ドーパミン受容体の活性化は、GABA作動性スパイクのタイミング依存可塑性に必要です。

過去数十年で調査された最も影響力のあるシナプス学習ルールの1つは、活動に依存するスパイクタイミング依存可塑性（STDP）です。STDPでは、シナプスは、狭いミリ秒の長さの時間間隔内で、シナプス前およびシナプス後のニューロン活性化の順序に基づいて増強または落ち込んでいます。STDPは、シナプスの可塑性と報酬関連の行動学習に大きな影響を与える強力な神経伝達物質であるドーパミン（DA）による神経調節の影響を受けます。以前は、GABA作動性シナプスが腹側圧紋領域（VTA）DAニューロンがSTDPを発現できることを実証しました（Kodangattil et al。、2013）が、DAがVTAで阻害性STDPを調節するかどうかはまだ不明です。ここでは、ラット中脳スライスの全細胞記録を使用して、DA D1様および/またはD2様受容体（D1R/D2R）の活性化が、複雑なスパイキングパターンに応じてSTDPの誘導に必要であるかどうかを調査しました。Nigra Pars Compact（SNC）DAニューロンは、スパイキングの陽性（Prepost）と陰性（PRE後）タイミングの組み合わせに応じて、長期的なうつ病（LTDGABA）を示すVTAではないことがわかりました（複雑なSTDPプロトコルのタイミング）。D1RSまたはD2RSのいずれかの封鎖はLTDGABAの誘導を妨げましたが、D1Rの活性化はVTA DAニューロンのこの複雑なSTDPプロトコルに応答して可塑性に影響を与えませんでした。ORデータは、このDA依存性GABA作動性STDPがGABAERGIC SynapsesでVTAに選択的に発現していることを示唆しています。薬物誘発性調節を媒介するために乱用の薬によって標的になる可能性のあるDAニューロンVTA内のDAシグナル、およびVTA投影エリアでは、報酬関連の学習と薬物関連の記憶に影響を与えます。

One of the most influential synaptic learning rules explored in the past decades is activity dependent spike-timing-dependent plasticity (STDP). In STDP, synapses are either potentiated or depressed based on the order of pre- and postsynaptic neuronal activation within narrow, milliseconds-long, time intervals. STDP is subject to neuromodulation by dopamine (DA), a potent neurotransmitter that significantly impacts synaptic plasticity and reward-related behavioral learning. Previously, we demonstrated that GABAergic synapses onto ventral tegmental area (VTA) DA neurons are able to express STDP (Kodangattil et al., 2013), however it is still unclear whether DA modulates inhibitory STDP in the VTA. Here, we used whole-cell recordings in rat midbrain slices to investigate whether DA D1-like and/or D2-like receptor (D1R/D2R) activation is required for induction of STDP in response to a complex pattern of spiking. We found that VTA but not Substantia nigra pars compact (SNc) DA neurons exhibit long-term depression (LTDGABA) in response to a combination of positive (pre-post) and negative (post-pre) timing of spiking (a complex STDP protocol). Blockade of either D1Rs or D2Rs prevented the induction of LTDGABA while activation of D1Rs did not affect the plasticity in response to this complex STDP protocol in VTA DA neurons.Our data suggest that this DA-dependent GABAergic STDP is selectively expressed at GABAergic synapses onto VTA DA neurons which could be targeted by drugs of abuse to mediate drug-induced modulation of DA signaling within the VTA, as well as in VTA-projection areas, thereby affecting reward-related learning and drug-associated memories.