Obszar nakrywki brzusznej - Ventral tegmental area

Obszar nakrywki brzusznej
Obszar nakrywki brzusznej
	Przekrój poprzeczny śródmózgowia na poziomie wzgórków górnych. (Tegmentum oznaczony pośrodku po prawej.)
Detale
Część	Śródmózgowie
Identyfikatory
łacina	Obszar nakrywkowy brzuszny
Akronim(y)	VTA
Siatka	D017557
NeuroNazwy	521
Identyfikator NeuroLex	birnlex_1415
	Anatomiczne terminy neuroanatomii [ edytuj na Wikidanych ]

Brzuszne nakrywki obszar ( VTA ) ( nakrywki jest łaciński dla pokrycia ), znany również jako brzusznym nakrywki obszarze Tsai , lub po prostu brzuszne nakrywki , to grupa neuronów znajduje się blisko linii środkowej na podłodze śródmózgowia . VTA jest pochodzenie dopaminergicznych ciała komórek z systemem mezokortykolimbicznym dopaminy i innych dróg dopaminy ; jest szeroko związany z lekiem i naturalnym układem nagrody w mózgu . VTA odgrywa ważną rolę w wielu procesach, w tym m.in. w poznawaniu nagrody ( istotność motywacyjna , uczenie asocjacyjne i pozytywnie wartościowane emocje) i orgazmie , a także w kilku zaburzeniach psychicznych . Neurony w projekcie VTA do wielu obszarów mózgu, od kory przedczołowej do ogonowego pnia mózgu i kilku obszarów pomiędzy nimi.

Struktura

Anatomiczna lokalizacja VTA u ludzi

Neurobiolodzy często mieli duże trudności z odróżnieniem VTA u ludzi i innych mózgów naczelnych od istoty czarnej (SN) i otaczających ją jąder. Pierwotnie obszar brzusznej nakrywki określano jako „jądro”, ale z czasem termin „obszar” stał się bardziej odpowiednim terminem ze względu na heterogeniczne cechy cytoarchitektoniczne tego regionu i brak wyraźnych granic oddzielających go od sąsiednich regionów. Z powodu selektywnych aferentnych komórek układu limbicznego do VTA, komórki VTA otrzymują oznaczenie A10, aby odróżnić je od otaczających komórek.

Lokalizacja

Obszar nakrywki brzusznej znajduje się w śródmózgowiu pomiędzy kilkoma innymi głównymi obszarami, z których niektóre zostały opisane tutaj. W mammillary ciała i tylnego podwzgórza , oba wchodzące w skład międzymózgowia przedłużyć przodowi od VTA. Czerwony pierścień jest usytuowany poprzecznie i włókna okoruchowe znajdują ventromedially do VTA. W PONS i tyłomózgowia kłamstwo ogonowym do VTA. Wreszcie istota czarna znajduje się z boku VTA.

Podziały

W 1987 roku Oades zidentyfikował cztery podstawowe jądra w grupie komórek VTA A10 : jądro paranigralis (Npn), jądro parabrachialis pigmentosus (Npbp), jądro międzyfascikularne (Nif) oraz jądro liniowe (Nln) ogonowe i rostralis. Obecnie naukowcy dzielą VTA na cztery podobne strefy, zwane jądrem paranigralnym (PN), pigmentowanym obszarem parabrachialowym (PBP), obszarem retroflexus parafasciculus (PFR) i jądrem przyśrodkowym nakrywkowym (RMTg), które w przybliżeniu przylegają do poprzednie podziały. Niektóre definicje VTA obejmują również jądra pośrodkowe (tj. jądro międzypęczkowe, jądro rostralne liniowe i jądro liniowe centralne).

PN i PBP są bogate w komórki dopaminergiczne, podczas gdy pozostałe dwa regiony mają niską gęstość tych neuronów. PFR i RMTg zawierają ciała komórkowe dodatnie pod względem hydroksylazy tyrozynowej (TH) o niskiej gęstości, które są małe i lekko zabarwiają się; RMTg składa się głównie z komórek GABAergicznych. Z drugiej strony, PN i PBP składają się głównie z ciał komórek TH-dodatnich o średniej lub dużej wielkości, które barwią się umiarkowanie.

Wejścia

Prawie wszystkie obszary otrzymujące projekcje z projektu VTA wracają do niego. W ten sposób obszar brzusznej nakrywki jest wzajemnie połączony z wieloma strukturami w całym mózgu, co sugeruje, że odgrywa on rolę w kontroli funkcji w filogenetycznie nowszej i wysoko rozwiniętej korze nowej , jak również w filogenetycznie starszych obszarach limbicznych.

VTA to niejednorodny region składający się z różnych neuronów, które charakteryzują się różnymi właściwościami neurochemicznymi i neurofizjologicznymi. Dlatego sygnały glutaminianergiczne i GABAergiczne nie są wyłącznie hamujące ani wyłącznie pobudzające. VTA otrzymuje glutaminergicznego nerwami doprowadzającymi z kory przedczołowej , pedunculopontine nakrywki jądro (PPTg) laterodorsal nakrywki jądro , podwzgórzowego jądro , łóżko jądro terminalis prążek , lepsze wzgórka , okołowodociągowej szarości , habenula boczne , grzbietowych szew jądro i podwzgórza boczne i pole przedwzrokowe . Te aferenty glutaminergiczne odgrywają kluczową rolę w regulacji aktywacji komórek VTA. Kiedy neurony glutaminianergiczne są aktywowane, szybkość odpalania neuronów dopaminowych wzrasta w VTA i indukuje impulsowe odpalanie. Badania wykazały, że te działania glutaminianergiczne w VTA mają kluczowe znaczenie dla skutków nadużywania narkotyków. W przeciwieństwie do tego, ogon brzusznego obszaru nakrywkowego (tVTA, znany również jako RMTg) kieruje się do VTA z aferentami GABAergicznymi, działającymi jako „główny hamulec” dla szlaków dopaminowych VTA.

Wejścia GABA-ergiczne do VTA obejmują również jądro półleżące , brzuszne pallidum , grzbietowych szew jądro , bocznego podwzgórza , okołowodociągowej szary , łóżko jądro terminalis prążek i rostromedial nakrywki jądro (RMTg). Habenula boczna może także wywierać działanie hamujące na neuronach dopaminergicznych w VTA przez ekscytujących neuronów RMTg GABAergiczne, które uważa się odgrywać ważną rolę w błędów predykcji nagroda. Podpallidalne aferenty do VTA są głównie GABAergiczne, a zatem hamujące. Istnieje znaczna droga z obszaru podpallidalnego do VTA. Gdy ten szlak jest odhamowany, wzrost uwalniania dopaminy w szlaku mezolimbicznym wzmacnia aktywność lokomotoryczną.

Istnieją również wejścia cholinergiczne do VTA, chociaż mniej zbadane niż wejścia glutaminergiczne i GABAergiczne. Badania optogenetyczne na myszach przyglądające się bodźcom cholinergicznym z jądra nakrywki nasadowo-mostowej (PPTg) i jądra nakrywki bocznej i zapachowej pokazują, że obwody te wzmacniają właściwości wyładowania neuronów VTA, co sugeruje modulujący wpływ na obwody nagrody.

Wyjścia

Dwie główne projekcje włókien odprowadzających VTA to szlak mezokorowy i mezolimbiczny , które odpowiadają odpowiednio korze przedczołowej i jądru półleżącemu . Ponadto eksperymenty na gryzoniach zidentyfikowały szlak mezohabenularny składający się z neuronów VTA, które nie uwalniają dopaminy , ale glutaminianu i GABA . Inne projekcje VTA, które wykorzystują dopaminę jako główny neuroprzekaźnik , są wymienione poniżej.

Projekcje obszaru brzusznego nakrywki (VTA)

Rozwój

Ponieważ rozwijają się ze wspólnej tkanki embrionalnej i częściowo pokrywają się w swoich polach projekcyjnych, grupy komórek dopaminergicznych nie mają wyraźnych granic anatomicznych. Podczas rozwoju mózgu ssaków zarówno neurony istoty czarnej (SN), jak i VTA początkowo rzutują na prążkowie grzbietowo-boczne i brzuszno-przyśrodkowe . Jednak po urodzeniu neurony dopaminergiczne SN wystają wyłącznie do prążkowia grzbietowo-bocznego, a neurony dopaminergiczne VTA wystają wyłącznie do prążkowia brzuszno-przyśrodkowego. To przycinanie połączeń odbywa się poprzez eliminację zbędnych zabezpieczeń.

Funkcjonować

Jak stwierdzono powyżej, VTA, w szczególności neurony dopaminergiczne VTA, pełnią kilka funkcji w układzie nagrody , motywacji , poznaniu i uzależnieniu od narkotyków i mogą być przedmiotem kilku zaburzeń psychicznych . Wykazano również, że VTA przetwarza różne rodzaje emocji wychodzących z ciała migdałowatego , gdzie może również odgrywać rolę w unikaniu i warunkowaniu strachu. Zapisy elektrofizjologiczne wykazały, że neurony VTA reagują na nowe bodźce, nieoczekiwane nagrody i predykcyjne sygnały sensoryczne. Schemat odpalania tych komórek jest zgodny z kodowaniem błędu oczekiwania nagrody.

W 2006 roku badania MRI przeprowadzone przez Helen Fisher i jej zespół badawczy wykazały i udokumentowały różne stany emocjonalne związane z intensywną miłością skorelowaną z aktywnością w VTA, co może pomóc wyjaśnić obsesyjne zachowania odrzuconych partnerów, ponieważ jest to wspólne dla układu nagrody. Zachowanie współdzielenia gniazd wiąże się ze zwiększoną ekspresją V1aR w VTA nowo sparowanych zeberek. Jednak ekspresja V1aR nie była związana z częstotliwością śpiewu kierowanego przez samice, co może wskazywać na selektywną rolę wazotocyny w VTA w utrzymaniu pary w porównaniu z zachowaniem zalotów.

Obecność połączeń szczelinowych

Wykazano, że VTA posiada dużą sieć neuronów GABAergicznych, które są ze sobą połączone za pomocą połączeń szczelinowych . Sieć ta pozwala na przewodzenie elektryczne, które jest znacznie szybsze niż przewodzenie chemiczne sygnałów między synapsami, ale jest mniej precyzyjne przestrzennie.

Skład neuronowy

VTA, podobnie jak istota czarna , zawiera neurony dopaminergiczne zabarwione melaniną . Ostatnie badania sugerują, że neurony dopaminergiczne stanowią 50-60% wszystkich neuronów w VTA, co jest sprzeczne z wcześniejszymi dowodami, że 77% neuronów w VTA jest dopaminergicznych. Ponadto, istnieje pokaźna populacja neuronów GABAergicznych w jądrze przyśrodkowym nakrywki (RMTg), funkcjonalnie odmiennej strukturze mózgu. Te neurony GABAergiczne regulują odpalanie swoich dopaminergicznych odpowiedników, które wysyłają projekcje przez mózg do, ale nie wyłącznie, następujących obszarów: kory przedczołowej , jądra półleżącego i miejsca sinawego . VTA zawiera również niewielki procent pobudzających neuronów glutaminergicznych .

Pętla limbiczna

„Pętla limbiczna” jest bardzo podobna do pętli motorycznej drogi bezpośredniej jąder podstawy . W obu systemach istnieją główne wejścia pobudzające z kory do prążkowia (jądro półleżące), śródmózgowie wysyła neuromodulujące neurony dopaminy do prążkowia, prążkowie tworzy połączenia międzyjądrowe z gałką bladą, a blada ma wyjścia do wzgórza, które wystaje do kory, kończąc w ten sposób pętlę. Pętla limbiczna różni się od pętli motorycznej źródłem i naturą bodźców korowych, podziałem prążkowia i gałki ocznej, które przetwarzają to wejście, źródłem neuronów dopaminergicznych ze śródmózgowia oraz celem wzgórzowym wyjścia bladości. Limbiczny pętli sterowania poznawczych i afektywnego działania i ruchy elementów sterujących silnik.

Pętla CA3

Powiązanie kontekstu z nagrodą jest ważne dla poszukiwania nagrody. W 2011 roku grupa badaczy udokumentowała pętlę VTA- CA3 , która wykorzystuje jako pośrednik przegrodę boczną . Użyli wirusa pseudo-wścieklizny (PRV) jako znacznika transsynaptycznego i wstrzyknęli go do VTA. Odkryli, że jednostronne wstrzyknięcie do VTA spowodowało obustronne znakowanie PRV w CA3 rozpoczynające się 48 godzin po wstrzyknięciu. Uszkodzenia bocznej przegrody ogonowo-grzbietowej (cd-LS) przed wstrzyknięciem VTA PRV skutkowały znacznie mniejszą liczbą neuronów wyznakowanych PRV w CA3. Stymulacja CA3 falą Theta spowodowała zwiększenie szybkości odpalania komórek dopaminy w VTA i zmniejszenie szybkości odpalania neuronów GABA w VTA. Tożsamość neuronów VTA została potwierdzona przez znakowanie neurobiotyną™ neuronu rejestrującego, a następnie barwienie histologiczne pod kątem hydroksylazy tyrozynowej (TH). Tymczasowa inaktywacja CA3 przez agonistów GABA zapobiegła wywołanemu kontekstem przywróceniu nacisku dźwigni po dożylnym podaniu kokainy .

Autorzy proponują funkcjonalną pętlę obwodu, w której aktywacja komórek glutaminergicznych w CA3 powoduje aktywację komórek GABAergicznych w cd-LS, co hamuje interneurony GABA w VTA, uwalniając komórki dopaminy z hamowania tonicznego i prowadząc do zwiększonej szybkości wyzwalania dla komórki dopaminy.

System wynagrodzeń

Obwód nagrody dopaminowej w ludzkim mózgu obejmuje dwa systemy projekcji z brzusznego śródmózgowia do kompleksu jądra półleżącego i guzka węchowego . Po pierwsze, tylno-przyśrodkowe VTA i centralne liniowe komórki szwu selektywnie rzutują do prążkowia brzuszno -przyśrodkowego, które obejmuje przyśrodkowy guzek węchowy i przyśrodkową otoczkę NAC . Po drugie, boczna VTA wystaje głównie do prążkowia brzuszno-bocznego, który obejmuje rdzeń NAC , przyśrodkową powłokę NAC i boczny guzek węchowy. Te szlaki nazywane są odpowiednio mezo-brzuszno-przyśrodkowym i mezo-brzuszno-bocznym układem dopaminowym prążkowia. System projekcji przyśrodkowej jest ważny w regulacji pobudzenia charakteryzującego się afektem i popędem i odgrywa inną rolę w zachowaniu ukierunkowanym na cel niż system projekcji bocznej. W przeciwieństwie do części bocznej, środkowa jest aktywowana nie przez nagradzanie, ale przez szkodliwe bodźce. Dlatego otoczka NAC i tylna VTA są głównymi obszarami zaangażowanymi w układ nagrody.

Znaczenie kliniczne

Zaburzenia

Neurony dopaminergiczne istoty czarnej i brzusznej nakrywki śródmózgowia wychodzą na grzbietowo-boczną skorupę ogoniastą i brzuszno-przyśrodkowe jądro półleżące, tworząc szlaki mezotriatalne i mezolimbiczne. Bliskie sąsiedztwo tych dwóch ścieżek powoduje, że grupują się one razem w projekcjach dopaminergicznych. Kilka zaburzeń wynika z zakłócenia tych dwóch szlaków: schizofrenii , choroby Parkinsona i zespołu nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD). Obecne badania badają subtelną różnicę między neuronami, które są zaangażowane w te schorzenia, i próbują znaleźć sposób na selektywne leczenie określonej projekcji dopaminy.

Uzależnienie od narkotyków

Jądro półleżące i obszar brzuszny nakrywki są głównymi miejscami działania leków uzależniających . Powszechnie uważane za uzależniające są: kokaina , alkohol , opioidy , nikotyna , kannabinoidy , amfetamina i ich analogi. Leki te zmieniają neuromodulujący wpływ dopaminy na przetwarzanie sygnałów wzmacniających, przedłużając działanie dopaminy w jądrze półleżącym lub stymulując aktywację neuronów tam, a także w VTA. Najpopularniejsze narkotyki stymulują uwalnianie dopaminy, co powoduje zarówno ich nagradzanie, jak i efekty psychomotoryczne. Kompulsywne zachowania związane z przyjmowaniem narkotyków są wynikiem trwałych zmian funkcjonalnych w mezolimbicznym układzie dopaminowym, wynikających z powtarzalnej stymulacji dopaminą. Adaptacje molekularne i komórkowe są odpowiedzialne za uczuloną aktywność dopaminy w VTA i wzdłuż mezolimbicznej projekcji dopaminy w odpowiedzi na nadużywanie narkotyków. W VTA osób uzależnionych wzrasta aktywność enzymu syntetyzującego dopaminę, hydroksylazy tyrozynowej , podobnie jak zdolność tych neuronów do reagowania na bodźce pobudzające. Ten ostatni efekt jest wtórny do wzrostu aktywności czynnika transkrypcyjnego CREB i regulacji w górę GluR1, ważnej podjednostki receptorów AMPA dla glutaminianu. Te zmiany w przetwarzaniu neuronowym mogą tłumaczyć słabnący wpływ adaptacyjnych sygnałów emocjonalnych na działanie zdolności podejmowania decyzji, ponieważ poszukiwania i zażywanie narkotyków stają się nawykowe i kompulsywne.

Eksperymenty na szczurach wykazały, że uczą się one naciskać dźwignię do podawania leków stymulujących do tylnej VTA szybciej niż do przedniej VTA. Inne badania wykazały, że mikroiniekcje leków dopaminergicznych do powłoki jądra półleżącego zwiększają aktywność lokomotoryczną i zachowania eksploracyjne, warunkowe reakcje podejścia i antycypacyjne zachowania seksualne.

Wycofanie zjawisko występuje, ponieważ w nagrodę deficyt funkcjonowania inicjuje cykl zaburzeń w których leki stają się niezbędne, aby przywrócić do normalnego stanu homeostazy. Ostatnie badania wykazały, że nawet po przejściu ostatnich etapów odstawienia, zachowanie związane z poszukiwaniem narkotyków może zostać przywrócone, jeśli zostanie wystawione na działanie leku lub bodźców związanych z narkotykami.

Anatomia porównawcza i ewolucja

Wszystkie badania od 1964 roku podkreślają imponujące ogólne podobieństwo między VTA wszystkich ssaków, od gryzoni po ludzi. Badania te skupiły swoje wysiłki na szczurach, królikach, psach, kotach, oposach, naczelnych innych niż ludzie i ludziach. Odnotowano niewielkie różnice, takie jak zmiany w zasięgu grzbietowym komórek A10. Mówiąc konkretnie, szczyt grzbietowy komórek A10 jest bardziej rozległy u naczelnych w porównaniu z innymi ssakami. Ponadto liczba komórek dopaminergicznych w VTA wzrasta wraz z postępem filogenetycznym; na przykład VTA myszy zawiera około 25 000 neuronów, podczas gdy VTA 33-letniego mężczyzny zawiera około 450 000 ciał komórkowych.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Alcaro A, Huber R, Panksepp J (grudzień 2007). „Funkcje behawioralne mezolimbicznego układu dopaminergicznego: afektywna perspektywa neuroetologiczna” . Recenzje badań mózgu . 56 (2): 283–321. doi : 10.1016/j.brainresrev.2007.07.014 . PMC 2238694 . PMID 17905440 .
Geisler S, Derst C, Veh RW, Zahm DS (maj 2007). „Glutaminianergiczne aferenty brzusznej nakrywki u szczura” . Dziennik Neuronauki . 27 (21): 5730–43. doi : 10.1523/jneurosci.0012-07.2007 . PMC 3202987 . PMID 17522317 .
Hikosaka O, Bromberg-Martin E, Hong S, Matsumoto M (kwiecień 2008). „Nowe spojrzenie na podkorową reprezentację nagrody” . Aktualna opinia w neurobiologii . 18 (2): 203-8. doi : 10.1016/j.conb.2008.07.002 . PMC 2768874 . PMID 18674617 .
Hu Z, Cooper M, Crockett DP, Zhou R (sierpień 2004). „Zróżnicowanie szlaków dopaminergicznych śródmózgowia podczas rozwoju myszy”. Czasopismo Neurologii Porównawczej . 476 (3): 301-11. doi : 10.1002/cne.20230 . PMID 15269972 . S2CID 20737056 .
Ikemoto S (listopad 2007). „Obwód nagrody dopaminowej: dwa systemy projekcyjne od brzusznego śródmózgowia do kompleksu jądra półleżącego i guzka węchowego” . Recenzje badań mózgu . 56 (1): 27-78. doi : 10.1016/j.brainresrev.2007.05.004 . PMC 2134972 . PMID 17574681 .
Lammel S, Hetzel A, Häckel O, Jones I, Liss B, Roeper J (marzec 2008). „Unikalne właściwości neuronów mezoprzedczołowych w podwójnym mezokortykolimbicznym układzie dopaminowym”. Neuron . 57 (5): 760–73. doi : 10.1016/j.neuron.2008.01.022 . PMID 18341995 . S2CID 12452120 .
Lu XY, Ghasemzadeh MB, Kalivas PW (luty 1998). „Ekspresja receptora D1, receptora D2, substancji P i RNA przekaźnikowego enkefaliny w neuronach wystających z jądra półleżącego”. Neuronauka . 82 (3): 767–80. doi : 10.1016/s0306-4522(97)00327-8 . PMID 9483534 . S2CID 26963758 .
Margolis EB, Lock H, Hjelmstad GO, Fields HL (grudzień 2006). „Ponownie przyjrzano się obszarowi brzusznej nakrywki: czy istnieje marker elektrofizjologiczny neuronów dopaminergicznych?” . Czasopismo Fizjologii . 577 (Pt 3): 907-24. doi : 10.1113/jphysiol.2006.117069 . PMC 1890372 . PMID 16959856 .
Olson VG, Nestler EJ (luty 2007). „Topograficzna organizacja neuronów GABAergicznych w obszarze brzusznej nakrywki szczura”. Synapsa . 61 (2): 87–95. doi : 10.1002/syn.20345 . PMID 17117419 . S2CID 39917231 .
Sziráki I, Sershen H, Hashim A, Lajtha A (marzec 2002). „Receptory w obszarze brzusznej nakrywki pośredniczące w uwalnianiu dopaminy wywołanej nikotyną w jądrze półleżącym”. Badania neurochemiczne . 27 (3): 253-61. doi : 10.1023/a: 1014844823534 . PMID 11958525 . S2CID 843088 .
van Furth WR, van Ree JM (sierpień 1996). „Motywacja seksualna: zaangażowanie endogennych opioidów w obszarze brzusznej nakrywki”. Badania mózgu . 729 (1): 20-8. doi : 10.1016/s0006-8993(96)00225-9 . PMID 8874873 .
Wu M, Hrycyszyn AW, Brudzynski SM (listopad 1996). „Wyjścia podpallidalne do jądra półleżącego i brzusznego obszaru nakrywki: badania anatomiczne i elektrofizjologiczne”. Badania mózgu . 740 (1–2): 151–61. doi : 10.1016/s0006-8993(96)00859-1 . PMID 8973809 . S2CID 44512008 .

Languages

In other projects