Brein Res. 2006 Desember 18; 1126(1): 56-65. Aanlyn gepubliseer 2006 15 September. doi: 10.1016 / j.brainres.2006.08.050
Abstract
The neurobiology of female sexual behavior has largely focused on mechanisms of hormone action on nerve cells and how these effects translate into the display of copulatory motor patterns. Of equal importance, though less studied, are some of the consequences of engaging in sexual behavior, including the rewarding properties of sexual interactions and how sexual experience alters copulatory efficiency. This review summarizes the effects of sexual experience on reward processes and copulation in female Syrian hamsters. Neural correlates of these sexual interactions include long-term cellular changes in dopamine transmission and postsynaptic signaling pathways related to neuronal plasticity (e.g., dendritic spine formation). Taken together, these studies suggest that sexual experience enhances the reinforcing properties of sexual behavior, which has the coincident outcome of increasing copulatory efficiency in a way that can increase reproductive success.
1. Inleiding
"Hoekom kos diere?" Is 'n eenvoudige vraag wat die kern van die neurobiologie van vroulike seksuele gedrag lê. Geen gedragsvraag het 'n eenvoudige antwoord nie, aangesien daar beide nabye en distale oorsake en gevolge van gedrag is wat hul eie vrae verhoog en hul eie neurobiologiese antwoorde het. Miskien is die mees algemene antwoord op daardie vraag: "Om nageslag te produseer". Dit kan 'n antwoord wees in die konteks van 'n distale gevolg van gedrag, maar selfs so, so 'n antwoord is ongetwyfeld foutief [2]. Agmo [2] noem data van Swede wat aandui dat slegs ongeveer 0.1% van (vermoedelik) heteroseksuele kopulasies kinders produseer. Selfs onder spesies soos rotte, waarin 'n hoë persentasie matings kan lei tot nageslag, beteken so 'n korrelasie nie dat swangerskap 'n verwag gevolg van copulasie.
Een antwoord op die vraag waarom hondsdiere vriendelik is, is 'n eenvoudige siening van vroulike seksuele gedrag as 'n 'refleksiewe' reaksie op 'n wisselende voortplantingsfisiologie gekombineer met stimuli van 'n reproduktiewe bekwame man. Sulke ondersoeke van die neurobiologie van vroulike seksuele gedrag was gebaseer op die waarneming dat 'n volgorde van ovariale hormoonblootstelling 'n vereiste fisiologiese toestand vir vroue geskep het om seksueel te reageer op 'n opbouende man [70]. Vir knaagdiere word verskeie dae van blootstelling aan estradiol gevolg deur 'n meer voorlopige toename van progesteroon wat ovulasie en seksuele responsiwiteit koördineer in natuurlik fietsrywyfies [22]. Die daaropvolgende logika was die identifisering van breinstreke wat reseptore bevat vir estradiol en progesteroon sal fokuspunte verskaf vir die besonderhede van neurale bane wat vroue se seksuele gedrag reguleer [70]. Verder sal die aksies van hierdie steroïedhormone op senuweeselle insig gee in die sellulêre en molekulêre meganismes wat die uitdrukking van vroulike seksuele responsiwiteit bemiddel [71]. Daar is geen twyfel dat hierdie programmatiese benadering tot die studie van vroulike seksuele gedrag baie suksesvol was nie, en die besonderhede van hierdie neurobiologie in terme van kringkunde, neurochemie en geenuitdrukking is goed gevestig [bv. 6,71].
Tog is daar nog 'n aspek wat die neurobiologie van seksuele gedrag reguleer wat gemoeid is met die onmiddellike en langtermyn gevolge van seksuele interaksies, dws die motiverende beheer van seksuele gedrag en ervaringseffekte op neurale plastisiteit onderliggend aan hierdie stelsel. Hierdie neurobiologie is hersien vir mans, hoofsaaklik manlike rotte [2]. Die doel van hierdie aanbieding is om sulke plastiese veranderinge in vroue te ondersoek, met die fokus op ons werk met vroulike Siriese hamsters. Uit hierdie werk blyk dit dat die distale gevolge van seksuele gedrag vir reproduksie kan wees, is die proksimale rasionaal om motiveringsstelsels te aktiveer, wat die gedrag werk.
2. Effekte van ondervinding op patrone van vroulike seksuele gedrag
Two species that offer a nice contrast on how social ecology contributes to patterns of sexual behavior are Norway rats and Syrian hamsters. Both species live in burrow systems. Within those burrows, rats have complex social structures consisting of multiple generations of males and females [3], whereas adult hamsters (both male and female) live separately in individual burrows [26].
Die sosiale stelsel van rotte leen homself aan verskeie mans en vroue wat gelyktydig parkeer [51]. Ten spyte van hierdie skynbaar chaotiese skema, kan vroulike rotte die patroon van seksuele interaksies met individuele mans beheer, insluitende die besluit oor watter man 'n ejakulasie sal bydra tydens hierdie meervoudige manlike paringsproses [51]. Dus, die vroulike rotte is aktiewe deelnemers aan paring en bied 'n effektiewe manier om die patroon van seksuele interaksies te beheer, insluitend mate-seleksie.
The solicitation component of female sexual behavior in rats provides the clearest evidence of the way in which females can control ongoing sexual interactions with males. When male rats approach an estrous female, the female will respond with a stiff-legged locomotor pattern in which she will hop in place (i.e., hopping) or propel herself (i.e., darting) away from the male [20,49]. These solicitations, combined with running from the male, prevent the male from mounting the female until she stops and permits a copulatory contact [49]. Dit is interessant dat vroulike mans weer sal toelaat om weer op die berg te kom ná 'n berg sonder intromissie as wanneer die vrou 'n intromissie ontvang het [20,50]. Hierdie regulasie van die manlike copulatoriese gedrag deur vroulike rotte word 'pacing' genoem en het duidelike implikasies vir progestasie en vrugbaarheid [20,21]. Paced mating behavior in female rats is hypothesized to be under the control of nucleus accumbens dopamine [4,28,29,32,33,58,84]. Op die oppervlak dui die komplekse patroon van pacing deur vroulike rotte 'n gedrag aan wat deur ervaring aangepas kan word. Die beperkte beskikbare data stel egter anders voor [19] en die heersende gevolgtrekking [20] is dat “... stimulering 'n stabiele en ingebore komponent van seksuele reaksie op die vroulike rot is” (p. 482).
Gegewe hul alleenstaande bestaan, het vroulike hamsters 'n heel ander paringpatroon, waarvan die inligting afgelei is uit laboratoriumstudie [bv. 46], eerder as van naturalistiese waarnemings. Vroulike (sowel as manlike) hamsters voeg okklusies in die hooftunnel wat na die burrow stelsel lei [26]. 'N Vroulike hamster werp mans aktief op die graaf deur die okklusie te open en 'n vaginale reukpaadjie te plaas wat lei tot die opening van die graaf in afwagting van die aanvang van haar gedrags-estrus [46]. Dit is albei onbekend of daar 'n mate van seleksie deur vroulike hamsters vir mans is, of hoe sulke mate-seleksie in die natuur bereik kan word. Sodra die man in die graf gesekvestreer is, woon die mannetjie en vrou saam totdat die wyfie die estrouse toestand bereik en paring begin word [46]. Na die paring word die mannetjie uitgesit van die wyfie se graaf [46].
Die onbeweeglikheid van die vroulike hamster se seksuele houding kontrasteer met die openlik aktiewe verwisseling met mans tydens seksuele gedrag by vroulike rotte. Vroulike hamsters neem vinnig 'n stewige houding saam met lordose, 'n postuur wat vir 95% van 'n 10-min toets behou kan word [15]. Terwyl die wyfie hierdie posisie handhaaf, sal die mannetjie glo op sy eie pas berg en / of met intromissie berg. Die skynbaar duidelike gevolgtrekking wat uit hierdie waarnemings getrek is, was dat vroulike hamsters, in teenstelling met vroulike rotte, nie die manlike seksuele interaksies pas nie.
Ten spyte van die verskyning van onsterflikheid, is vroulike hamsters in werklikheid taamlik aktiewe deelnemers aan paring van interaksies met mans [46]. Noble [62] het eers opgemerk dat vroulike hamsters aktiewe perineale bewegings maak in reaksie op perivaginale taktiele stimulasie van 'n manlike hamster, met die wyfie wat haar perineum in die rigting van die stimulasie beweeg. Die wyfie beweeg haar vagina in die rigting van die kontakpunt van die manlike stoot om intravaginale inplanting deur die manlike [62]. Trouens, die toepassing van 'n aktuele narkose aan die vroulike hamster se perineum verminder die manlike hamster se vermoë om penile invoeging te bereik [63].
Saam met mekaar verskil vroulike rotte en hamsters in die manier waarop hulle lyk om die samestelling te reguleer. Die verskil tussen vroulike rotte en hamsters lê in die vermoë van hierdie diere om deur die mannetjie te bevestig. Vroulike rotte kan bepaal of 'n man eintlik gaan berg. Vroulike hamsters beheer nie die frekwensie van bande deur die man nie, maar kan beïnvloed of die man suksesvol op 'n bepaalde monteerpoging sal intree. As sodanig kan pacing in rotte waargeneem word, terwyl dit baie moeilik is om perineale bewegings in vroulike hamsters tydens paring te kwantifiseer. As 'n oplossing het ons 'n indirekte benadering aangewend om die vroulike hamster se rol te meet in die regulering van intromissie deur die man. Ons het geredeneer dat indien die aantal beelde wat 'n vroulike hamster ontvang, bepaal word deur die mannetjie, maar mounts wat uitloop op intromissie beperk word deur die vrou se gedrag, is die persentasie mounts wat intromissie insluit (in die literatuur 'hit rate' genoem) eintlik 'n mate wat sterk afhanklik is van die vrou se gedrag.
Om hierdie voorstel te toets, ondersoek ons vroulike hamsters wat seksueel naïef of vroulik was wat voorheen 6 per week 10 minute seksuele interaksies met mans ontvang het [8]. Ons het toe elke vroulike maat met 'n seksueel-naïef manlike hamster gelaat en die copulatoriese gedrag aangeteken. Naïefse mans wat saam met seksueel ervare wyfies gepaard gegaan het, het 'n hoër slaagsyfer (groter persentasie mounts met intromissie) as wat naïefse mans met naïefvroue getoets is (Fig 1). Verder is dieselfde verskil in trefkoers waargeneem of die wyfies 1 of 6 weke na hul laaste seksuele ondervindingstoets getoets is, wat 'n stabiele geleerde respons voorgestel het.
'N Bykomende eksperiment het dopamien in die gevolge van die seksuele ervaring van die vrou op die manlike copulatoriese prestasie geïmpliseer [8]. Die dopamienneurotoksien, 6-hidroksiedopamien, is voor die ontvangs van seksuele ervaring in die basale voorhoede ingespuit, insluitend die nukleusakkapels, van vroulike hamsters. Naïef mannetjies wat met hierdie vroue getoets is, het nie die verhoogde slaagsyfer kenmerk van paring met ervare wyfies getoon nie (Figuur 2). Die impak van die dopamienneurotoksien op seksuele interaksies was spesifiek vir die toename in trefkoers wat verband hou met seksuele ondervinding, aangesien daar geen effek was van hierdie letsels op die gedrag van onervare manlike vroulike parings nie.
3. Seksuele ondervinding het gevolge vir vroue
Repeated sexual interactions with males also produce long-term behavioral consequences for the female in the context of reward. Conditioned place preference [14] has been a useful approach to uncovering reinforcing components of sexual behavior. In this paradigm, repeated sexual interactions with a male are associated with one compartment of a multi-compartment chamber. On matched occasions the female is placed alone in a similar but distinctive compartment. Prior to and following these conditioning trials, the female is offered the opportunity to explore the apparatus (in the absence of a male) to determine the relative amount of time the female spends in the compartment associated with copulation. Copulation with the male is operationally defined as reinforcing if the female spends significantly more time in the compartment associated with mating after the sexual behavior trials than before conditioning.
Die duidelike (alhoewel miskien onopvallende) uitkoms van hierdie studies in vroulike rotte [bv. 65,69] en hamsters [56] is that sexual interactions are reinforcing. The stimulus requirements for this conditioning to occur were not as obvious. For neither rats nor hamsters is the simple display of lordosis during mating tests sufficient to effect conditioned place preference. As noted, female rats have a preferred rate of sexual contacts with the mounting male that has neuroendocrine consequences related to progestation and fertility. Permitting female rats to pace at their preferred interval is necessary for the acquisition of a conditioned place preference, as sexual interactions in which the female does not pace do not produce conditioning [25,27,34,67,68]. Die temporale patroon hier is belangrik, hoewel dit nie noodwendig die beheer van pacing is nie, aangesien die regulering van pacing deur die verwydering en bekendstelling van 'n man by die vroulike voorkeursinterval ook tot plekvoorkeur-kondisionering lei [34].
Vroulike hamsters het nie 'n tydelike vereiste vir paring nie [42], though they also exhibit conditioned place preference to mating [56]. Een manier waarop die belangrikheid van seksuele kontakte deur die man vir plekvoorkeur-kondisionering in vroulike hamsters getoets is, was om die effektiwiteit van normale seksuele interaksies met seksuele interaksies te vergelyk, waarin intravaginale intromissie deur die man voorkom is deur die vroulike vagina vas te lê [39]. Hier is plekvoorkeur-kondisionering duidelik, ongeag of die vroulike vaginale stimulasie tydens die seksuele gedragskondisioneringsproewe ontvang is al dan nie. Hierdie eksperimentele uitkoms lyk asof die waarneming dat soortgelyke vaginale okklusie die verheffing in accumbens dopamien tydens seksuele interaksies met 'n manlike [40]. Die vroue was egter seksueel naïef in die mikrodialise-studie. Dit wil voorkom asof die menigte sensoriese eienskappe tydens seksuele ondervinding toegeval het, byvoorbeeld tydens die kondisioneringsproewe van 'n plekvoorkeurparadigma [39] brei die sensoriese stimuli uit wat bydra tot seksuele beloning uit die beperkte rol van vaginale stimulasie by seksueel naïewe vroue [40].
There has been little investigation of neurotransmitter systems mediating place preference conditioning to sexual interactions. In one study, antagonizing opioid neurotransmission by treating female rats with naloxone prior to sexual interactions eliminated place preference conditioning [68]. Conversely, several studies using dopamine receptor antagonists have produced mixed results. Pretreating female hamsters with dopamine D2 receptor antagonists [57] prevented the acquisition of a conditioned place preference to sexual interactions (Fig 3). 'N Soortgelyke studie in rotte het geen effek opgelewer nie [30].
4. Neurotransmitter en sellulêre plastisiteit na seksuele ondervinding by vroue
There is a rich tradition of research into mechanisms of dopamine signaling as they relate to components of motivated behaviors and drug abuse [e.g., 60]. Borrowing from that literature, we explored the possibility that sexual experience could affect dopamine neurotransmission in the mesolimbic pathway and that plasticity in that system was the basis for the behavioral consequences of sexual experience, e.g., changes in copulatory efficiency and reward. Within the mesolimbic dopamine system there is both evidence for activation during female sexual interactions, as well as long term effects on structural and neurochemical plasticity. Initial microdialysis experiments demonstrated that extracellular dopamine levels in the nucleus accumbens of females were elevated during mating [55,58]. Vir vroulike rotte was dopamien vrystelling veral sensitief vir pasgemaakte interaksie met mans [4,33,58], en vir (ten minste seksueel naïef) vroulike hamsters, dopamienverhogings was afhanklik van vaginale stimulasie wat tydens paring ontvang is [40]. In a follow-up experiment we took a slightly different approach, this time measuring extracellular dopamine in the nucleus accumbens during mating in sexually naive female hamsters or in females that had sexual experience prior to the microdialysis test [38]. Sexual experience produced an exaggerated increase in extracellular dopamine that persisted throughout the sexual interaction with a male, compared with the dopamine levels in sexually naive females (Figuur 4). Perhaps the increased dopamine response in sexually experienced females reflects the enriched array of mating associated stimuli to which female hamsters become responsive as a result of that experience.
Die verheffing in dopamien vrylating in ervare vroulike hamsters herinner aan die effekte van herhaalde blootstelling van diere aan dwelmmiddels [75]. In hierdie literatuur word die verhoogde vlak van dopamien in reaksie op 'n vaste dosis geneesmiddel "sensitiwasie" genoem [75]. Drug sensitization is accompanied by a variety of cellular responses thought to enhance synaptic efficacy and information flow through the mesolimbic pathway [74].
One entry point into the mechanism through which behavioral experience could alter neuronal plasticity is at the level of synapses. An indirect approach to this question has been taken by measuring dendritic changes in striatal (including the nucleus accumbens) neurons in response to drug administration or following behavioral experience. Repeated administration of a variety of abused substances with different pharmacological profiles will increase dendritic length and/or spine density in the terminal dendritic branches of medium spiny neurons [13,23,44,45,64,76,77,78]. Far fewer examples exist for behavioral experience producing comparable effects on dendrites, though induction of salt appetite [79], manlike seksuele gedrag [24] en vroulike seksuele gedrag [59] sal dendritiese morfologie in medium-spinyneurone van die kernklems verander.
Seksuele ondervinding in vroulike hamsters het 'n differensiële impak gehad op dendritiese ruggraatdigtheid [59] afhangende van die streek wat ondersoek is (Fig 5). In hierdie eksperiment is vroulike hamsters ons basiese paradigma van 6 weke seksuele ervaring gegee of seksueel naïef [38]. Op die 7th In die week was alle vroue 'n estradiol- en progesteroon-primingregimen gegee en het hulle oor 4 uur na progesteroon inspuiting geoffer. Brein is verwerk vir Golgi-kleuring en 240 μm snye ontleed. Stekels is getel uit terminale dendritiese takke van piramidale neurone in die mediale prefrontale korteks, medium stekel neurone van die nukleusakkels (dop en kern gekombineer), of medium stekelneurone van die dorsale kudaat. Binne die medium stekelneurone van die nukleusakkapent, was dendritiese ruggraatdigtheid (genormaliseer tot 10 μm dendritiese lengte) hoër in seksueel ervare as in seksueel-naïewe, vroulike. Die omgekeerde is gevind in die apikale dendriete van laag V neurone van die prefrontale korteks. Daar was geen groepverskille in ruggraatdigtheid in caudate-medium-spierneurone nie. Ons interpreteer hierdie verskille in ruggraatdigtheid as plastisiteit weerspieël in eksitatoriese neurotransmissie op dopaminerge-responsiewe neurone [37].
If we take plasticity in dendritic spines as a distal cellular marker of sexual experience, we can hypothesize a cascade of cellular events that are triggered by repeated sexual interactions. In other words, the focus should be on two of the classes of responses illustrated by treatment with drugs of abuse [36], i.e., an exaggerated response to sexual behavior and altered cellular responses in the absence of sexual behavior. The proposed signaling events are depicted in Fig 6. Hierdie voorstel is nie roman of radikaal nie, aangesien dendritiese plastisiteit voortspruit uit stimuli so uiteenlopend soos steroïedhormone [54], dwelms van mishandeling [61], of langtermyn potensiering [1] behels almal die geïllustreerde gebeure. Dit is omdat hierdie weë so goed verteenwoordig word in uiteenlopende voorbeelde van neurale plastisiteit dat dit waarskynlik lyk asof die gapings ingevul sal word, sal dieselfde wees vir seksuele gedragseffekte op die kernklem.
Die ontdekkingsbenadering, met behulp van gene mikrorarays [7], saam met eksperimentele benaderings, begin om op verskillende plekke veranderende aktiwiteit of proteïenexpressie te bevestig in hierdie weë as gevolg van seksuele ervaring. Transkripsiefaktore verteenwoordig een stel molekulêre gebeure wat 'n impak kan hê op dendritiese struktuur wat lei tot langtermyn-plastisiteit [5,17,52]. Beide c-Fos- en FosB-kleuring is ondersoek in reaksie op seksuele ervaring en paring in vroulike Siriese hamsters. Na seksuele interaksies met 'n man, is c-Fos-kleuring in die kern van die nukleusbuis verhef, 'n reaksie wat in seksueel ervare wyfies vergroot is (Fig 7) [9]. FosB-kleuring is nie opspoorbaar geraak deur 'n seksuele interaksie nie, hoewel die vlakke van kleuring hoër was in die kern van die kernbondels by seksueel ervare vroulike hamsters in vergelyking met naïewe vroue (Fig 8). Neither c-Fos nor FosB were affected by sexual behavior or sexual experience in either the shell of the nucleus accumbens or dorsal striatum in these females. In our experiments, changes in c-Fos and FosB occur in parallel, both regionally and as a function of experience, though in other studies alterations in these proteins do not always covary [e.g., 12].
Fos proteïene kan geaktiveer word deur verskeie seinweë, insluitende MAP kinase [18]. ERK is 'n stroomafwaartse kinase in hierdie pad en ons het die regulering van ERK ondersoek na seksuele gedrag (Fig 9). In Westerse blots is totale ERK 2 vlakke nie beïnvloed deur seksuele gedrag of seksuele ondervinding nie. In teenstelling hiermee is PERK 2 verhef in die nukleusakkapsel na seksuele gedrag, maar slegs by vroue met vorige seksuele ervaring.
Toegang tot die MAP-kinase-pad kan uit verskeie bronne kom, insluitend glutamaat-reseptoraktivering [1], G-proteïengekoppelde reseptore (bv. Dopamienreseptore) [83], inositol trifosfaatpaaie [66], en deur groeifaktor reseptore [16]. Seksuele ervaring effekte op hierdie paaie is betrek deur mikroradar ontledings [7], maar is nie regtig direk ondersoek nie. Een meganisme wat in werklikheid deur seksuele ervaring gereguleer word, is dopamienreseptorkoppeling na adenylaat-siklas [10]. Homogenate van die kernklemmene is van seksueel ervare of onervare vroulike hamsters geneem. Hierdie homogenate is gestimuleer met dopamien en cAMP-akkumulasie gemeet (Fig 10). Dopamine stimulated cAMP accumulation in all treatment groups, with greater stimulation in homogenates from the sexually experienced females. These actions of dopamine were determined to be D1 receptor mediated. Though one component of plasticity following sexual experience is presynaptic (i.e., increased dopamine efflux during sexual interactions), it is just as clear that there are postsynaptic modifications that are not simply reflections of increased synaptic dopamine levels.
5. Opsomming en gevolgtrekking
One hypothesis of mesolimbic dopamine function is that this pathway is sensitive to the conditioned properties associated with naturally occurring behaviors in a way that optimizes the functional consequences of those behaviors [80]. From this framework we can conceive of a pattern of behavior in which vaginal stimulation received by females during copulation stimulates dopamine neurotransmission. Though initially this response is unconditioned [55], met ondervinding leer wyfies subtiele perineale bewegings te produseer wat die waarskynlikheid verhoog om vaginale stimulasie van die opstaande man te ontvang [8]. In turn, there is greater dopamine activation, which feeds forward to maintain the behavioral responding. Because receipt of vaginal stimulation through intromissions from the mounting male (preceding ejaculation by the male) is necessary for induction of the progestational state accompanying fertilization (and therefore successful pregnancy) [42], this behavioral regulation would have the indirect effect of increasing copulatory efficiency leading to reproductive success. The answer to the question of “Why do females mate?” is to receive stimulation that has rewarding consequences in the form of forebrain dopamine activity. These ‘pleasurable’ components of sexual behavior have the unanticipated (from the female’s point of view), though highly adaptive, consequences of successful pregnancy and the birth of offspring.
Erkennings
Ons wil graag 'n aantal mense bedank wat belangrike bydraes gelewer het aan dr. Katherine Bradley, Alma Haas, Margaret Joppa, dr. Jess Kohlert, Richard Rowe en dr. Val Watts. Spesiale dank aan Paul Mermelstein vir sy advies en volgehoue belangstelling in ons werk. Hierdie resensie is gebaseer op 'n praatjie wat by die 2006-werkswinkel oor steroïdehormone en breinfunksie, Breckenridge, Co, gegee is. Ons is dankbaar vir die Nasionale Wetenskapstigting (IBN-9412543 en IBN-9723876) en Nasionale Institusies van Gesondheid (DA13680) vir hul Ondersteuning van hierdie navorsing.
Verwysings
;
