激动大鼠伏隔核多巴胺D2受体诱发条件性躲避反应

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背景:条件性躲避反应(conditioned avoidance responses,CAR)是一种建立在巴甫洛夫经典条件反应理论和斯金纳操作性条件理论基础上的行为范式,它常被用来研究厌恶性条件作用和防御性动机行为。条件躲避训练的目的是使动物习得在听到特定分贝的声音(非条件刺激,unconditioned stimulation,US)后,立即穿梭到另一侧以避免足底电击(条件刺激,conditioned stimulation,CS)的行为。条件性躲避反应是一种基本的防御性行为,过度躲避和躲避不良都会导致心理疾病的发生,对条件性躲避反应的研究有助于对心理疾病机制的研究。现有研究表明,条件性躲避反应依赖于多巴胺的传递。多巴胺受体(dopamine receptors,DR)广泛分布于腹侧被盖区、伏隔核、前额叶等多个脑区,可根据生化特点以及药理学特性分为D1型受体(dopamine D1 receptors,包括D1和D5受体)和D2型受体(dopamine D2receptors,包括D2、D3和D4受体)。多巴胺D1型受体拮抗剂SCH23390和D2型受体拮抗剂氟哌啶醇可以破坏条件性躲避反应。因为中脑边缘系统的多巴胺能活性与精神分裂症症状相关,所以条件性躲避反应被广泛应用于抗精神病药物检测。多巴胺D1受体拮抗剂SCH23390和D2受体拮抗剂氟哌啶醇对条件性躲避反应的选择性抑制可能类似于抗精神病药物在中脑边缘多巴胺能信号通路中的作用。然而,由于条件性躲避反应动物模型的限制,现有研究仅使用了受体拮抗剂研究多巴胺D1或D2型受体对条件性躲避反应的必要性,没有使用受体激动剂研究多巴胺D1或D2型受体的激活是否足以引起条件性躲避反应,即激活伏隔核多巴胺D1或D2型受体是否是诱发条件性躲避反应的充分条件。本研究的主要目的是探讨是否能通过激活伏隔核(nucleus accumbens,Nacc)或背外侧纹状体(dorsolateral striatum,DS)中的多巴胺D1或D2受体引起条件性躲避反应,并对多巴胺调节条件性躲避反应的心理机制进行初步探究。要解决的科学问题:(1)明确多巴胺是否通过激活伏隔核或背外侧纹状体中的多巴胺D1或D2受体来触发条件性躲避反应;(2)明确激活伏隔核的多巴胺D2受体是否是条件性躲避反应发生的充分必要条件;(3)阐明激活多巴胺D2受体引起的条件性躲避反应的心理机制。研究方法:本论文采用利血平处理的大鼠作为条件性躲避反应的实验动物,该动物在实验前用利血平耗竭单胺类神经递质,导致条件性躲避反应严重损坏。实验一及实验二探讨了在大鼠伏隔核或背外侧纹状体微量注射多巴胺D1受体激动剂SKF38393或D2受体激动剂喹吡罗是否会逆转利血平暴露动物的条件性躲避反应损坏。使用条件性躲避反应范式,训练并筛选出训练成功的(最后一次训练躲避次数≥21次)的动物,通过脑立体定位手术埋置给药导管,经过利血平处理耗竭脑内多巴胺后,在伏隔核或背外侧纹状体微量注射SKF38393(1μg/0.5μl/侧)或喹吡罗(1.5μg/0.5μl/侧)后,将给药后的大鼠放入双向穿梭箱中进行条件性躲避反应测试,记录分析大鼠的躲避次数、逃避率、躲避潜伏期,逃避潜伏期以及穿梭次数,观察大鼠条件性躲避反应的变化。实验三探讨了在利血平处理的大鼠中,激活伏隔核中的多巴胺D2受体是否是条件性躲避反应发生的必要条件。首先训练并筛选出训练成功的动物,通过脑立体定位手术埋置给药导管,经过利血平处理耗竭脑内多巴胺后,在伏隔核微量注射多巴胺D2受体拮抗剂氟哌啶醇(0.5μg/0.5μl/侧)然后腹腔给药喹毗罗(0.3 mg/kg),将给药后的大鼠放入双向穿梭箱中进行条件性躲避反应测试。记录分析大鼠的躲避次数、逃避率、躲避潜伏期,逃避潜伏期以及穿梭次数,观察大鼠条件性躲避反应的变化。实验四探究了激活伏隔核的多巴胺D2受体是否能让训练失败的动物习得条件性躲避反应,首先我们训练并筛选出训练失败(最后一次训练躲避次数<21次)的动物,通过脑立体定位手术埋置给药导管,在伏隔核微量注射喹吡罗(1.5μg/0.5μl/侧),将给药后的大鼠放入双向穿梭箱中进行条件性躲避反应测试。记录分析大鼠的躲避次数、逃避率、躲避潜伏期,逃避潜伏期以及穿梭次数,观察大鼠条件性躲避反应的变化。实验五探讨了多巴胺D2受体激动剂是否会引起动物运动能力的改变。在实验四结束三天后,使用实验四所用动物,先通过旷场实验测试自发活动基线,然后在伏隔核微量注射喹吡罗(1.5μg/0.5μl/侧),进行自发活动测试,记录并分析大鼠运动距离的变化。间隔三天后,测试平衡木实验基线,第二天在伏隔核微量注射喹吡罗(1.5μg/0.5μl/侧),进行平衡木测试,对大鼠的运动平衡能力进行评分。研究结果:实验一和实验二的结果显示,利血平暴露的大鼠条件性躲避反应严重缺失,伏隔核微量注射多巴胺D1受体激动剂SKF38393对条件性躲避反应没有影响;伏隔核微量注射多巴胺D2受体激动剂喹吡罗逆转了利血平对条件性躲避反应的破坏。但背外侧纹状体微量注射多巴胺D1受体激动剂SKF38393或D2受体激动剂喹吡罗或对条件性躲避反应均没有影响。伏隔核多巴胺D2受体的激活是引起条件性躲避反应的充分条件。实验三的结果为在利血平处理的大鼠中,伏隔核微量注射多巴胺D2受体拮抗剂氟哌啶醇后腹腔给药多巴胺D2受体激动剂喹吡罗,条件性躲避反应被抑制,氟哌啶醇可以阻断喹吡罗对条件性躲避反应的逆转作用。伏隔核多巴胺D2受体的激活是引起条件性躲避反应的必要条件。实验四及实验五的结果为在训练失败的大鼠伏隔核微量注射多巴胺D2受体激动剂喹吡罗可以使条件躲避次数得到提高;但微量注射喹吡罗并未对小鼠的自发活动和平衡木测试造成影响。激动伏隔核的多巴胺D2受体引起条件性躲避反应主要是因为动物动机的改变,而不是运动能力的改变。结论:(1)伏隔核多巴胺D2受体的激活是引起条件性躲避反应的充分必要条件;(2)激动伏隔核的多巴胺D2受体引起条件性躲避反应主要是因为动物动机的改变,而不是运动能力的改变。创新点:运用行为学实验、脑立体定位手术、微量给药等多种方法,探究了激动多巴胺D2受体或D1受体对条件性躲避反应的影响。以往的研究主要是抑制多巴胺D2受体或多巴胺D1受体,观察记录对条件性躲避反应的影响。本研究创新性的采用了生物碱利血平,在将中枢神经系统的多巴胺耗竭后,排除内源性多巴胺对条件性躲避反应的影响后,运用多巴胺D2受体激动剂喹吡罗或多巴胺D1受体激动剂SKF38393,探究了激动多巴胺受体对条件性躲避反应的影响。研究发现:(1)激动伏隔核的多巴胺D2受体可以诱发条件性躲避反应,即伏隔核多巴胺D2受体的激活是条件性躲避反应的充分条件。并且,进一步佐证了之前的相关研究,伏隔核多巴胺D2受体的激活也是条件性躲避反应的必要条件;(2)我们对激活伏隔核的多巴胺D2受体引起的条件性躲避反应的心理机制也进行了研究,证明由多巴胺D2受体激动剂在伏隔核诱发的条件性躲避反应是由于动物动机的改变,而不是运动能力的改善。
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