通过去皮质调制Dishabituates嗅觉听觉刺激反应

文摘

Dishabituation返回的习惯反应如果上下文或应变的变化。哺乳动物嗅觉系统,metabotropic谷氨酸受体介导的突触萧条皮质传入纤维构成短期习惯化的气味。这是假设一个已知的对抗这些受体之间的相互作用和去甲肾上腺素dishabituation受体提供了一种机制。结果表明108分贝汽笛诱发双重增加去甲肾上腺素含量的梨状皮层。相同的听觉刺激诱发dishabituation odor-evoked心率定向心动过缓反应清醒大鼠。最后,梨状皮质去甲肾上腺素的封锁普萘洛尔与双边皮层注入受体(100米)扰乱auditory-induced dishabituation odor-evoked心动过缓的反应。这些结果提供了一种皮质的机制的习惯感觉跨通道报警刺激后的反应。

1。介绍

Dishabituation是习惯化的快速复苏,通常(但不一定)后,强烈的刺激可能在不同的形态从习惯的刺激1]。Dishabituation允许返回的响应过滤刺激如果上下文或应变的变化,因此可高度自适应动态的环境。虽然习惯化和dishabituation相对“简单”形式的记忆,中断这些基本过程是相关的和/或可能导致高阶认知,情感,或信息处理障碍(2- - - - - -4]。

在无脊椎动物中,突触机制dishabituation包括习惯化的逆转,并在某些情况下,一个额外的敏感的反应5,6]。无脊椎动物dishabituation依赖的感觉运动回路调节输入如5 -羟色胺逆转或抵消突触变化潜在的习惯(5]。例如,习惯化海兔是由一种减少突触前神经递质释放的感觉神经元上运动神经元(7,8]。5 -羟色胺可以扭转这种抑郁和不消沉突触诱导促进神经递质释放的9- - - - - -11]。

哺乳动物嗅觉系统,短期习惯化的气味是由一种metabotropic谷氨酸受体(mGluR)皮质传入突触端依赖萧条。两种气味刺激体内(12]和图案的皮层电刺激传入体外(13)诱发抑郁症的glutamatergic传入突触输入梨状皮质锥体细胞。封锁梨状皮层内的突触前mGluR集团三世受体阻止突触萧条体外(13),会损害大脑皮层适应气味(13),减少行为气味习惯(14- - - - - -16]。第三mGluR集团注入兴奋剂AP4到梨状皮层诱发传入突触抑郁症(14),抑制了odor-evoked反射(威尔逊,未发表的观察)。在一起,这些结果表明充分必要的角色梨状皮质mGluR第三组受体在短期气味习惯化。

有趣的是,蔡等人已经证明mGluR第三组受体介导第二信使级联是通过控制调节去ß-receptors [17]。激活去ß-receptors可以扰乱mGluR集团三世受体的影响。事实上,去ß-receptor受体激动剂异丙肾上腺素能阻止突触抑郁在体外梨状皮质传入13]。梨状皮层,和嗅觉系统在一般情况下,接收来自蓝斑(强烈的去输入18]。

这些结果导致假设事件激活蓝斑(如小说,出乎意料,或强烈的刺激)可能会阻止梨状皮质传入突触抑郁,导致恢复odor-evoked dishabituation的反应。目前的实验测试这个假说证明听觉刺激能增强不释放的梨状皮层和诱导dishabituation odor-evoked反射。最后,dishabituation可以阻塞的注入去甲ß-receptor拮抗剂梨状皮层。

2。材料和方法

成年男性Long-Evans连帽老鼠作为主题。动物被安置在一个身子光暗周期,测试期间发生光部分。食物和水都可用ad lib,住房、保健和实验协议符合国家卫生研究院和奥克拉荷马大学IACUC标准。

心电图记录与皮下遥测设备(数据科学,Intl)。动物麻醉与异氟烷和遥测装置附近的背侧皮肤下植入的肩膀,与电极通过皮下注射导致腹侧的肌肉在前部和后部的地点提供强有力的心电图信号。缝合线和动物的伤口被关闭允许恢复大约一个星期前测试。进行分析和操作的梨状皮质去甲肾上腺素,在一些动物引导套管(塑料,26日计)也被植入前梨状皮层(单边,为微量透析可把时程延长双边药物注入;1.0毫米前囱前)。

用于测试的习惯/ dishabituation,动物被放置在一个黑暗的试验箱(16厘米×22厘米×15厘米树脂玻璃盒子或20厘米直径×20厘米高的玻璃烧杯。结果在两院之间没有差异指出)。动物们被允许适应10分钟。适应后,气味脉冲交付(4脉冲,两秒钟时间,60秒interstimulus区间(ISI))来确定意味着基线反应级(平均4间隔的刺激)的反应。乙酸异戊酯或丁香酚和气味被交付通过清洁空气在一个有气味的饱和(250 - 400年μL) Kimwipe通过聚四氟乙烯管到测试室。每隔20秒interstimulus气味脉冲然后继续重复100次(19)诱导适应性(uninfused老鼠)或60试验(注入大鼠)。减少注入大鼠适应性试验的数量足以诱发习惯(见图2),但足够短,以适应所需的时间20分钟药物输液。习惯化的程度是由4个额外的气味与ISI 60秒脉冲,与平均响应大小四个刺激作为每个动物的习惯反应大小。最后,实验大鼠(noninfused aCSF和普萘洛尔),然后收到4最后气味脉冲(60秒ISI)之前,每个1-2-second听觉刺激(警笛108分贝3 kHz, RadioShack)。控制动物收到相同的最终集的气味,但没有听觉刺激。在两个动物,一个postacoustic反应下降是由于大型工件在录音中,因此,他们的意思是基于三刺激而不是四个反应。这四个刺激的平均响应是用作衡量postacoustic dishabituation在每一个动物。Odor-evoked心率定向反应级计算的最大瞬时变化节拍/分钟10秒内气味刺激。措施为每个时间点的平均4诱发反应(基线,posthabituation postacoustic)。

在药理操纵,行为测试开始前5分钟(dishabituation感应前25分钟),双边注入开始(0.15μL / min, 20分钟)。输液开始后5分钟,20分钟的习惯化协议开始允许完整的3μL输液完成至少5分钟前dishabituation归纳。药物被注入了一个注射器泵通过一个内部套管(33计)放在引导插管。动物被注射了人工脑脊液(124毫米氯化钠,氯化钾5毫米,1.24毫米KP,2.4毫米CaC,1.3毫米毫克26毫米NaHC和葡萄糖10毫米)或100μ米普萘洛尔在人工脑脊液。每只动物测试与灌流液中抵消订单,至少有4天之间连续测试。数据收集后,大鼠植入双边套管与生理盐水和10%福尔马林灌注transcardially。冠方40岁大脑进行分段μm和套管技巧在甲苯基紫染色部分本地化。

/高效液相色谱法分析了微量透析可把时程延长梨状皮层NE的内容,当天探针测试微量透析可把时程延长(EICOM corp .,京都,日本;A-I-8-02,长8毫米,2毫米膜,220μ米直径)被通过引导插管在左前梨状皮层。Microdialysis探针插入导管的动物数据收集前60分钟。实验中,在微量透析可把时程延长老鼠被放置在一个直径27厘米丙烯酸圆形笼与回转轴承能够自由移动(EICOM corp .)、日本京都),或在一个21厘米×28厘米的脚冲击室。Microdialysis探针与人工脑脊液持续灌注(aCSF)包含147毫米氯化钠,氯化钾2.7毫米,1.2毫米CaC,0.85毫米MgC在去离子水流量为2.0μL / min用显微镜下注射泵(EICOM esp - 64)。透析液收集和举行4自动在10分钟间隔到塑料microvials预装2μ12.5毫米高氯酸/ 250 LμM EDTA使用冷藏馏分收集器(EICOM, efc - 82)。样品(20μL)收集在每个10分钟,前六个样本收集的基线。60分钟后,老鼠被0.5 mA刺激足底电击或声惊吓在1分钟的间隔10分钟。足底电击是作为一个条件允许与更少的有害行为测试中使用的听觉刺激。10分钟的刺激后,样本收集额外的60分钟。在完成实验,透析液样本立即限制和存储直到高效液相色谱(EICOM ecd - 300)分析。

高效液相色谱法测定Dyalysate去甲肾上腺素(NE)和电化学检测。流动相(pH值6.0,0.1米钠磷酸盐缓冲剂与高效液相色谱成绩5%甲醇,400 mg / L 1-octanesulfonato钠,50 mg / L EDTA)是通过反相柱泵(SC-5ODS Eicom, 2.1×150毫米)直径0.23毫升/分钟的流量使用ECD检测器(450 mV)。一切物质的识别和量化是通过比较保留时间和峰面积与外部标准。在每一天的开始,标准混合物(4不同浓度,3次)注射检查和调整校准曲线。过程中autoinjection透析液的分数,一个标准的混合物注入每五示例监视和正确的校准曲线。

3所示。结果

我们首先检查是否强烈nonolfactory感官体验可以提高去甲肾上腺素水平在梨状皮层。为了验证这一点,我们将引导套管植入前梨状皮层允许microdialysis-HPLC分析清醒大鼠暴露于去甲肾上腺素释放的听觉刺激足底电击或0.5 mA。每10分钟采集标本。如图1,意味着基础去甲肾上腺素释放稳定在大约1小时,直到动物与一个温和的刺激足底电击(0.5 mA) ()或声刺激()。与刺激,去甲肾上腺素含量显著升高2倍,提高了20分钟(时间重复测量方差分析,主要作用:震惊、F (13、26) = 50.41,;声,F (13、26) = 202.42,)。事后费舍尔测试结果显示样品在10到20分钟poststimulation更不同于所有其他点()。

鉴于激活去ß-receptors可以阻止突触抑郁调节短期气味习惯(13),我们假设相同的听觉刺激,提高去甲肾上腺素在梨状皮层可能诱发dishabituation气味。中所描述的实验设计方法和图所示2。四组大鼠(noninfused:实验,、控制、;注入:人工脑脊液(aCSF),心得安(100μ米),)检测odor-evoked心动过缓的反应。没有显著差异之间的最初反应级组(实验每分钟22±4.5次(BPM)减少;控制BPM、aCSF意味着=BPM;普萘洛尔,意思是=BPM;方差分析,n);因此提出了响应作为基线的百分比。所有组显示强烈的习惯每隔20秒interstimulus(图重复刺激3)。实验动物(aCSF noninfused,心得安注入)被暴露在一声响亮的听觉刺激,和气味刺激恢复。Noninfused控制动物没有得到听觉刺激。noninfused和aCSF注入实验动物有显著提高到接近odor-evoked心动过缓的基线水平相比,反应后立即适应性训练。noninfused控制动物没有听觉刺激和听觉上的刺激动物的梨状皮层双边充满ß-receptor拮抗剂普萘洛尔显示从习惯化水平无显著变化(图3)。2(时间:习惯反应,postacoustic响应)×4(集团)重复测量方差分析在响应级组显示大量的时间X组交互(F (17) = 6.06,)。事后费舍尔测试显示postacoustic响应大小noninfused实验动物和aCSF注入动物显著不同(从习惯响应大小)。没有观察到显著的dishabituation noninfused控制或心得安注入老鼠。

重要的是,没有明显改变基底心率(之前立即气味刺激)组在不同时间点之间(方差分析、时间X条件交互,n)。因此,sound-induced基础心率的变化不能占心动过缓反应增加。此外,在最初的基础心率没有区别实验和控制条件。

组织学分析证实了双边插管前梨状皮层(图中的提示配售4)。

4所示。讨论

据我们所知,这是第一个演示dishabituation在哺乳动物嗅觉。dishabituation往往是不正确地使用这个词来形容反应测试刺激不同于习惯的刺激(如上瘾,气味,气味测试反应B)。然而,dishabituation [1)指的是一个复苏的习惯单一刺激后其他事件(例如,适应的气味,刺激B时,和对气味的反应不再是习惯)。目前的结果表明,听觉刺激能提高去甲肾上腺素水平的前梨状皮层可以产生dishabituation应对气味。前梨状皮层内的封锁去ß-receptors dishabituation破坏。鉴于以前的工作证明充分必要的角色梨状皮质mGluR第三组短期气味受体习惯(14- - - - - -16)和去甲之间的交互ß-receptors mGluR集团第三受体功能(13,17),这些结果暗示dishabituation odor-evoked反射可能是由突触机制习惯化的逆转。

历史上,有一个争论dishabituation反映了逆转的习惯化机制,或者说反映了一个额外的过程(例如,敏化)叠加在习惯上。最近的研究表明,这两个过程可能参与海兔(5]。同样,尽管体外突触生理学(13),目前的结果是一致的逆转皮质突触适应导致dishabituation气味的反应,很可能也会发生一些敏感。例如,激活蓝斑增强嗅球僧帽细胞对嗅觉神经输入的响应能力(21),增加呼吸道夹带梨状皮质单机制活动的22),要么可以提高odor-evoked反射性的反应。因此,尽管去ß-receptor封锁前梨状皮层内预防重大dishabituation这里,其他,noncortical机制也可能导致总体响应复苏。这些相同的机制也可能有助于增强嗅觉系统对小说或重要的气味,因为蓝斑对新奇的刺激,反应最强烈显示快速适应刺激重复(23]。

最后,习惯和感觉门控的关键正常知觉,认知,情感,中断与疾病如精神分裂症和自闭症谱系障碍(3,4]。与以前的工作,目前的研究表明,至少在哺乳动物的嗅觉,皮质电路发挥着至关重要的作用在这些非常基本的记忆现象。了解信息流经皮质电路调制在习惯和dishabituation将为理解这些疾病具有重要意义。

确认

这项工作是由格兰特从NIDCD DC00003906第三作者和NSF入会R.M.S. - 0544406

引用

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