[Glutamate receptors in the dopamine system – function and role in reinforcement learning]

Postepy Biochem. 2021 Jul 19;67(3):268-277. doi: 10.18388/pb.2021_395. Print 2021 Sep 30.
[Article in Polish]

Abstract

Midbrain dopamine neurons along with the major target of their projections, dopaminoceptive neurons in striatum, regulate reinforcement learning and motivation. The activity and plasticity in the dopamine system are largely dependent on excitatory glutamatergic transmission. The article describes the functional role of N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors in driving the phasic activity in dopamine neurons, and a role of NMDA and metabotropic glutamate 5 (mGluR5) receptors in induction of plasticity in dopaminoceptive striatal medium spiny neurons. Based on published studies on genetically modified mice, the article further discusses how targeted loss of glutamate receptor-dependent signalling in dopamine system affects reinforcement learning and motivational processes. The conclusion of the article is the view that aberrant glutamate signalling in dopamine system may contribute to maladaptive behaviours, which are particularly often observed in mental disorders.

Neurony dopaminergiczne śródmózgowia i neurony dopaminoceptywne prążkowia mają kluczowe znaczenie dla regulacji procesu uczenia się ze wzmocnieniem i motywacji do poszukiwania nagród. Aktywność oraz plastyczność tych neuronów jest w znacznej mierze zależna od pobudzającej transmisji glutaminianergicznej. W szczególności istotną rolę odgrywają receptory N-metylo-D-asparaginowe (NMDA) oraz metabotropowe receptory dla glutaminianu z grupy I, zwłaszcza mGluR5. W niniejszym artykule omówiono znaczenie aktywacji tych receptorów dla regulacji aktywności fazowej neuronów dopaminergicznych i plastyczności neuronów dopaminoceptywnych prążkowia. Opierając się na badaniach przeprowadzonych na zwierzętach z komórkowo specyficzną inaktywacją receptorów glutaminianu w układzie dopaminowym, przedstawiono również konsekwencje zaburzenia przekazywania sygnału zależnego od tych receptorów dla procesu uczenia się ze wzmocnieniem i motywacji do poszukiwania nagród. Omówione w artykule mechanizmy mogą mieć istotne znaczenie dla zrozumienia neuronalnego podłoża objawów towarzyszących chorobom psychicznym takim jak depresja, schizofrenia czy uzależnienia.

MeSH terms

  • Animals
  • Corpus Striatum / metabolism
  • Dopamine*
  • Learning*
  • Mice
  • Neurons / metabolism
  • Receptors, N-Methyl-D-Aspartate / metabolism

Substances

  • Receptors, N-Methyl-D-Aspartate
  • Dopamine