吸毒成瘾的特点是个人强迫性地使用药物,尽管这种倾向有不良后果。然而,在成瘾行为机制下的特定神经回路仍未被证实。一项新研究发表在科学的进步杨晨和中国医学科学、仿生药物和神经科学研究团队用动物模型进行了几项实验,以了解可卡因成瘾背后的特定神经机制。
在实验过程中,他们在大鼠中实施了一种足电击触发的可卡因自我服用方法,以评估在此过程中啮齿动物行为的可变性。结果显示,强迫习惯性使用可卡因的大鼠表现出增强的神经活动岛前皮层(aIC),与非强迫性大鼠相比。
Chen和他的同事们发现了前部神经元的化学操纵活性岛叶皮质(aIC),从眼窝前额皮质(OFC)在强迫性可卡因使用期间。当他们抑制这种OFC-aIC神经回路时,大鼠的行为从触发的强迫性活动转变为显示敏感性。这项工作显示了aIC谷氨酸神经元和眼窝前额皮质-前岛叶皮层促进了强迫性可卡因使用的转变,这可以作为预防药物成瘾的治疗靶点。
脑岛哺乳动物大脑的岛叶皮层
强迫性药物成瘾以持续吸毒为特征的不考虑用户上瘾行为带来的负面后果。流行病学研究显示个体差异在吸毒成瘾的过程中。神经科学家已经发现岛叶皮层参与了吸毒成瘾的一系列行为.有趣的是,吸烟者有岛皮层损伤可受吸烟干扰,允许他们停止吸烟。然而,岛叶皮层在强迫性药物寻求行为中的意义仍然未知。
岛叶皮层是哺乳动物大脑中一个复杂的解剖结构,包括一个前岛叶皮层(aIC)和一个后岛叶皮层(pIC)。研究人员展示了前岛叶皮层与强迫性可卡因使用之间的关系。他们通过实施足休克引发的可卡因自我给药程序,并将该过程与聚类分析、免疫染色、纤维光度测定、电生理学和化学遗传学相结合,证明了这一点。
结果显示,前岛皮层和眼窝前额皮层-前岛皮层区域的谷氨酸神经元在调节强迫性可卡因使用中起着关键作用。结果提供迄今为止未知的解剖和功能回路,以治疗介导药物成瘾。
啮齿动物实验
研究小组对经过12天自我服用可卡因训练的老鼠进行了实验。在自由使用可卡因的条件下,老鼠学会了强迫自己服用毒品。当研究小组进行为期三天、每次一小时的足电击触发药物治疗时,他们观察到大约34%的大鼠具有抗电击能力,而66%的大鼠对电击敏感。
对可卡因敏感的大鼠迅速减少了对药物的自我管理,而那些对剂量有抗药性的大鼠则不顾触发因素继续服用药物。进一步分析显示,抗冲击大鼠的前岛叶皮层神经元异常活跃。研究人员进行了特定的神经活动,通过触发实验来检查两组大鼠前岛神经元的激活情况。
研究与可卡因成瘾有关的不同蛋白质
研究小组首先研究了c-Fos蛋白表达与药物成瘾有关的几个非特异性大脑区域的大脑发育特异性。大鼠出现耐药性前岛叶皮层、眶额叶皮层的c-Fos阳性神经元增多,伏隔核在中央杏仁核,与敏感的老鼠相比。
虽然研究小组对这种感兴趣的蛋白质的神经元进行了阳性染色,但它们无法在顶叶岛叶皮层的耐药大鼠和敏感大鼠之间进行区分,这表明它们在特定大脑区域的强迫性可卡因使用期间被排除在外。研究小组还通过进一步的实验证实了激活的前岛皮层神经元和强迫性可卡因使用之间的关系,以强调可卡因使用和神经元过度活跃之间的联系。
额外的实验表明,强迫性可卡因使用激活了前岛叶皮层神经元。在化学方法诱导的前岛叶皮层抑制过程中,研究小组注意到抗药性大鼠强迫性可卡因使用显著减少,同时它们对触发物的敏感性显著恢复。然而,在已经敏感的大鼠中,对同一大脑区域的类似抑制并不影响它们在触发期间使用可卡因。结果再次强调了激活可卡因强迫性使用的前岛叶皮层的必要性。
前岛叶皮层(aIC)谷氨酸神经元和OFC-aIC轴的作用
由于先前的研究将aIC(前岛叶皮层)神经元与glutamatergic属性;谷氨酸是人体主要的兴奋性神经递质神经系统研究人员推测,该区域调节强迫性可卡因使用。他们专门通过化学化学实验抑制特征神经元子集来测试这一点,这减少了强迫性可卡因使用,而抑制对可卡因敏感的大鼠的aIC谷氨酸神经元并没有改变它们的药物使用。在动物模型中,神经元亚型双向调节强迫性可卡因使用。
进一步的研究表明,前岛叶皮层如何接受来自眶额叶皮层的直接输入(OFC-aIC轴)。研究小组使用病毒载体系统研究了敏感和耐药大鼠强迫性可卡因使用过程中OFC-aIC通路的影响。结果强调了激活强迫性药物使用的神经回路的重要性。
前景
杨晨及其同事利用动物模型展示了前岛叶皮层(aIC)和眶额叶皮层-前岛叶的谷氨酸神经元的门控作用皮质(OFC-aIC)电路,期间强制调节可卡因使用。研究结果强调了脑岛损伤患者是如何发病的轻松戒烟.这些发现可以加深对强迫症的理解药物成瘾以及设计相关的治疗方法来减弱这种倾向。
更多信息:杨晨等,强迫性可卡因使用的眼窝前额皮质-前岛皮层回路门,科学的进步(2022)。DOI: 10.1126 / sciadv.abq5745
Billy T. Chen等人,拯救可卡因诱导的前额叶皮层活性低下防止强迫性可卡因寻求,自然(2013)。DOI: 10.1038 / nature12024
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引用:关于可卡因成瘾期间强迫性药物使用的神经机制的新见解(2023年,1月11日)检索于2023年1月12日从//www.pyrotek-europe.com/news/2023-01-insights-neural-mechanisms-underlying-compulsive.html
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