@article{DesernoBeckHuysetal.2015, author = {Deserno, Lorenz and Beck, Anne and Huys, Quentin J. M. and Lorenz, Robert C. and Buchert, Ralph and Buchholz, Hans-Georg and Plotkin, Michail and Kumakara, Yoshitaka and Cumming, Paul and Heinze, Hans-Jochen and Grace, Anthony A. and Rapp, Michael Armin and Schlagenhauf, Florian and Heinz, Andreas}, title = {Chronic alcohol intake abolishes the relationship between dopamine synthesis capacity and learning signals in the ventral striatum}, series = {European journal of neuroscience}, volume = {41}, journal = {European journal of neuroscience}, number = {4}, publisher = {Wiley-Blackwell}, address = {Hoboken}, issn = {0953-816X}, doi = {10.1111/ejn.12802}, pages = {477 -- 486}, year = {2015}, abstract = {Drugs of abuse elicit dopamine release in the ventral striatum, possibly biasing dopamine-driven reinforcement learning towards drug-related reward at the expense of non-drug-related reward. Indeed, in alcohol-dependent patients, reactivity in dopaminergic target areas is shifted from non-drug-related stimuli towards drug-related stimuli. Such hijacked' dopamine signals may impair flexible learning from non-drug-related rewards, and thus promote craving for the drug of abuse. Here, we used functional magnetic resonance imaging to measure ventral striatal activation by reward prediction errors (RPEs) during a probabilistic reversal learning task in recently detoxified alcohol-dependent patients and healthy controls (N=27). All participants also underwent 6-[F-18]fluoro-DOPA positron emission tomography to assess ventral striatal dopamine synthesis capacity. Neither ventral striatal activation by RPEs nor striatal dopamine synthesis capacity differed between groups. However, ventral striatal coding of RPEs correlated inversely with craving in patients. Furthermore, we found a negative correlation between ventral striatal coding of RPEs and dopamine synthesis capacity in healthy controls, but not in alcohol-dependent patients. Moderator analyses showed that the magnitude of the association between dopamine synthesis capacity and RPE coding depended on the amount of chronic, habitual alcohol intake. Despite the relatively small sample size, a power analysis supports the reported results. Using a multimodal imaging approach, this study suggests that dopaminergic modulation of neural learning signals is disrupted in alcohol dependence in proportion to long-term alcohol intake of patients. Alcohol intake may perpetuate itself by interfering with dopaminergic modulation of neural learning signals in the ventral striatum, thus increasing craving for habitual drug intake.}, language = {en} } @misc{Galetzka2018, type = {Master Thesis}, author = {Galetzka, Cedric}, title = {Reward and prediction errors in Bayesian sensorimotor control}, doi = {10.25932/publishup-50350}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-503507}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {53}, year = {2018}, abstract = {Midbrain dopamine neurons invigorate responses by signaling opportunity costs (tonic dopamine) and promote associative learning by encoding a reward prediction error signal (phasic dopamine). Recent studies on Bayesian sensorimotor control have implicated midbrain dopamine concentration in the integration of prior knowledge and current sensory information. The present behavioral study addressed the contributions of tonic and phasic dopamine in a Bayesian decision-making task by alternating reward magnitude and inferring reward prediction errors. Twenty-four participants were asked to indicate the position of a hidden target stimulus under varying prior and likelihood uncertainty. Trial-by-trial rewards were allocated based on performance and two different reward maxima. Overall, participants' behavior agreed with Bayesian decision theory, but indicated excessive reliance on likelihood information. These results thus oppose accounts of statistically optimal integration in sensorimotor control, and suggest that the sensorimotor system is subject to additional decision heuristics. Moreover, higher reward magnitude was not observed to induce enhanced response vigor, and was associated with less Bayes-like integration. In addition, the weighting of prior knowledge and current sensory information proceeded independently of reward prediction errors. Taken together, these findings suggest that the process of combining prior and likelihood uncertainties in sensorimotor control is largely robust to variations in reward.}, language = {en} } @article{GleichSpittaButleretal.2020, author = {Gleich, Tobias and Spitta, Gianna and Butler, Oisin and Zacharias, Kristin and Aydin, Semiha and Sebold, Miriam Hannah and Garbusow, Maria and Rapp, Michael Armin and Schubert, Florian and Buchert, Ralph and Heinz, Andreas and Gallinat, J{\"u}rgen}, title = {Dopamine D2/3 receptor availability in alcohol use disorder and individuals at high risk}, series = {Addiction Biology}, volume = {26}, journal = {Addiction Biology}, number = {2}, publisher = {Wiley-Blackwell}, address = {Hoboken}, issn = {1369-1600}, doi = {10.1111/adb.12915}, pages = {1 -- 10}, year = {2020}, abstract = {Alcohol use disorder (AUD) is the most common substance use disorder worldwide. Although dopamine-related findings were often observed in AUD, associated neurobiological mechanisms are still poorly understood. Therefore, in the present study, we investigate D2/3 receptor availability in healthy participants, participants at high risk (HR) to develop addiction (not diagnosed with AUD), and AUD patients in a detoxified stage, applying F-18-fallypride positron emission tomography (F-18-PET). Specifically, D2/3 receptor availability was investigated in (1) 19 low-risk (LR) controls, (2) 19 HR participants, and (3) 20 AUD patients after alcohol detoxification. Quality and severity of addiction were assessed with clinical questionnaires and (neuro)psychological tests. PET data were corrected for age of participants and smoking status. In the dorsal striatum, we observed significant reductions of D2/3 receptor availability in AUD patients compared with LR participants. Further, receptor availability in HR participants was observed to be intermediate between LR and AUD groups (linearly decreasing). Still, in direct comparison, no group difference was observed between LR and HR groups or between HR and AUD groups. Further, the score of the Alcohol Dependence Scale (ADS) was inversely correlated with D2/3 receptor availability in the combined sample. Thus, in line with a dimensional approach, striatal D2/3 receptor availability showed a linear decrease from LR participants to HR participants to AUD patients, which was paralleled by clinical measures. Our study shows that a core neurobiological feature in AUD seems to be detectable in an early, subclinical state, allowing more individualized alcohol prevention programs in the future.}, language = {en} } @phdthesis{Hille2006, author = {Hille, Carsten}, title = {Charakterisierung von Transportmechanismen in der Speicheldr{\"u}se der Schabe Periplaneta americana}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-9422}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2006}, abstract = {Die Aktivierung der Speichelsekretion erfolgt in der innervierten Speicheldr{\"u}se der Schabe Periplaneta americana durch die biogenen Amine Dopamin (DA) und Serotonin (5-HT). Die Acini der Speicheldr{\"u}se sezernieren einen Prim{\"a}rspeichel, der in den Ausf{\"u}hrg{\"a}ngen modifiziert wird. Die durch DA und 5-HT aktivierten Signalwege sowie die an der Elektrolyt- und Fl{\"u}ssigkeitssekretion bzw. Speichel-modifikation beteiligten Transportmechanismen sind weitgehend unbekannt. Mikrofluorometrische Ca2+-, Na+- und pH-Messungen in Kombination mit pharmakologischen Experimenten, biochemische Messungen der Aktivit{\"a}ten von Ionentransport-ATPasen sowie videomikroskopische Analysen zu transepithelialen Wasserbewegungen wurden in dieser Arbeit durchgef{\"u}hrt. Sie sollten Informationen {\"u}ber die an der Speichelbildung und -modifikation beteiligten Transportmechanismen und die Signalwege liefern, welche durch DA und/oder 5-HT aktiviert werden. Wesentliche Ergebnisse dieser Arbeit waren: Diese Arbeit trug zur Kenntnis der komplexen Funktionsweise von Speicheldr{\"u}sen in Insekten bei und erweiterte das l{\"u}ckenhafte Wissen {\"u}ber die zellul{\"a}ren Wirkungen biogener Amine in Insekten. Zudem wurden in dieser Arbeit viele Parallelen zu Funktionsweisen der Speicheldr{\"u}sen in Vertebraten deutlich.}, subject = {Speicheldr{\"u}se}, language = {de} } @phdthesis{Krach2007, author = {Krach, Christian}, title = {Biogene Aminrezeptoren der Schabe Periplaneta americana : Identifizierung, Charakterisierung und Lokalisierung von PeaTYR1 und PeaDOP2}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-15561}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2007}, abstract = {Biogene Amine sind eine Substanzklasse, die bei Vertebraten und Invertebraten eine wichtige Komponente des endokrinen Systems darstellen. Sie binden an spezifische Rezeptoren der Gruppe der G-Protein gekoppelten Rezeptoren. In dieser Arbeit wurden zwei neue Rezeptoren aus der Schabe Periplaneta americana kloniert. Durch verschiedene Ans{\"a}tze konnten zwei vollst{\"a}ndige cDNA-Sequenzen isoliert werden. Die Aminos{\"a}uresequenzen weisen die gr{\"o}ßte {\"A}hnlichkeit zu bereits bekannten Tyraminrezeptoren aus Locusta/Bombyx bzw. zu Dopaminrezeptoren aus Apis/Drosophila auf. Entsprechend wurden diese Rezeptoren Pea (P. americana) TYR1 und PeaDOP2 genannt. Deutliche Hinweise auf ihre Funktion lassen sich an den abgeleiteten Aminos{\"a}uresequenzen ablesen. Aminos{\"a}uren, die wichtig bei der Bildung der Bindungstasche, der Rezeptoraktivierung und der Kopplung eines G-Proteins sind, treten bei beiden Rezeptoren auf. Sequenzalignments stellen die Rezeptoren in die Gruppe anderer Tyraminrezeptoren bzw. der Invertebraten-Typ Dopaminrezeptoren. Das Transkript der beiden Rezeptoren konnte durch RT-PCR in verschiedenen Geweben nachgewiesen werden. Ein Ziel der Arbeit war die Gewinnung eines polyklonalen Antiserums gegen PeaTYR1. Dieses Serum detektiert im Homogenat von Gehirnen mehrere Banden, darunter auch eine mit der kalkulierten Masse von PeaTYR1. Pr{\"a}absorption des Serums mit dem Peptid, welches zur Reinigung verwendet wurde, zeigt dessen Spezifit{\"a}t. An Gehirnschnitten markiert das Serum große Teile des Protocerebrums aber auch feinere Strukturen der Antennalloben, der optischen Loben und des Zentralkomplexes. Ein weiteres Serum gegen Tyramin f{\"u}hrte zu einer Markierung von mehreren Neuronengruppen, welche sich in die optischen Loben und den Zentralkomplex verzweigen. Der αPeaTYR1-CPL3 Antik{\"o}rper markierte die Plasmamembran von transfizierten HEK293-Zellen. Die Lokalisierung von Rezeptor und Ligand deuten darauf hin, dass Tyramin die optische und olfaktorische Wahrnehmung beeinflussen k{\"o}nnte.}, language = {de} } @phdthesis{Rotte2009, author = {Rotte, Cathleen}, title = {Die neuronale Kontrolle der Speicheldr{\"u}se von Periplaneta americana}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-39456}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2009}, abstract = {Die acin{\"o}sen Speicheldr{\"u}sen der Schabe Periplaneta americana sind reich durch serotonerge, dopaminerge und GABAerge Fasern innerviert. Die biogenen Amine Serotonin (5-HT) und Dopamin (DA) induzieren die Sekretion eines NaCl-haltigen Prim{\"a}rspeichels. Die physiologische Rolle der GABAergen Innervation des Dr{\"u}senkomplexes war bislang unbekannt. Weiterhin wurde vermutet, dass Tyramin (TA) und Octopamin (OA) an der Speichelbildung beteiligt sind. Mittels intrazellul{\"a}rer Ableitungen von sekretorischen Acinuszellen mit und ohne Stimulierung des Speicheldr{\"u}sennervs (SDN) sollte daher die Wirkung von GABA, TA und OA im Speicheldr{\"u}senkomplex untersucht werden. Intrazellul{\"a}re Ableitungen aus Acinuszellen zeigten, dass sowohl DA als auch 5 HT biphasische {\"A}nderungen des Membranpotentials induzierten. Diese bestanden aus einer initialen Hyperpolarisation und einer darauf folgenden transienten Depolarisation. Stimulierung des SDN mittels einer Saugelektrode verursachte ebenfalls biphasische {\"A}nderungen des Membranpotentials der Acinuszellen, die mit den DA- bzw. 5-HT-induzierten {\"A}nderungen kinetisch identisch waren. Dieses Ergebnis zeigte, dass die elektrische Stimulierung des SDN im Nerv-Speicheldr{\"u}senpr{\"a}parat eine verl{\"a}ssliche Methode zur Untersuchung der Wirkungen von Neuromodulatoren auf die dopaminerge und/oder sertotonerge Neurotransmission ist. Die Hyperpolarisation der DA-induzierten Potential{\"a}nderungen wurde durch eine intrazellul{\"a}re Ca2+-Freisetzung und die {\"O}ffnung basolateral lokalisierter Ca2+-gesteuerter K+-Kan{\"a}le verur-sacht. Die DA- und 5-HT-induzierte Depolarisation hing kritisch von der Aktivit{\"a}t eines basolateral lokalisierten Na+-K+-2Cl--Symporters ab. GABA, TA und OA potenzierten die elektrischen Antworten der Acinuszellen, wenn diese durch SDN-Stimulierung hervorgerufen wurden. Dabei war OA wirksamer als TA. Dieses Ergebnis zeigte, dass diese Substanzen als im Dr{\"u}senkomplex pr{\"a}synaptisch und erregend als Neuromodulatoren wirken. Pharmakologische Untersuchungen ergaben, dass die erregende Wirkung von GABA durch einen G-Protein-gekoppelten GABAB-Rezeptor vermittelt wurde. Messungen der durch SDN-Stimulierung induzierten Fl{\"u}ssigkeits- und Proteinsekretionsraten zeigten, dass beide Parameter in Anwesenheit von GABA verst{\"a}rkt waren. Dies ließ auf eine verst{\"a}rkte serotonerge Neurotransmission schließen, da nur 5-HT die Bildung eines Protein-haltigen Speichels verursacht. Immuncytochemische Untersuchungen zeigten, dass die Dr{\"u}sen tyraminerge und octopaminerge Innervation empfangen. Weiterhin wurde der erste charakterisierte TA-Rezeptor (PeaTYR1) der Schabe auf einem paarigen, lateral zur Dr{\"u}se ziehenden Nerv markiert, der auch tyraminerge Fasern enthielt. Die vorliegende Arbeit trug zum Verst{\"a}ndnis der komplexen Funktionsweise der Speicheldr{\"u}se der Schabe bei und erweiterte das l{\"u}ckenhafte Wissen {\"u}ber die neuronale Kontrolle exokriner Dr{\"u}sen in Insekten.}, language = {de} } @misc{ScheinerBaumannBlenau2006, author = {Scheiner, Ricarda and Baumann, Arnd and Blenau, Wolfgang}, title = {Aminergic control and modulation of honeybee behaviour}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-46106}, year = {2006}, abstract = {Biogenic amines are important messenger substances in the central nervous system and in peripheral organs of vertebrates and of invertebrates. The honeybee, Apis mellifera, is excellently suited to uncover the functions of biogenic amines in behaviour, because it has an extensive behavioural repertoire, with a number of biogenic amine receptors characterised in this insect. In the honeybee, the biogenic amines dopamine, octopamine, serotonin and tyramine modulate neuronal functions in various ways. Dopamine and serotonin are present in high concentrations in the bee brain, whereas octopamine and tyramine are less abundant. Octopamine is a key molecule for the control of honeybee behaviour. It generally has an arousing effect and leads to higher sensitivity for sensory inputs, better learning performance and increased foraging behaviour. Tyramine has been suggested to act antagonistically to octopamine, but only few experimental data are available for this amine. Dopamine and serotonin often have antagonistic or inhibitory effects as compared to octopamine. Biogenic amines bind to membrane receptors that primarily belong to the large gene-family of GTP-binding (G) protein coupled receptors. Receptor activation leads to transient changes in concentrations of intracellular second messengers such as cAMP, IP3 and/or Ca2+. Although several biogenic amine receptors from the honeybee have been cloned and characterised more recently, many genes still remain to be identified. The availability of the completely sequenced genome of Apis mellifera will contribute substantially to closing this gap. In this review, we will discuss the present knowledge on how biogenic amines and their receptor-mediated cellular responses modulate different behaviours of honeybees including learning processes and division of labour.}, language = {en} } @phdthesis{Troppmann2009, author = {Troppmann, Britta}, title = {Klonierung und Charakterisierung aminerger Rezeptoren der Amerikanischen Schabe Periplaneta americana}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-36619}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2009}, abstract = {Biogene Amine sind kleine organische Verbindungen, die sowohl bei Vertebraten als auch bei Invertebraten als Neurotransmitter, Neuromodulatoren und/oder Neurohormone wirken. Sie bilden eine bedeutende Gruppe von Botenstoffen und entfalten ihre Wirkungen vornehmlich {\"u}ber die Bindung an G-Protein-gekoppelte Rezeptoren. Bei Insekten wurde eine Vielzahl von Wirkungen biogener Amine beschrieben. Das f{\"u}hrte schon fr{\"u}hzeitig zur Vermutung, dass Insekten (u. a. Invertebraten) wie die Wirbeltiere ein diverses Repertoire an aminergen Rezeptoren besitzen. F{\"u}r ein umfassendes Verst{\"a}ndnis der komplexen physiologischen Wirkungen biogener Amine fehlten jedoch wichtige Informationen {\"u}ber die molekulare Identit{\"a}t der entsprechenden Rezeptorproteine und ihrer pharmakologischen Eigenschaften, ihre Lokalisation und ihre intrazellul{\"a}ren Reaktionspartner. Viele bei Schaben gut untersuchte (neuro)physiologische Prozesse sowie Verhaltensweisen werden durch Serotonin und Dopamin gesteuert bzw. moduliert. {\"U}ber die beteiligten Rezeptoren ist jedoch bisher vergleichsweise wenig bekannt. Die Klonierung und Charakterisierung von Serotonin- und Dopaminrezeptoren der Amerikanischen Schabe P. americana ist damit ein l{\"a}ngst {\"u}berf{\"a}lliger Schritt auf dem Weg zu einem umfassenden Verst{\"a}ndnis der vielf{\"a}ltigen Wirkungen biogener Amine bei Insekten. Durch die Anwendung verschiedener Klonierungsstrategien konnten cDNAs isoliert werden, die f{\"u}r potentielle Serotoninrezeptoren und einen Dopaminrezeptor kodieren. Die Sequenzen weisen die gr{\"o}ßte {\"A}hnlichkeit zu Mitgliedern der 5-HT1- und 5-HT7-Rezeptorklassen bzw. den Invertebratentyp-Dopaminrezeptoren auf. Die isolierten Rezeptoren der Amerikanischen Schabe wurden dementsprechend Pea(Periplaneta americana)5-HT1, Pea5-HT7 und PeaDop2 benannt. Das Hydropathieprofil dieser Rezeptoren postuliert das Vorhandensein der charakteristischen heptahelikalen Architektur G-Protein-gekoppelter Rezeptoren. Die abgeleiteten Aminos{\"a}uresequenzen zeigen typische Merkmale aminerger Rezeptoren. So sind Aminos{\"a}uren, die bedeutend f{\"u}r die Ligandenbindung, die Rezeptoraktivierung und die Kopplung an G﷓Proteine sind, in den Rezeptoren konserviert. Expressionsstudien zeigten eine auffallend hohe Expression aller drei Rezeptor-mRNAs im Gehirn sowie in den Speicheldr{\"u}sen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden polyklonale Antik{\"o}rper gegen den Pea5-HT1-Rezeptor sowie den PeaDop2-Rezeptor hergestellt. Der anti-Pea5-HT1-Antik{\"o}rper detektiert im Homogenat von Schabengehirnen, Speicheldr{\"u}sen und Pea5-HT1-exprimierenden HEK 293-Zellen die glykosylierte Form des Rezeptors. In Gehirnschnitten markiert der anti-Pea5-HT1-Antik{\"o}rper spezifisch einige Zellk{\"o}rper in der Pars intercerebralis und deren Axone, welche in den Corpora cardiaca Nerv I projizieren. Der PeaDop2-Rezeptor wurde durch den spezifischen anti-PeaDop2-Antik{\"o}rper in Neuronen mit Somata im anterioren Randbereich der Medulla nachgewiesen. Diese Neurone innervieren die optischen Loben und projizieren in das ventrolaterale Protocerebrum. Die intrazellul{\"a}ren Signalwege der heterolog exprimierten Pea5-HT1- und PeaDop2-Rezeptoren wurden in HEK 293-Zellen untersucht. Die Aktivierung des Pea5-HT1-Rezeptors durch Serotonin f{\"u}hrt zur Hemmung der cAMP-Synthese. Des Weiteren wurde gezeigt, dass der Rezeptor konstitutive Aktivit{\"a}t besitzt. WAY 100635, ein hoch selektiver 5-HT1A-Rezeptorantagonist, wurde als wirksamer inverser Agonist am Pea5-HT1-Rezeptor identifiziert. Der stabil exprimierte PeaDop2-Rezeptor antwortet auf eine Aktivierung durch Dopamin mit einer Erh{\"o}hung der cAMP-Konzentration. Eine C-terminal trunkierte Variante dieses Rezeptors ist eigenst{\"a}ndig nicht funktional. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit indizieren, dass die untersuchten aminergen Rezeptoren im zentralen Nervensystems der Schabe an der Informationsverarbeitung beteiligt sind und verschiedene physiologische Prozesse in peripheren Organen regulieren. Mit der Klonierung und funktionellen Charakterisierung der ersten Serotoninrezeptoren und eines Dopaminrezeptors ist damit eine wichtige Grundlage f{\"u}r die Untersuchung ihrer Funktionen geschaffen worden.}, language = {de} } @misc{TroppmannBalfanzKrachetal.2014, author = {Troppmann, Britta and Balfanz, Sabine and Krach, Christian and Baumann, Arnd and Blenau, Wolfgang}, title = {Characterization of an Invertebrate-Type Dopamine Receptor of the American Cockroach, Periplaneta americana}, series = {International journal of molecular sciences}, volume = {15}, journal = {International journal of molecular sciences}, number = {1}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, issn = {1422-0067}, doi = {10.3390/ijms15010629}, pages = {629 -- 653}, year = {2014}, abstract = {We have isolated a cDNA coding for a putative invertebrate-type dopamine receptor (Peadop2) from P. americana brain by using a PCR-based strategy. The mRNA is present in samples from brain and salivary glands. We analyzed the distribution of the PeaDOP2 receptor protein with specific affinity-purified polyclonal antibodies. On Western blots, PeaDOP2 was detected in protein samples from brain, subesophageal ganglion, thoracic ganglia, and salivary glands. In immunocytochemical experiments, we detected PeaDOP2 in neurons with their somata being located at the anterior edge of the medulla bilaterally innervating the optic lobes and projecting to the ventro-lateral protocerebrum. In order to determine the functional and pharmacological properties of the cloned receptor, we generated a cell line constitutively expressing PeaDOP2. Activation of PeaDOP2-expressing cells with dopamine induced an increase in intracellular cAMP. In contrast, a C-terminally truncated splice variant of this receptor did not exhibit any functional property by itself. The molecular and pharmacological characterization of the first dopamine receptor from P. americana provides the basis for forthcoming studies focusing on the significance of the dopaminergic system in cockroach behavior and physiology.}, language = {en} }