Dissection of striato-nigrostriatal circuits

Abstract

Drug addiction is considered a neuropsychiatric disease, affecting about 5.5% of the global adult population. Drug use usually begins based on the achievement of a particular goal (motivated behavior) but eventually may become habitual behavior. This change of behavior occurs through a gradual shift of control from the ventral striatum (or nucleus accumbens; limbic region), to the dorsomedial striatum (associative region) and ending in the dorsolateral striatum (sensorimotor region), through the midbrain. The discovery of this information passing circuit was made by Haber and colleagues, when they analyzed studies performed in primates, and may therefore be called the Haber model. However, it is not yet well understood how this circuit works. In order to unravel this mystery, stereotaxic surgeries were performed in wild-type rats, with different neuroanatomic tracers, based on some experimental diagrams. Also, part of the methods used consisted in the labelling of dopaminergic cells by immunohistochemistry, visualization and obtaining of results by fluorescence microscopy, and data analysis using FIJI program. The results showed that the nigrostriatal projections for different functional striatal domains originate from distinct dopaminergic neuron populations and the striatonigral projections of different functional domains innervate segregated midbrain regions. In conclusion, we have seen from this work that there is an exchange of information between the three striatal regions mentioned, through distinct dopaminergic areas.

A dependência de drogas é considerada uma doença neuropsiquiátrica que afeta cerca de 5.5% da população adulta global. O consumo de drogas, por norma, inicia-se tendo por base o alcance de um determinado objetivo (comportamento motivado), embora se possa tornar num comportamento habitual. Esta troca de comportamentos ocorre através de uma mudança gradual de controlo desde estriado ventral (ou nucleus accumbens; região limbíca), passando para o estriado dorsomedial (região associativa) e terminando no estriado dorsolateral (região sensório-motora), por meio do mesencéfalo. A descoberta deste circuito de passagem de informação foi realizada por Haber e colegas, quando analisaram estudos efetuados em primatas, pelo que pode ser designado de modelo de Haber. Contudo, ainda não está bem elucidado de que forma funciona este circuito. De modo a desvendar esse mistério foram realizadas cirurgias esterotáxicas, em ratos do tipo selvagem, com diferentes marcadores neuroanatómicos, tendo por base alguns diagramas experimentais. Fizeram, ainda, parte dos métodos utilizados, a marcação de células dopaminérgicas por imunohistoquímica, a visualização e obtenção dos resultados por microscopia de fluorescência e análise dos dados com utilização do programa FIJI. Os resultados obtidos mostraram que as projeções nigroestriatais para diferentes domínios funcionais do estriado são originadas de populações de neurónios dopaminérgicos distintas e as projeções estriatonigrais de diferentes domínios funcionais inervam regiões segregadas do mesencéfalo. Concluindo, vimos com este trabalho que existe a troca de informações, entre as três regiões estriatais referidas, através de áreas dopaminérgicas distintas.