マウスVTAドーパミン作動性活性化の全脳のopto-fMRIマップは、小さいが重要な逸脱を伴う構造投影を反映しています

腹側の皮質領域（VTA）にあるニューロンからの昇るドーパミン作動性投射は、病因、機能障害、および動機付け、学習、および中毒の制御の鍵です。この核の進化的保存と疾患モデルとしてのマウスの広範な使用により、マウスの脳におけるVTAドーパミン作動性シグナル伝達のアッセイを確立することは、疾患および介入の動機付けコントロールと神経機能表現型の翻訳調査に不可欠です。この記事では、VTAドーパミン作動性ニューロンに向けて、ヒトの深脳イメージングで広く使用されている方法である機能的磁気共鳴画像法（fMRI）と組み合わせた光遺伝学的刺激を使用します。マウスのドーパミン作動性活性化の最初の全脳の光-fMRIマップを生成する包括的なアッセイを提示し、VTAドーパミン作動性システム機能がその構造VTA投影と一致しており、いくつかの重要な側面でのみ分岐していることを示しています。活性化マップは、相対的な投影密度（たとえば、側坐核の強い活性化と海馬の低い活性化）に応じて主にターゲット領域を強調していますが、構造的接続が十分に確立されていない領域（背内側線条体などの領域も含まれます。）。さらに、刺激プロトコルとインプラント位置を含む複数の実験パラメーターに関するアッセイの変動性を詳しく説明し、アッセイの再利用、参照結果の両方の公開、および参照分析ワークフローの実装のためのエビデンスに基づいた推奨事項を提供します。

Ascending dopaminergic projections from neurons located in the Ventral Tegmental Area (VTA) are key to the etiology, dysfunction, and control of motivation, learning, and addiction. Due to the evolutionary conservation of this nucleus and the extensive use of mice as disease models, establishing an assay for VTA dopaminergic signaling in the mouse brain is crucial for the translational investigation of motivational control as well as of neuronal function phenotypes for diseases and interventions. In this article we use optogenetic stimulation directed at VTA dopaminergic neurons in combination with functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI), a method widely used in human deep brain imaging. We present a comprehensive assay producing the first whole-brain opto-fMRI map of dopaminergic activation in the mouse, and show that VTA dopaminergic system function is consistent with its structural VTA projections, diverging only in a few key aspects. While the activation map predominantly highlights target areas according to their relative projection densities (e.g., strong activation of the nucleus accumbens and low activation of the hippocampus), it also includes areas for which a structural connection is not well established (such as the dorsomedial striatum). We further detail the variability of the assay with regard to multiple experimental parameters, including stimulation protocol and implant position, and provide evidence-based recommendations for assay reuse, publishing both reference results and a reference analysis workflow implementation.