009;205:307-10. [272] Huston JP, Hasenohrl RU, Boix F, Gerhardt P, Schwarting RK. Sequence-specific effects of neurokinin substance P on memory, reinforcement, and brain dopamine activity. Psychopharmacology (Berl). 1993;112:147-62. [273] Arnsten AF, Cai JX, Murphy BL, Goldman-Rakic PS. Dopamine D1 receptor mechanisms in the cognitive performance of young adult and aged monkeys. Psychopharmacology (Berl). 1994;116:143-51. [274] Vijayraghavan S, Wang M, Birnbaum SG, Williams GV, Arnsten AF. Inverted-U dopamine D1 receptor actions on prefrontal neurons engaged in working memory. Nat Neurosci. 2007;10:376-84. 112
[275] Sutton MA, McGibney K, Beninger RJ. Conditioned locomotion in rats following amphetamine infusion into the nucleus accumbens: blockade by coincident inhibition of protein kinase A. Behav Pharmacol. 2000;11:365-76. [276] Wassum K, Ostlund S, Maidment N. Phasic Mesolimbic Dopamine Signaling and Reward Seeking. [277] Nicola SM, Taha SA, Kim SW, Fields HL. Nucleus accumbens dopamine release is necessary and sufficient to promote the behavioral response to reward-predictive cues. Neuroscience. 2005;135:1025-33. [278] Niv Y, Daw ND, Joel D, Dayan P. Tonic dopamine: opportunity costs and the control of response vigor. Psychopharmacology (Berl). 2007;191:507-20. [279] Frey U, Schroeder H, Matthies H. Dopaminergic antagonists prevent long-term maintenance of posttetanic LTP in the CA1 region of rat hippocampal slices. Brain Res. 1990;522:69-75. [280] Frey U, Matthies H, Reymann KG. The effect of dopaminergic D1 receptor blockade during tetanization on the expression of long-term potentiation in the rat CA1 region in vitro. Neurosci Lett. 1991;129:111-4. [281] Li S, Cullen WK, Anwyl R, Rowan MJ. Dopamine-dependent facilitation of LTP induction in hippocampal CA1 by exposure to spatial novelty. Nat Neurosci. 2003;6:526-31. [282] Chen Z, Ito K, Fujii S, Miura M, Furuse H, Sasaki H, et al. Roles of dopamine receptors in long-term depression: enhancement via D1 receptors and inhibition via D2 receptors. Receptors & channels. 1996;4:1-8. [283] Calabresi P, Maj R, Pisani A, Mercuri NB, Bernardi G. Long-term synaptic depression in the striatum: physiological and pharmacological characterization. J Neurosci. 1992;12:4224-33. [284] Centonze D, Picconi B, Gubellini P, Bernardi G, Calabresi P. Dopaminergic control of synaptic plasticity in the dorsal striatum. Eur J Neurosci. 2001;13:1071-7. [285] Bissiere S, Humeau Y, Luthi A. Dopamine gates LTP induction in lateral amygdala by suppressing feedforward inhibition. Nat Neurosci. 2003;6:587-92. [286] Otani S, Daniel H, Roisin MP, Crepel F. Dopaminergic modulation of long-term synaptic plasticity in rat prefrontal neurons. Cereb Cortex. 2003;13:1251-6. [287] Law-Tho D, Desce JM, Crepel F. Dopamine favours the emergence of long-term depression versus long-term potentiation in slices of rat prefrontal cortex. Neurosci Lett. 1995;188:125-8. [288] Goto Y, Grace AA. Dopamine-dependent interactions between limbic and prefrontal cortical plasticity in the nucleus accumbens: disruption by cocaine sensitization. Neuron. 2005;47:255-66. [289] Panagis G, Nomikos GG, Miliaressis E, Chergui K, Kastellakis A, Svensson TH, et al. Ventral pallidum self-stimulation induces stimulus dependent increase in c-fos expression in reward-related brain regions. Neuroscience. 1997;77:175-86. [290] Yang CR, Mogenson GJ. An electrophysiological study of the neural projections from the hippocampus to the ventral pallidum and the subpallidal areas by way of the nucleus accumbens. Neuroscience. 1985;15:1015-24. [291] Lisman JE, Grace AA. The hippocampal-VTA loop: controlling the entry of information into long-term memory. Neuron. 2005;46:703-13. [292] Gold PE. Acetylcholine modulation of neural systems involved in learning and memory. Neurobiology of learning and memory. 2003;80:194-210. [293] Power AE, Vazdarjanova A, McGaugh JL. Muscarinic cholinergic influences in memory consolidation. Neurobiology of learning and memory. 2003;80:178-93.
113
11. Mellékletek
1. melléklet Az 1. kondicionálás során mért megtett út a D2 dopamin receptor agonisa Quinpirollal történő kísérletek esetében helypreferencia tesztben. A jobb időbeli felbontás érdekében a kondicionálás 15 perces időtartamát három egyenlő részre osztottuk és az ezek során megtett utat ábrázoltuk. A *: p < 0.05 az 1,0 µg D2ago csoporthoz, míg a #: p < 0.05 az 1,0 µg D2ago és a 0,1 µg D2ago csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja az adott 5 percen belül.
114
2. melléklet A 2. kondicionálás során mért megtett út a D2 dopamin receptor agonisa Quinpirollal történő kísérletek esetében helypreferencia tesztben. A jobb időbeli felbontás érdekében a kondicionálás 15 perces időtartamát három egyenlő részre osztottuk és az ezek során megtett utat ábrázoltuk. A *: p < 0.01 és a #: p < 0.05 csak az 1,0 µg D2ago csoporthoz viszonyított szignifikáns különbséget mutatja az adott 5 percen belül.
115
116
