Usare l'optogenetica per invertire la neuroplasticità e inibire la ricerca di cocaina nei ratti

Matthew T. Rich; Yanhua H. Huang; Mary  M. Torregrossa

doi:10.3791/63185

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Articolo metodologico

Usare l'optogenetica per invertire la neuroplasticità e inibire la ricerca di cocaina nei ratti

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DOI:

10.3791/63185

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5 ottobre 2021

Matthew T. Rich¹^,² , Yanhua H. Huang¹ , Mary M. Torregrossa¹

¹Department of Psychiatry, University of Pittsburgh, ²Department of Psychiatry, Rutgers University

In questo articolo

Sommario

I metodi qui descritti delineano una procedura utilizzata per invertire optogeneticamente la plasticità indotta dalla cocaina in un circuito comportamentale rilevante nei ratti. La stimolazione ottica sostenuta a bassa frequenza delle sinapsi talamo-amigdala induce depressione a lungo termine (LTD). La LTD indotta optogeneticamente in vivo in ratti con esperienza di cocaina ha determinato la successiva attenuazione della ricerca di droga motivata da spunti.

Abstract

Questo protocollo dimostra i passaggi necessari per utilizzare strumenti optogenetici per invertire la plasticità indotta dalla cocaina nei circuiti talamo-amigdala per ridurre i successivi comportamenti di ricerca della cocaina nel ratto. Nella nostra ricerca, abbiamo scoperto che quando i ratti si auto-somministrano cocaina per via endovenosa accoppiata con un segnale audiovisivo, le sinapsi si formano agli input dal nucleo genicolato mediale del talamo (MGN) sui principali neuroni dell'amigdala laterale (LA) diventano più forti man mano che viene appresa l'associazione cue-cocaina. Abbiamo ipotizzato che l'inversione della plasticità indotta dalla cocaina in queste sinapsi ridurrebbe il comportamento di ricerca della cocaina motivato dal segnale. Per realizzare questo tipo di neuromodulazione in vivo, abbiamo voluto indurre la depressione sinaptica a lungo termine (LTD), che diminuisce la forza delle sinapsi MGN-LA. A tal fine, abbiamo usato l'optogenetica, che consente la neuromodulazione dei circuiti cerebrali usando la luce. L'opsina eccitatoria oChiEF è stata espressa sui terminali presinaptici MGN nel LA infondendo un AAV contenente oChiEF nel MGN. Le fibre ottiche sono state quindi impiantate nel LA e la luce laser a 473 nm è stata pulsata ad una frequenza di 1 Hz per 15 minuti per indurre LTD e invertire la plasticità indotta dalla cocaina. Questa manipolazione produce una riduzione duratura della capacità dei segnali associati alla cocaina di indurre azioni di ricerca di droga.

Introduzione

L'abuso di sostanze è un problema di salute pubblica molto serio negli Stati Uniti e in tutto il mondo. Nonostante decenni di intensa ricerca, ci sono pochissime opzioni terapeutiche efficaci ^1,2. Una grave battuta d'arresto per il trattamento è il fatto che l'uso cronico di droghe genera memorie associative a lungo termine tra i segnali ambientali e il farmaco stesso. La riesposizione a segnali correlati alla droga guida risposte fisiologiche e comportamentali che motivano il consumo continuato di droghe e la ricaduta³. Una nuova strategia terapeutica è quella di mettere in atto tratta....