Proc Natl Acad Sci US A. 2010 February 2؛ 107(5): 2265-2270.
ملخص
على الرغم من وجود كمية كبيرة معروفة عن وظائف الحسية والحركية المحددة لدماغ الفقاريات ، إلا أنه لا يوجد ما يُفهم عن تنظيم حالات الدماغ العالمية. لقد اقترحنا مؤخرًا أن وظيفة تسمى الإثارة المعممة (Ag) تخدم كقوة دافعة أكثر عنصرية في الجهاز العصبي ، مسؤولة عن التنشيط الأولي لجميع الاستجابات السلوكية. يتميز الحيوان مع زيادة الاستثارة CNS المعمم من خلال زيادة النشاط الحركي ، وزيادة الاستجابة للمحفزات الحسية ، وزيادة القدرة العاطفية. ضمنيًا في هذه النظرية كان التنبؤ بأن الزيادة في الاستثارة المعممة من شأنها أن تزيد من السلوكيات المحفزة المحددة التي تعتمد على الإثارة. هنا ، نتناول الفكرة مباشرة من خلال اختبار سطرين من الفئران المرباة لمستويات عالية أو منخفضة من الاستثارة المعممة وتقييم ردودهم في اختبارات أشكال محددة من الإثارة السلوكية والجنس والقلق / الاستكشاف. ونبلغ عن أن الحيوانات المختارة لمعرض الإثارة المعمم التفاضلي تتميز بزيادات ملحوظة في التفاعل الحسي والحركي والعاطفي في اختبار الإثارة لدينا. وعلاوة على ذلك ، فإن الفئران الذكور التي اختيرت لمستويات عالية من الاستثارة العامة كانت مثيرة للإثارة وأظهرت المزيد من الحوامل غير المكتملة قبل التداخل الأول (IN) ، ولكن بعد أن حققت ذلك IN ، أظهروا عددًا أقل بكثير من IN قبل القذف ، وكذلك القذف بعد وقت قصير من أول IN IN ، مما يشير إلى وجود مستوى عال من الإثارة الجنسية. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الحيوانات ذات الإثارة العالية من كلا الجنسين مستويات أعلى من السلوكيات التي تشبه القلق وتقلص السلوك الاستكشافي في المهام المرتفعة بالإضافة إلى متاهة ومربع الضوء الداكن. باختصار ، توضح هذه البيانات تأثير Ag على السلوكيات المحركة.
أحد التحديات الأساسية التي تواجه جميع الحيوانات الفقارية هو ضرورة تنشيط أعداد كبيرة من الاستجابات السلوكية لأعداد كبيرة من الظروف البيئية ، وبعضها يهدد. لقد اقترحنا مؤخرًا (
قد لا يمكن الوصول إلى عنصر تحكم واجهة المستخدم popper التالية. انقر فوق الزر التالي للعودة إلى عنصر التحكم إلى إصدار قابل للوصول.
تدمير التحكم في واجهة المستخدم1) أن وظيفة موجودة في النظم العصبية الفقارية التي تبدأ التنشيط السلوكي لأعداد كبيرة من الردود لمواجهة هذا التحدي الأساسي ، وهي وظيفة وصفناها بالإثارة العامة. الخلايا العصبية التي تخدم آليات الاستثارة المعممة سوف تتلقى مدخلات حسية من البيئة الخارجية والوسط الداخلي وتكون قادرة على تنشيط الدول المستثارة بسرعة لتمكين استجابات سلوكية أكثر تحديدًا ودوافع. إن زيادة نشاط هذا النظام من شأنه أن يزيد من الاستثارة العامة ، وينتج حيوانًا به نشاط حركي أكبر ، واستجابة حسية أكبر ، وزيادة في الانفعالات العاطفية. كان الغرض من العمل الذي تم الإبلاغ عنه هنا هو إضافة دليل على وجود وظيفة استثارة عامة (من خلال البدء في تربية الخطوط العالية أو المنخفضة للإثارة من الفئران) واختبار تأثير حالات الاستثارة المعممة العالية أو المنخفضة على سلوكيات محفزة محددة: السلوك الجنسي للذكور والقلق / الاستكشاف.
حتى الآن ، تم الاستدلال على وجود الاستثارة العامة كدولة CNS قابلة للقياس وذات صلة من الناحية الفيزيولوجية من ثلاثة مناهج منفصلة ، تم الإبلاغ عن الثالثة منها هنا.
استخدمنا أولاً تحليلات المكونات الأساسية لاستخراج أكبر عامل منفرد يكمن وراء الإثارة السلوكية
أحد التحديات الأساسية التي تواجه جميع الحيوانات الفقارية هو ضرورة تنشيط أعداد كبيرة من الاستجابات السلوكية لأعداد كبيرة من الظروف البيئية ، وبعضها يهدد. لقد اقترحنا مؤخرًا (1) أن وظيفة موجودة في النظم العصبية الفقارية التي تبدأ التنشيط السلوكي لأعداد كبيرة من الردود لمواجهة هذا التحدي الأساسي ، وهي وظيفة وصفناها بالإثارة العامة. الخلايا العصبية التي تخدم آليات الاستثارة المعممة سوف تتلقى مدخلات حسية من البيئة الخارجية والوسط الداخلي وتكون قادرة على تنشيط الدول المستثارة بسرعة لتمكين استجابات سلوكية أكثر تحديدًا ودوافع. إن زيادة نشاط هذا النظام من شأنه أن يزيد من الاستثارة العامة ، وينتج حيوانًا به نشاط حركي أكبر ، واستجابة حسية أكبر ، وزيادة في الانفعالات العاطفية. كان الغرض من العمل الذي تم الإبلاغ عنه هنا هو إضافة دليل على وجود وظيفة استثارة عامة (من خلال البدء في تربية الخطوط العالية أو المنخفضة للإثارة من الفئران) واختبار تأثير حالات الاستثارة المعممة العالية أو المنخفضة على سلوكيات محفزة محددة: السلوك الجنسي للذكور والقلق / الاستكشاف.
حتى الآن ، تم الاستدلال على وجود الاستثارة العامة كدولة CNS قابلة للقياس وذات صلة من الناحية الفيزيولوجية من ثلاثة مناهج منفصلة ، تم الإبلاغ عن الثالثة منها هنا.
استخدمنا أولاً تحاليل المكونات الأساسية لاستخراج أكبر عامل منفرد يكمن وراء الإثارة السلوكية (2). ولتحديد المساهمة النسبية لهذه القوة الأولية الأكثر أهمية في إثارة الجهاز العصبي المركزي في الشاشات السلوكية للفئران ، أجرينا تحليلاً تلويًا لخمس تجارب سلوكية على الفئران (3). تباينت النسبة المئوية لبيانات الإثارة السلوكية التي تم تناولها ، من خلال حل عامل واحد قسري ، عبر التجارب الخمس من 29٪ إلى 45٪. وبالتالي ، يمكننا القول أن الاستثارة العامة لـ CNS موجودة وتمثل حوالي ثلث البيانات في هذه التجارب.
ثانياً ، هناك ثروة من البيانات الكيميائية والتشريحية والفسيولوجية حول الآليات القريبة التي تكمن وراء إثارة الجهاز العصبي المركزي. في المصطلحات العصبية ، فإن المسارات الصاعدة والنازلة معروفة جيداً. يتم التحكم في تنظيم الخلايا العصبية للحالات الإثارة بواسطة شبكة عصبية ثنائية موزعة ثنائية الاتجاه مع ترابط بين الجزء السفلي من الدماغ و الدماغ الأمامي (تتم مراجعته في refs. 1, 4). من الناحية الفيزيولوجية ، تطورت أنظمة استثارة الدماغ للحفاظ على النشاط العفوي (ليس بالضرورة متعلقًا بالمهمة) في شبكة افتراضية في القشرة الدماغية (5 -7). التحول الحاد (8) من الاستيقاظ الهادئة إلى السلوك الاستكشافي النشط يتميز بتقلص التزامن لتذبذبات التردد المنخفض (9) بسبب انخفاض الارتباط بين إمكانات الغشاء في الخلايا العصبية القشرية المخية (10). من المحتمل أن التحولات من النوم إلى اليقظة قد تم تسهيلها من خلال زيادة النشاط الكهربائي في الأجزاء النخاعية لنظام التنشيط الشبكي الصاعد ومجموعات rapite medullary (على سبيل المثال ، (11 -13). ويجري أيضا دراسة كيمياء الأعصاب للاستثارة المعممة. تؤثر الألياف من مجموعات الخلايا المتميزة العصبية في جذع الدماغ ، على سبيل المثال ، مسارات المونوأمينية ، على الخلايا العصبية في الأهداف المهادية والوطنية ، وأخرى الدماغ الأمامي. في المهاد ، تقود هذه المدخلات نشاط الخلايا العصبية التي تنتج مواد كيميائية عصبية ذات علاقة بالإثارة مثل hypocretin و histamine. الأهم من ذلك ، هذه الروابط هي أيضا ثنائية الاتجاه مثل الخلايا العصبية الهستامين والهيبوكريتين في مشروع المهاد إلى مناطق الاستثارة في الدماغ وهي جزء من شبكة تنظم الإثارة والنوم (14). على سبيل المثال ، تم وصف "التحول" للتحكم في الاستثارة الدماغية العالمية حيث تقوم الخلايا العصبية النشطة للنوم GABAergic في المنطقة قبل البصري الفُطرية (vlPO) بتعزيز النوم من خلال تثبيط مباشر لأنظمة أحادي الأمين الاستثارة (النورإineينفرين ، السيروتونين ، الهيستامين ، إلخ). .) وأيضا عن طريق تثبيط الخلايا العصبية hypocretin في المهاد الجانبي (LHA) التي تثير عادة مسارات أحادي الأمين و الدماغ الأمامي (15). يكون المسار متبادلاً لأن مدخلات هرمون السيروتونين ، النورأدرينيك ، والهيستامينرجيك إلى vlPO تمنع النشاط أثناء اليقظة (16). وبالتالي فإن نشاط vlPO يمنع النشاط الاستثنائي الصاعد ويزيل أيضًا تثبيطًا منشطًا لنشاطه الخاص (4). وبالمثل ، فإن مجموعات الخلايا أحادية المونو تمنع نشاط vlPO وبذلك تقوم بتعطيل نشاطها الخاص. وبهذه الطريقة ، يمكن أن ينظم نشاط المهاد وأن ينشط نشاط المدخلات الصامدة للـ monoaminergic إلى الدماغ الأمامي. وأخيرًا ، من المنظور الجينومي ، هناك على الأرجح أكثر من جينات 100 المتضمنة في الاستثارة العامة للجهاز العصبي المركزي ، بما في ذلك ، على سبيل المثال لا الحصر ، تشفير الجينات للإنزيمات التركيبية للمرسلات ذات الصلة بالاستثارة ، وبكتيريا العصبونات ، ومستقبلاتها ، على سبيل المثال ، نظام hypocretin (17). وبالتالي ، يتم توثيق آليات وظيفة الإثارة المعممة في المستويات العصبية العصبية ، العصبية ، العصبية والكيميائية.
وتشارك هذه النظم الموزعة والصاعدة الموزعة في كل من التنظيم العالمي لإثار الجهاز العصبي المركزي ولكن أيضًا في مجموعة متنوعة من التأثيرات المحددة على الحالات السلوكية ، مثل القلق والخوف والجوع والعطش والحافز الجنسي الذي يوفر ركيزة تعتمد عليها التغيرات العالمية في الدماغ. يمكن أن تترجم استثارة في تعديلات في سلوكيات محددة (18 -20).
هنا نبلغ عن خط دعم ثالث لوجود استثارة معممة: بيانات من مشروع تكاثر انتقائي واسع النطاق تم إجراؤه لإنتاج خطوط من الفئران المختارة إما للإثارة العميقة أو المنخفضة. تحقيقا لهذه الغاية ، قمنا بتطوير مقايسة كمية وآلية من الاستثارة المعممة واستخدمت هذا الاختبار لاختيار الفئران الأصيلة للغاية استناداً إلى مؤشر شامل لسلوك الاستثارة. كما ذكرنا ، فإن أحد المكونات الرئيسية لنظرية الاستثارة المعممة هو أن التغيرات في الاستثارة العامة يجب أن تكون قادرة على تعديل قوة السلوكيات المحفزة المحددة. وهكذا ، فقد قمنا بالتحري عن العلاقة بين مستويات السلوك الاستثنائي العام والسلوك الجنسي الذكري ، والسلوكيات التي تعتمد على الهرمونات والتي سبق أن ثبت أنها تتأثر ببعض من نفس المواد الكيميائية العصبية التي تشارك في إثارة الجهاز العصبي المركزي (مثل الهيستامين و hypocretin) (21, 22). استخدمنا أيضاً اختبارين لـ "القلق" ، المتاهة المرتفعة بالإضافة إلى اختبار الانتقال الخفيف / المظلم ، بافتراض أن الزيادات في القلق ستترجم إلى انخفاض في الاستكشاف. أظهرت النتائج أن الحيوانات التي تم تربيتها لمستويات مرتفعة مقابل منخفضة من معرض الإثارة المعمم أظهرت اختلافات ملحوظة في اختبارات المظاهر المحددة للإثارة: السلوك الجنسي والقلق / الاستكشافي.
النتائج
لقد طورنا اختبارًا سلوكيًا لإثارة الجهاز العصبي المركزي العام الذي يأخذ بعين الاعتبار الجوانب الثلاثة المقترحة للسلوك الاستثنائي والنشاط الحركي والاستجابة الحسية والانفعالية (3). تم اختبار الفئران غير المتجانسة وراثيا في هذا الاختبار ( نص SI ) للحصول على تفاصيل محددة لتربية) وأصدرت أوامر رتبة للإثارة العالية والمنخفضة على كل من الثلاثة الاشتراكات من الاستثارة معممة. ثم استخدمت الفئران التي عرضت أعلى (وأدنى) درجات جمعها عبر ثلاثة فروع في كل جيل كمؤسس للجيل القادم. يشار إلى الفئران الذكور والإناث المستمدة من الآباء "العاليين" على أنها "HM" و "HF" على التوالي ، في حين أن نسل الوالدين "المنخفضي" هما LM و LF. في جميع الحالات ، قمنا أيضًا بفصل الفئران استنادًا إلى السلوكيات الفردية في فحوصات الإثارة لمقارنة تأثيرات الإثارة الأبوية مقابل الإثارة النسلية على الأداء السلوكي. الشكل. S1 يعرض علامات الإثارة لجيل 5 (G5) الفئران التي خدمت كمخزون منها تم اشتقاق الفئران التجريبية (G6) في هذه المخطوطة.
كان الاستثارة المعممة التي تم قياسها عن طريق اختبارنا أعلى في الفئران من الخط المرتفع. أظهر كل من الإناث والفئران الإثارة المعممة عالية أكثر نشاط قفص المنزلية (التين 1 ميلادي ) ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى زيادة النشاط خلال الجزء المبكر من المرحلة المظلمة. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الإناث وحيوانات الإثارة العالية من كلا الجنسين سلوكًا أكثر خوفًا في نموذج تكييف مسيطر عليه سياقيًا (التين 1E ). وأخيرًا ، كانت التفاعلات السلوكية تجاه إدارة الرائحة المحايدة أعلى بين الحيوانات المرتفعة مقارنةً بالحيوانات المختارة للإثارة المنخفضة.التين 1F )؛ على الرغم من عدم وجود فرق جنسي واضح. تشير هذه البيانات إلى أنه حتى داخل أجيال 6 ، يمكن أن تبدأ في توليد خطوط متباينة من الفئران التي تظهر أنماطًا مختلفة من الإثارة المعممة.
التربية الانتقائية يغير السلوك في اختبار الإثارة المعمم. يتم تقديم جميع البيانات كمتوسط (± SEM). (A) المسافة الإجمالية للنشاط الحركي في القفص المنزلي في صناديق 1-h ومتوسطه خلال أيام 4 المتتالية. مجموع المسافة المقطوعة خلال (Bفترة الضوء ، (C) أول 4 h من الفترة المظلمة ، و (D) في وقت متأخر من الفترة المظلمة. (E) التغيير في المسافة الإجمالية سافر من التأقلم إلى النغمة في مرحلة استرجاع نموذج تكييف الخوف. شعاع انقطاع (كما تقاس من قبل Fالنشاط العمودي ، (G) النشاط الأفقي ، و (H) المسافة الكلية في الاستجابة لعرض من الرائحة (الهواء مرت من خلال 100 ٪ benzaldehyde). * تختلف بشكل كبير بين عالية ومنخفضة. تعتبر الاختلافات ذات دلالة إحصائية إذا P <0.05. HF ، n = 29 ، LF ، n = 21 ، HM ، n = 27 ، LM ، n = 18.
بعد ذلك ، سعينا لتحديد ما إذا كانت الاختلافات المشفرة وراثيا في الإثارة المعممة تترجم إلى تغييرات في أنواع معينة من السلوكيات المحفزة على الإثارة. تحقيقا لهذه الغاية ، أخذنا الفئران من G6 وقسمناهم بطريقتين مختلفتين من خلال (iالإثارة الوالدية - سواء كان والداها في خطوط عالية أو منخفضة - و (ii) الإثارة النسل - سواء كان الحيوان المعني (G6) في أعلى أو أسفل توزيع الإثارة. أولاً ، تعرض الفئران الذكور إلى جنس ساذج جنسياً (من سلالة Het8) في أيام متتالية حتى تتزاوج. أظهرت الذكور من الخط المرتفع والنسل الذين أظهروا مستويات عالية من الاستثارة العامة نمطًا معينًا من السلوك الجنسي المرتبط بمستوى أعلى من الاستثارة والإثارة الجنسية (التين 2). أظهرت ذكور الإثارة أكثر يتصاعد قبل التوغل (التين 2 A و E ) ، ثم عدد أقل من عمليات القذف قبل القذف (التين 2 B و F ) ، وأنهم ينزلون بسرعة أكبر بعد التدخل الأول (التين 2 C و G ). بالإضافة إلى ذلك ، كانت النسبة المئوية لمحاولات التحميل التي كانت ناجحة في الوصول إلى التداخل أقل بكثير بين ذكور الفئران من خط الإثارة المرتفع (التين 2 D و H ). يشير نمط السلوك الجنسي إلى أن الذكور عالية الإثارة كانوا قابلين للإثارة بطريقة غير لائقة ، كما هو مبين في التداخل منخفض جدًا: إجمالي نسبة الارتفاع. والأهم من ذلك ، فإن البنية الزمنية لنوبة التزاوج كانت متشابهة بين السطور ، حيث لم تكن هناك اختلافات في الكمون للتثبيت ، أو الإنتروميت ، أو القذف بين الخطوط الجينية وبين مجموعات النسل المرتفعة والمنخفضة.التين 3 A-F ).
ويرتبط الاستثارة العامة مع ارتفاع الإثارة الجنسية. يتم تقديم جميع البيانات كمتوسط (± SEM). إجمالي عدد الحوامل قبل الانفصال الأول الذي تم اختراقه بواسطة (A) الإثارة الأبوية ، (E) الإثارة النسب ، و (I) عبر كلتا الحالتين. عدد التقاطعات قبل التثبيت الأول لـ (B) الإثارة الأبوية و (Fذرية الإثارة. الكمون إلى القذف بعد الانقسام الأول في الحيوانات مقسمة إلى (C) الإثارة الأبوية و (G) ونسل الإثارة والانطواء: نسبة جبل (عدد التدخلات الناجحة / العدد الإجمالي للحوامل + التقاطعات) مقسمة بواسطة (D) الإثارة الأبوية و (Hذرية الإثارة. تعتبر الاختلافات ذات دلالة إحصائية إذا P <0.05. جلالة الملك ، n = 6 ، LM ، n = 6.
يحتفظ السلوك الجنسي في الفئران الاستثارية عالية المعمم بهيكل زمني. يتم تقديم جميع البيانات كمتوسط (± SEM). الكمون لتركيب (A, Dو G) ، الكمون إلى intromit (B, Eو H) ، والكمون على القذف (C, Fو I) لا تختلف بين السطور أو على أساس الإثارة النسل. تعتبر الاختلافات ذات دلالة إحصائية إذا P <0.05. جلالة الملك ، n = 6 ، LM ، n = 6.
بعد ذلك ، طرحنا السؤال التالي: هل تؤدي الزيادات في الاستثارة في الجهاز العصبي المركزي إلى زيادة في السلوكيات المثيرة للقلق / الاستكشافية؟ تم اختبار الفئران العالية والمنخفضة من كلا الجنسين على مهام الانتقال المتاهات المرتفعة والمظلمة الخفيفة. ومن المثير للاهتمام أن الاختلافات كانت كبيرة وفقاً لمستوى الوالدين للإثارة ولكنها لم تكن مختلفة بشكل منهجي بين الحيوانات التي اختلفت في الإثارة نفسها. في المتاهة المرتفعة بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الفئران من الخط المرتفع زيادة إجمالية في السلوكيات الشبيهة بالقلق (انخفاض في الاستكشاف) ، كما يتبين من قلة الوقت المستغرق في الأذرع المفتوحة (التين 4A ) ، وقتًا أطول للدخول لأول مرة إلى ذراع مفتوحة (التين 4B ) ، ونقصًا عامًا في السلوك الاستكشافي كما هو موضح في إجمالي إدخالات الذراع (التين 4D ). في جميع الحالات ، قضت الإناث ، بغض النظر عن نوع التربية ، وقتًا أقل في ذراع مفتوحة وعرضت وقتًا أطول للدخول لأول مرة في ذراع مفتوح. لم تكن هناك علاقة متناسقة بين درجات الإثارة من ذرية وسلوك في المتاهة المرتفعة زائد (تين. 4 E-H ). في اختبار الضوء الداكن ، لم تختلف الفئران من الخط المرتفع في الوقت الذي يقضيه في الضوء (التين 5A ) ولكن دخلت الجانب المظلم من مربع بعد فترة أطول (التين 5B ) وكان عدد التحولات أقل بكثير بين جانبي الصندوق (التين 5C ). مرة أخرى ، فقط التنبه الأبوي وليس الإثارة النسلية كانت تنبئًا بالسلوك في مهمة الضوء الداكن (التين 5 D-F ). بشكل عام ، أظهرت الحيوانات من الخط العالي سلوكًا شبيهًا بالقلق وانخفاضًا في الاستكشاف بشكل عام.
الانتقاء للإثارة العميقة العامة يثير السلوك الشبيه بالقلق. يتم تقديم جميع البيانات كمتوسط (± SEM). الفئران من خطوط Ag عالية الوقت الذي يقضيه في كل من فتح (A) وأذرع مغلقة (B) وعرضت الكمون الأطول للدخول في ذراع مفتوحة (C) وعرضت عدد أقل من إدخالات الذراع (D). لم تكن هناك علاقة بين الدرجات الفردية على اختبار الإثارة (E-H). تعتبر الاختلافات ذات دلالة إحصائية إذا P <0.05. HF ، n = 22 ، LF ، n = 22 ، HM ، n = 24 ، LM ، n = 15.
يؤدي اختيار الاستثارة العميقة إلى تغيير سلوك الانتقال ذي الضوء الفاتح. الخطوط لم تختلف في الوقت الإجمالي الذي يقضيه في الضوء (أو الظلام) (A) ولكن الحيوانات عالية Ag أظهرت فترة تأخر أطول لدخول الجانب المظلم من الغرفة (B) وعددًا أقل من التحولات الشاملة للضوء الفاتح (C). لم تكن هناك علاقة بين الدرجات الفردية على الإثارة اختبار الإثارة (D-F). HF، n = 22 ، LF ، n = 22 ، HM ، n = 24 ، LM ، n = 15.
وأخيرًا ، لاستخلاص معلومات حول الميزة الأبرز للبيانات التي تم جمعها من اختبار الإثارة المعمم ، استخدمنا طريقة رياضية تسمى تحليل المكونات الأساسية. يتم استخدام هذه الطريقة هنا لتحليل المساهمات النسبية من التدابير الحركية والحسية والعاطفية (الخوف) لأنها تؤثر على البعد الأكبر والأكثر أهمية للإثارة. أي أن القوة الأولية الأكثر تعميماً التي تعمل في اختبارنا الاستثنائي يتم كشفها عن طريق حل مكون أحادي مكون من مجموعة البيانات الخاصة بنا (2). يتم توضيح المقارنات الأكثر إثارة للاهتمام للخروج من تحليل المكونات الرئيسية في التين 6. ويوضح المساهمات المنفصلة للنشاط الحركي ، الاستجابة الشمية ، والخوف للعنصر الرئيسي #1 ، المكون الذي يحدد السلوك الأكثر عمومية ، قوة توليد توليد في هذه المقايسات الإثارة. في التين 6عندما يحتوي مقياس ما على علامة (-) ، فهذا يعني أنه تم تجميعه بالفعل مع القوى على المكون الرئيسي #1 ولكن في الاتجاه العكسي (منخفض ترتبط قيم هذا السلوك ارتباطًا كبيرًا بمساهمة المكون الأساسي # 1 في إنتاج السلوكيات المتعلقة بالاستثارة). يعكس المكون الرئيسي #1 درجة عالية من النشاط الحركي. تحليلنا يثير السؤال عما إذا كانت هياكل وظائف الإثارة هي نفسها في الذكور والإناث.
يختلف التركيب الرياضي للإثارة المعممة بين الذكور والإناث المختارين لمستويات مختلفة من الاستثارة المعممة. المساهمات التفاضلية للقياسات الحسية (الشمية) الحسية والعاطفية (الخوف) في سلوك القوة الأكثر عمومية في اختبار الإثارة ، أي المكون الرئيسي 1. اختلفت أنماط هذه المساهمات بين HM و LM ، بين HF و LF ، بين HM و HF وبين LM و LF. على سبيل المثال ، كانت LM منخفضة لأن القياسات الحركية لم تكن تقود المكون الأساسي 1. علاوة على ذلك ، كان لدى HM مساهمة عالية إيجابية من الخوف في المكون الرئيسي 1 (لم يكن HF) ، ولكن HM يفتقر إلى مساهمة HF قوية من الاستجابة الشمية. فشلت الضوابط التي تستخدم نفس هذه المجموعات الكبيرة من البيانات المخلوطة والتحكم باستخدام الأرقام العشوائية في إنتاج أنماط مماثلة وخفضت بشكل حاد النسبة المئوية للبيانات التي يفسرها المكون الرئيسي 1.
التين 6 يظهر أن الاختلافات الرئيسية بين HM و LM تأتي من المساهمة الكبيرة للنشاط الحركي لـ HM إلى المكون الرئيسي #1 ، بالإضافة إلى اختلاف في مساهمة الخوف. في الواقع ، إنه فشل النشاط الحركي المدفوع بالمكون الرئيسي #1 الذي يجعل هؤلاء الذكور LM بدلاً من HM. HM لديها معدلات حركة عالية وهي متقلبة. الإناث مختلفة. ويأتي الاختلاف الرئيسي بين HF و LF من التفاعل القوي لـ HF إلى مدخلات حاسة الشم. فيما يتعلق باختلافات الجنس ، بين HM و HF ، هناك اختلافات كبيرة في مساهمات الاستجابة الشمية للمكون الرئيسي #1 ، وكذلك الخوف. نحن نتكهن بأن أنثى على استعداد للتزاوج ، بعد أن أمضت الكثير من الوقت في الجحر ، ستخرج من جحرها قبل الإباضة. يجب أن تفتقر إلى الخوف والوضع على نطاق واسع ، ونشر رائحة الإفرازات المهبلية ، وهو شكل من أشكال السلوك التودد الذي يشجع الذكور على التزاوج فقط كما هي التبويض. وبدورها ، ستساعدها استجابتها الشمية القوية على اختيار الذكور النشيطين كآباء محتملين لفضحها (23, 24). بين LM و LF ، يرجع الاختلاف الرئيسي إلى حقيقة أن LF كان لها مساهمة كبيرة في المحرك للمكون الرئيسي #1 ، فضلا عن فرق أصغر بين LM و LF في الخوف. من هذا التطبيق لتحليل المكونات الرئيسية ، نستنتج أن بنية مكون الإثارة الأولي ليست هي نفسها في الذكور كما في الإناث.
مناقشة
توفر هذه البيانات دليلا على أن الاستثارة المعممة وراثيا لها تأثير عميق على السلوك الجنسي والاستكشافي / القلق. تميز السلوك الجنسي الذكوري في هذه الدراسة بكون الحيوانات أكثر جاذبية ، وتظهر تحركات أكثر سرعة ، وتظهر العديد من الحوامل غير الناضجة والفاشلة قبل إدخال القضيب الناجح لأول مرة ، ثم تنقب بسرعة بعد أقل عدد ممكن من التطعيمات الإضافية. وهكذا ، كانت نسبة التداخل إلى حوامل preintromission متحمس أقل بكثير في HM مقارنة مع الحيوانات LM. ومن المثير للاهتمام ، أن هذه النتائج ظهرت فيما إذا كانت الحيوانات قد تم فرزها من قبل والديها أو من خلال نتائج الإثارة الخاصة بها. بالإضافة إلى ذلك ، أدى الاختيار لمستويات عالية من الاستثارة المعممة إلى تقليل السلوك الاستكشافي في مهام متاهة مظلمة فاتحة وظاهرة مرتفعة. هذه النتيجة ، بشكل مثير للدهشة ، كانت دالة من علامات الاستثارة الوالدية وكانت مستقلة عن درجات الاستثارة المعممة في الحيوانات المختبرة نفسها.
إذا كان للإثارة المعممة آثار على أنواع فرعية استثنائية معينة ، عندها يكون من المنطقي أن تكون هناك روابط فسيولوجية بين المفهومين. في العمل الحالي ، ركزنا على حالتين اثنتين محددتين من الإثارة: الجنس والخوف. لقد حددنا أيضًا في الآونة الأخيرة نمطًا من الزيادات في الإثارة العامة والإثارة الجنسية عند اتباع الاستروجين (3, 25). يحدث هذا بشكل مباشر وكذلك بشكل غير مباشر ، عن طريق تحريض مواد كيميائية عصبية محددة ومختصة بالإثارة. في الواقع ، هناك عدد من الإشارات العصبية الكيميائية التي تشجع على الاستثارة المعممة في جميع أنحاء الجهاز العصبي المركزي ، كما أنها تعزز الاستثارة الجنسية في الهياكل الحوفية (1, 26). على سبيل المثال ، الهيستامين الناقل العصبي المرتبط بالاستثارة هو مادة كيميائية قوية تعزز الاستثارة تزيد النشاط القشري وتثبط الخلايا العصبية التي تعزز النوم في المنطقة قبل البصري الباطن. أظهرت الفئران الذكور التي تفتقر إلى تركيب الهيستامين إنزيم الهيستامين decarboxylase تقليل سلوك التزاوج والتعرض لما قبل الولادة إلى مضادات الهيستامين بشكل دائم ضعف السلوك الجنسي الذكري (27, 28). بالإضافة إلى ذلك ، يسهل الهيستامين في الوطاء البطني البطني كلا من النشاط الكهربائي والسلوك القعس في القوارض الأنثوية (21, 29). وبالمثل ، الببتيدات hypocretin تزيد من الإثارة CNS الكلي و microinjections من hypocretin في منطقة preoptic وسطي زيادة السلوك الجنسي للذكور (22). يوفر المثال المعكوس أيضًا دليلًا على نفس النقطة ، حيث يتم إعطاء التخدير قبل إعطاء جرعات أولية من الاستراديول لمنع تعبير سلوك القراد وتحريض الجينات المرتبطة بالتزاوج (30, 31) في حين أن إدارة الأمفيتامين تسهل تحريض الإستروجين للتزاوج (32). تؤخذ هذه المعطيات مجتمعة بعلاقة بين السلوك الجنسي والإثارة المعممة وتشير إلى الآليات المحتملة التي من خلالها يمكن أن يؤثر الانتقاء الوراثي للإثارة المعممة العالية على حالات استثنائية محددة مثل الجنس.
أدى الانتقاء الوراثي لمستويات عالية من الاستثارة المعممة إلى تقليل السلوك الاستكشافي في مقايسات الضوء الداكن الفاتح والمرتفع زائد. يمكن تصور انخفاض في السلوك الاستكشافي في هذه المهام على أنه مؤشر للسلوك الشبيه بالقلق (33). أي أن المستويات المرتفعة من الاستثارة العامة للجهاز العصبي المركزي قد أحدثت نشاطًا أكبر للحركة في القفص المنزلي ولكن مع انخفاض النشاط الاستكشافي في بيئة جديدة (مربع مظلم خفيف ومتاهة مرتفعة مرتفعة). نستنتج أن الزخم الحركي المتزايد في الحيوانات الاستثارة العالية يقابله الزيادات الناتجة عن الاستثارة في حالات تشبه القلق ، والتي من شأنها أن تعمل على كبح التنقيب. الأهم من ذلك ، على الرغم من أن السلوك الجنسي تأثر بالإثارة الأبوية والنسلية ، إلا أن السلوك الاستكشافي / المشابه للقلق لم يتغير إلا من خلال حالة الاستثارة للوالدين. بالضبط كيف حدث هذا التأثير الإجهاد الأبوي لا يزال يتعين تحديدها.
إن الربط بين مفهوم الاستثارة المعمم والحالات السلوكية المحددة ينطوي كذلك على نتائج مع أنظمة أخرى. على سبيل المثال ، وظيفة يومية قد حصلت على تدقيق مكثف هي تنظيم النوم. حاليا ، أكثر من 15 ٪ من البالغين في الولايات المتحدة لديهم نوع من اضطراب النوم. على الرغم من أن الوظائف البيولوجية للنوم لا تزال مثيرة للجدل ، فقد تم رسم المواقع وبعض خصائص الخلايا العصبية التي تم إيقافها أثناء النوم34). في النهاية ، قد يعتمد تنظيم التحولات الحادة بين النوم والاستيقاظ على حلقات ردود الفعل السلبية بين العصبونات في الوطاء و الدماغ الأمامي القاعدي (4). مشاكل في الضوابط على آليات الإثارة واضحة كما مشاكل النوم شائعة للغاية (35) ، وكذلك مشاكل الإثارة المتعلقة بالاكتئاب (36) والتوتر (37). علاوة على ذلك ، استون جونز وآخرون. (38) وقد تمكنت من توريط تفعيل الخلايا العصبية المرتبطة hypocretin في hypothalamus الوحشي في السلوكيات مكافأة السعي. بالنسبة لكل حالة من هذه الحالات السلوكية المحددة ، مثل النوم ، والإجهاد ، والمزاج ، والبحث عن المكافأة ، فإن الاستثارة العامة توفر القوة العصبية البدائية الأكثر بدائية لتفعيل السلوك ، ويتأثر تأثيرها السلوكي الدقيق بالظروف البيئية المحددة.
التفسيرات البديلة.
تعتمد جميع معايير الإثارة لدينا على النشاط الحركي كقراءة رئيسية. لذلك ، يمكن القول بأن الاختيار الاصطناعي للجين الذي يميل إلى زيادة المستوى العام للنشاط الحركي سوف يفسر (أو يساء تفسيره) كزيادة في استثارة الجهاز العصبي المركزي. ومع ذلك ، فإن التفاصيل المحددة لمقايسة الإثارة لدينا لا تدعم مثل هذا التبرير التبسيطي. في الواقع ، بالنسبة للمكونات الحسية والخوفية للمقايسة ، نقوم بطرح النشاط الخلفي من استجابات ما بعد التحفيز لتحديد التفاعل السلوكي. كمسألة إضافية من التفسير ، ينبغي الإشارة إلى أن حالات النوم التفاضلية هي ارتباك عشوائي محتمل للعنصر الحسي للمقايسة. ومع ذلك ، يتم التقليل من هذا الارتباك عن طريق تقديم المحفزات الدورانية (الدهليزية) التي من المحتمل أن توقظ الحيوانات قبل التحفيز الشمي الذي هو الاختبار الفرعي المحدد الذي يعتمد على الاختيار. على أي حال ، في سياقات جديدة مثل مربع المتاهة المرتفع والمظلمة الخفيفة ، فإن اختيار الاستثارة العامة الأعلى ينتج سلوكًا استكشافيًا أقل شيوعًا مقارنة بالفئران منخفضة المستوى. بدلاً من مجرد اختيار نشاط حركي أكبر ، يبدو أن الفئران العالية تعرض إشعاعًا عامًا أكبر في الجهاز العصبي المركزي بالتنسيق مع الزيادات في السلوكيات المتعلقة بكل من الخوف والدافع الجنسي.
هناك تفسير بديل إضافي وهو أننا أنتجنا اختلافات في جين واحد مشترك في تنظيم النقل العصبي المرتبط بالاستثارة. لأن الأنظمة الإثارة الكيميائية العصبية يتم تنظيمها تبادليًا ويمكن أن يؤدي التداخل في الجين لأحد هذه الأنظمة إلى حدوث زيادات في الاستثارة والسلوك العامين للجهاز العصبي المركزي. علاوة على ذلك ، ندرك أننا لم نقدم نتائج إلا من أحدث جيل ؛ وبالتالي ، فإن الذي أظهر أكبر فصل كمي بين خطوط الإثارة العالية والإثارة المنخفضة. ستتوفر البيانات من الأجيال الإضافية في العام المقبل. قد تكون هذه الخطوط مفيدة لفحص الآليات التشريحية والوراثية التي استخدمتها الضغوط البيئية لضبط الاستثارة العامة عبر المراحل التنموية بين الجنسين وعلى مدار فترة الضوء / الظلام في 24 h. في المستقبل ، ستعالج الدراسات الاختلافات الكيميائية العصبية والتشريحية والجينومية بين السطور العالية والمنخفضة.
وباختصار ، فإن الفئران المنتقاة جينيا لمستويات عالية من الاستثارة المعممة تنتج نمطًا صريحًا واضحًا يتميز بقدر أكبر من نشاط الأقفاص المنزلية ، والاستجابة الحسية ، والقدرة العاطفية. ومن المثير للاهتمام ، ويرتبط النمط الظاهري الاستثارة عالية مع الإثارة الجنسية مبالغ فيها والتخفيضات في السلوك الاستكشافي ، بالمقارنة مع الفئران المختارة لمستويات منخفضة من الإثارة. تؤخذ هذه البيانات مجتمعةً الدعم لدور محتمل للاستثارة المعممة كمحرك لسلوكيات محفزة محددة.
طرق
الأساليب.
أجريت جميع التجارب وفقا للمبادئ التوجيهية الوطنية للمعاهد الصحية واتبعت الإجراءات التي أقرتها لجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسي بجامعة روكفلر.
كانت السلالة المستخدمة في هذه الدراسة مستمدة من مخزون هربس واسع النطاق ، Het-8 ، والذي نتج عن تداخل واسع النطاق لأكثر من ثمان سلالات أصلية متبوعة بأكثر من أجيال 60 من التزاوج المنظم (39). تم إيواء الفئران في مجموعات من أربعة إلى خمسة أشقاء من نفس الجنس في ظروف مخبرية قياسية مع إمكانية الوصول إلى الغذاء ومياه الصنبور المرشحة. تم إيواء جميع الحيوانات في 12: دورات ضوء / داكن 12 (أضواء على 0600).
إجراءات التربية.
تمثل الحيوانات في هذه المخطوطة جيلنا السادس من الاختيار لكل من المستويات العالية والمنخفضة للإثارة المعممة. في كل من الأجيال اللاحقة ، تم اختبار الفئران في اختبار الإثارة المعمم وتم توليد نتيجة استثنائية شاملة (انظر نص SI لأوصاف الاختبارات السلوكية). باختصار ، تم استخدام إجمالي المسافة المقطوعة خلال يوم 24 h في فحص القفص المنزلي ، والنشاط الأفقي من المنبه الشمي ، والتغير النسبي في النشاط الرأسي في جلسة تدريب الخوف كمتغيرات تحديد. تم ترتيب الحيوانات مرتبة حسب درجاتها في كل من هذه المتغيرات ، وتمت إضافة النتائج وتم اختيار الحيوانات التي لديها أكثر النقاط تطرفًا (ستة وأعلى وأدناها) كمؤسسي الجيل التالي. تربية مستمرة.
المواد التكميلية
الحواشي
الكتاب تعلن أي تضارب في المصالح.
تحتوي هذه المقالة على معلومات داعمة عبر الإنترنت على www.pnas.org/cgi/content/full/0914014107/DCSupplemental.
;