Комбинированная инфузия и стимуляция с помощью циклической вольтамперометрии быстрого сканирования (CIS-FSCV) для оценки регуляции рецепторов вентральной тегментальной области фазового дофамина

Высвобождение фазового дофамина (DA) из вентральной тегментальной области (VTA) в прилежащее ядро (NAc) играет жизненно важную роль в поведении, связанном с вознаграждением. Нейроны VTA DA переключаются с тонического возбуждения (3-8 Гц) на взрывоподобное возбуждение (>14^{Гц) 1,}которое производит фазовое высвобождение DA в NAc. VTA экспрессирует различные соматодендритические рецепторы, которые хорошо расположены для управления переключением с тоника на разрывную стрельбу^2,3,4,5. Определение того, какие из этих рецепторов и их соответствующие входы контролируют фазовое высвобождение DA, углубит наше понимание того, как организована схема, связанная с вознаграждением. Целью методики, описанной здесь, комбинированной инфузии и стимуляции с циклической вольтамметрией быстрого сканирования (CIS-FSCV), является быстрая и надежная оценка функциональности рецепторов VTA в управлении фазовым высвобождением DA.

Термин комбинированная инфузия и стимуляция (CIS) относится к фармакологическому манипулированию рецепторами на группе нейронов (здесь VTA) и стимулированию этих нейронов к изучению функции рецептора. У анестезированной крысы мы электрически стимулируем VTA вызывать большой фазовый сигнал DA (1-2 мкМ) в ядре NAc, измеренный с помощью циклической вольтамметрии быстрого сканирования (FSCV). Инфузии фармакологических препаратов (т.е. агонистов/антагонистов рецепторов) в месте стимуляции могут быть использованы для измерения функции рецепторов VTA путем наблюдения за последующим изменением вызванного фазового высвобождения DA. FSCV – это электрохимический подход, который имеет как высокое пространственное (50-100 мкм), так и временное (10 Гц) разрешение и хорошо подходит для измерения связанных с вознаграждением фазовых событий DA^6,7. Это разрешение лучше, чем другие нейрохимические измерения in vivo, такие как микродиализ. Таким образом, в совокупности CIS-FSCV хорошо подходит для оценки регуляции рецепторов VTA фазового высвобождения дофамина.

Одним из распространенных способов исследования функции рецептора VTA является использование комбинации электрофизиологических подходов, которые решают, как эти рецепторы изменяют скорость срабатывания нейронов^1,8. Эти исследования очень ценны для понимания того, какие рецепторы участвуют в управлении DA при активации. Тем не менее, эти исследования могут только предположить, что может произойти вниз по течению на терминале аксона (то есть высвобождение нейротрансмиттера). CIS-FSCV основывается на этих электрофизиологических исследованиях, отвечая, как выход VTA-выстрела, фазового высвобождения DA, регулируется рецепторами, расположенными на дендритах VTA и клеточных телах. Таким образом, CIS-FSCV хорошо подходит для развития этих электрофизиологических исследований. В качестве примера, активация никотиновых рецепторов может индуцировать всплеск-возбуждение в VTA^9,а CIS-FSCV у анестезированной крысы был использован, чтобы показать, что активация никотинового ацетилхолинового рецептора (nAChR) в VTA также контролирует фазовое высвобождение DA в NAc^10,11.

Механистическое исследование фазовой регуляции DA также обычно изучается с использованием срезовых препаратов наряду с применением лекарств в ванне. Эти исследования часто фокусируются на пресинаптической регуляции фазового высвобождения DA из дофаминовых терминалей, поскольку клеточные тела часто удаляются из среза^12. Эти препараты ценны для изучения влияния пресинаптических рецепторов на дофаминовые терминали, тогда как CIS-FSCV лучше подходит для изучения влияния соматодендритических рецепторов на дофаминовые нейроны, а также пресинаптических входов в VTA. Это различие важно, потому что активация соматодендритных рецепторов в VTA может иметь другой эффект, чем активация пресинаптического рецептора NAc. Действительно, блокирование дофаминергических пресинаптических nAChRs в NAc может повысить высвобождение фазового дофамина во время выстрела^13,тогда как обратное верно при VTA somatodendritc nAChRs^10,11.

CIS-FSCV является идеальным подходом для изучения способности рецепторов VTA регулировать фазовое высвобождение DA. Важно отметить, что этот подход может быть выполнен на неповрежденной крысе, либо обезболенной, либо свободно движущейся. Этот подход подходит для острых исследований, для изучения функции рецептора в его исходном состоянии^10,14, а также для долгосрочных исследований, которые могут оценить функциональные изменения в рецепторе после воздействия препарата или поведенческих манипуляций^11,15.