източник
Катедра по клетъчна биология, Университет на Синсинати, Синсинати, Охайо, САЩ.
абстрактен
Предистория:
Неспособността за инхибиране на поведението, след като те станат неадаптивни, е компонент на няколко психични заболявания, а медиалната префронтална кора (mPFC) е идентифицирана като потенциален медиатор на поведенческото инхибиране. Настоящото проучване е тествано, ако mPFC участва в инхибирането на сексуалното поведение, когато е свързано с нежелани резултати.
Методи:
Използването на мъжки плъхове, ефекти от лезии на инфлибимни и прелабични зони на mPFC върху изразяване на сексуално поведение и способност за инхибиране на чифтосване са тествани с помощта на парадигма на копулационна контингентна отвращение.
РЕЗУЛТАТИ:
Медиалните префронтални лезии на кората не променят изразяването на сексуално поведение. Обратно, mPFC лезиите напълно блокираха получаването на потискане на сексуалността и животните с лезии продължават да се чифтосват, за разлика от силното поведенческо инхибиране към копулация в мПФК интактни мъжки животни. Обаче, плъхове с mPFC лезии са способни да образуват условно предпочитание на място към сексуалното възнаграждение и условно отклонение от мястото на литиев хлорид, което предполага, че тези лезии не променят асоциативното обучение или чувствителността за литиев хлорид.
ИЗВОДИ:
Настоящото проучване показва, че животните с mPFC лезии вероятно са способни да формират асоциации с отвратителни резултати от поведението си, но им липсва способността да потискат търсенето на сексуална награда в лицето на неприятни последици. Тези данни могат да допринесат за по-доброто разбиране на обща патология, лежаща в основата на нарушенията на контрола на импулсите, тъй като компулсивното сексуално поведение има високо разпространение на коморбидност с психични разстройства и болестта на Паркинсон.
ВЪВЕДЕНИЕ
Медиалният префронтален кортекс (mPFC) участва в много функции на по-висок порядък на нервната система на бозайниците, включително регулиране на емоционалното възбуждане, подобно на тревожност поведение, както и поведенческа гъвкавост и вземане на решения (1-5). Счита се, че вземането на решения, основано на възнаграждение, се контролира от невронна верига, състояща се от mPFC, амигдала и стриатум (6) в която mPFC действа като "отгоре-надолу" контролер на този процес (7,8). Централна характеристика на вземането на решения, основани на възнаграждение, е способността да се проследяват връзките „отговор-резултат“ във времето (9). По този начин, когато последствията, свързани с поведенческо действие, станат неблагоприятни, честотата на тези действия намалява. Това води до положително поведенческо адаптиране и този отговор зависи от непокътната функция на mPFC (8, 10). Невъзможността да се променят поведенческите действия, след като те доведат до неблагоприятни последици, е симптом, който е общ за различни нарушения на пристрастяването (11-15).
Сексуалното поведение при мъжете с гризачи е естествено поведение, основаващо се на възнаграждение, при което се следят взаимоотношенията между отговора и резултата, за да се постигне целта на копулацията (16). Обаче, мъжки плъхове се въздържат от копулиране, когато сексуалното поведение е свързано с неблагоприятния стимул литиев хлорид (LiCl; 17, 18). активността на mPFC е свързана с мъжкото сексуално поведение при гризачи (19-25) и хора (26). Въпреки това, точната роля на mPFC в сексуалното поведение остава неясна. Целта на настоящото изследване е да се характеризират ефектите на mPFC лезии върху проявата на сексуално поведение и върху придобиването на поведенческо потискане към сексуалното поведение при плъхове, като се използва модел на копулационна контингентна отвращение. Лезиите включват инфлибимни (IL) и предварителни (PL) ядра на mPFC, тъй като тези субрегиони са показали, че проектират към мозъчни области, участващи в регулирането на сексуалното поведение (20). Резултатите от това проучване показват, че за нормално изразяване на сексуално поведение не се изисква непокътната функция на mPFC. Вместо това, резултатите подкрепят хипотезата, че mPFC регулира изпълнението на поведенчески инхибиране към сексуално поведение, след като това поведение е свързано с нежелани резултати.
МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ
Животни
Възрастни мъжки (250 – 260 грама) Плъхове Sprague Dawley, получени от лаборатории на Harlan (Indianapolis), се настаняват индивидуално в изкуствено осветена стая на обратен цикъл светлина / тъмнина (12: 12 h, светлините се изключват при 10 AM) при температура 72 ° F. Храната и водата бяха на разположение по всяко време. При всички тестове за чифтосване бяха използвани овариектомирани, естрогенни (sc silastic капсули с 5% 17-бета-естрадиол бензоат) и прогестерон (sc инжекция 500 μg в 0.1 ml сусамово масло) грундирани женски плъхове Sprague Dawley (210-225 грама), започва четири часа след началото на тъмния период и поведението е проведено в правоъгълна плексигласна тестова клетка (60 × 45 × 50 cm) при слабо червено осветление. Всички процедури бяха одобрени от Комитета за грижа и ползване на животни на Университета в Синсинати, Комитет по грижа за животните в Западен Онтарио, и съответства на указанията на NIH и CCAC, включващи гръбначни животни в изследванията.
Хирургия на лезиите
Животните се анестезират с доза 1-ml / kg (87 mg / kg кетамин и 13 mg / kg ксилазин). Животните се поставят в стереотаксичен апарат (инструменти Kopf, Tujunga, СА, САЩ), прави се разрез, за да се разкрие черепа, и дупките се пробиват над местата на инжектиране, като се използва тренировъчна тренировка (Dremmel, USA). Иботенова киселина (0.25μl, 2% в PBS) се влива двустранно, като се използват две инжекции на различни дорсовентрални координати, всеки през 1.5 минутен период, използвайки спринцовка 5μl Hamilton при следните координати спрямо Bregma (с черепа, изравнен хоризонтално): За PL и IL лезии: AP = 2.9, ML = 0.6, DV = −5.0 и −2.5. Симулационни лезии се извършват при използване на същите методи, но като се използват инжекции с носител (PBS). На всички животни е позволено да се възстановят за 7-10 дни преди поведенческите тестове.
Дизайн
Изразяване на сексуално поведение
PL и IL лезиите се извършват при животни, които са били сексуално наивни преди операцията. След възстановяване, животните се оставят да се чифтосват веднъж седмично до показване на една еякулация, общо четири последователни седмици след операцията. Разликите в сексуалните параметри (напр. Латентност за монтиране, интомизация, еякулация и брой на монтирания и интромионен) в рамките на всеки експеримент бяха анализирани с помощта на еднопосочен ANOVA с хирургична намеса като фактор. Post hoc сравнения бяха проведени с използване на PLSD тестове на Fishers, всички с нива на значимост 5%.
Повишени плюс експерименти с лабиринт
Животните с лезии или фалшиво третиране се тестват върху повишения плюс лабиринт (EPM). Този тест е проведен пет седмици след операцията и една седмица след последната сесия на чифтосване. EPM е направен от ясен плексиглас и се състои от четири рамена с еднаква дължина, простиращи се от централната арена, формираща формата на знак плюс. Две ръце на лабиринта бяха отворени към външната среда, а другите две ръце на лабиринта бяха затворени от тъмни странични колони (40cm високи), които се простираха по цялата дължина на ръката. Границите между средната зона и ръцете се определят от бели ивици по ръцете, разположени 12cm от средата на лабиринта. EPM тестовете бяха проведени при слабо осветление, 1 – 4 часа след началото на тъмния период. Разликите между фиктивни и поразени животни се определят като се използват студентски t-тестове с ниво на значимост 5%.
Условно отвращение от пола
Мъжки плъхове бяха подложени на три сеанса на чифтосване, за да получат сексуален опит преди лезия или хирургическа намеса. Животни, които показват еякулация по време на най-малко две от трите теста за предварителна операция на чифтосване, са включени в това изследване и произволно разделени в четири експериментални групи: Sham-LiCl, Lesion-LiCl, Sham-Saline и Lesion-Saline. Лезии или фиктивни операции се извършват 3 дни след последната тренировка. Животните се оставят да се възстановят една седмица след операциите, преди да започнат сеансите за кондициониране. По време на сеансите за кондициониране половината от фиктивните и легирани мъже получават LiCl непосредствено след чифтосване (Sham-LiCl и Lesion-LiCl), докато другата половина от фиктивни и легирани мъжки служи като контрола и получава физиологичен разтвор непосредствено след чифтосването (Sham-Saline). и лезия-физиологичен разтвор). На ден 1 на кондициониране, на животните беше позволено да се съчетаят с една еякулация и бяха инжектирани в рамките на една минута след еякулацията с доза 20ml / kg или 0.15M LiCl, или физиологичен разтвор и след това бяха поставени обратно в техните домашни клетки. На сутринта на кондиционирания ден 2, всички мъжки са претеглени и на физиологично кондиционирани животни е дадена 20ml / kg доза 0.15M LiCl, докато LiCl кондиционирани животни са инжектирани с еквивалентна доза физиологичен разтвор. Тази парадигма се повтаряше в продължение на двадесет последователни дни с общо десет пълни обучителни сесии. Параметрите на сексуално поведение са записани по време на всеки опит. Разликите в процентите на животните, които показват планини и интромусии, или еякулации са анализирани за всяко изследване, използвайки Chi-Square анализ с 5% ниво на значимост. Тъй като не бяха открити разлики между групите Sham-Saline и Lesion-Saline във всеки параметър, тези две групи бяха комбинирани за статистически анализ (п = 9) и бяха сравнени или с Lesion-LiCl или с Sham-LiCl групата.
Предпочитание за условно място
Половично неактивни животни претърпяват операция на лезия, както е описано по-горе, и се оставят да се възстановят една седмица преди поведенческите тестове. Всички поведенчески тестове започнаха 4 часа след началото на тъмния период. Устройството за предпочитано място се разпределя в три камери с неутрална централна камера. Едната страна на камерата имаше бели стени и решетъчна настилка, докато другата страна беше черна с пръти от неръждаема стомана като настилка, средната камера беше сива с подова настилка от плексиглас (Med Associates, St. Albans, VT). Първо се провежда предварително тестване, за да се установи естествено предпочитание за всеки индивид преди началото на кондиционирането, всички животни се поставят в централната камера с безплатен достъп до всички камери в продължение на петнадесет минути и се записва общото време, прекарано във всяка камера. На следващия ден, т.е. ден 1 на кондициониране, мъжките се съединяват с една еякулация в домашната им клетка, върху която веднага се поставят в първоначално непредпочитаната камера за тридесет минути без достъп до другите камери или се поставят в първоначално предпочитаната камера за тридесет минути без предварително сексуално поведение. На втория климатичен ден, мъжете получават обратното лечение. Тази условна парадигма беше повторена още веднъж. На следващия ден беше проведен пост-тест, който беше процедурно идентичен с предварителния тест. Използвани са две отделни стойности, за да се определи дали животните, лекувани с mPFC, образуват условно предпочитание за място спрямо секса. Първият резултат е разликата между точките, определени като разликата между времето, прекарано в първоначално предпочитаната камера, и времето, прекарано в първоначално непредпочитаната камера. Предпочитаният резултат се определя като времето, прекарано в първоначално непредпочитаната камера, разделено на времето, прекарано в първоначално непредпочитаната камера плюс времето, прекарано в първоначално предпочитаната камера. Предпочитанията и разликите в резултатите се сравняват за всяко животно между предварителния тест и пост теста с използване на двойки t-тестове на студент с нива на значимост на 5%. Предишни проучвания показват, че резултатите от чифтосването в стабилно и условно предпочитано място използват тази парадигма и че контролните лечения не водят до промени в предпочитанията (27-29).
Отрицателно условие за мястото
Половично неактивни животни са претърпели лезия или хирургическа намеса, както е описано по-горе и са оставени да се възстановят една седмица преди поведенческите тестове. Всички поведенчески тестове започнаха 4 часа след началото на светлинния период. Като се използва описания по-горе апарат за CPP, LiCl или инжекциите с физиологичен разтвор се сдвояват с първоначално предпочитаната или непредпочитана камера съответно по време на две клинични изпитвания в балансиран начин. Провеждат се пред-и пост-тестове и данните се анализират, както е описано по-горе, като се използват двойки t-тестове на студентите с нива на значимост 5%.
Проверка на увреждането
За проверка на лезията животните бяха перфузирани транскардиално с 4% параформалдехид и мозъците бяха разделени (коронарно). Срезовете бяха и имунопреработени за невронния маркер NeuN, използвайки първичен антисерум в инкубационен разтвор, разпознавайки NeuN (моноклонален анти-NeuN антисерум; 1: 10,000; Chemicon) и стандартни имунопероксидазни методи (19). Местоположението и размерът на иботеничните лезии се определя чрез анализиране на зоната в съседни участъци на mPFC, лишени от NeuN невронно оцветяване. Уврежданията на mPFC обикновено се разделят на разстояние от AP + 4.85 до + 1.70 по отношение на bregma (Фигура 1A – C). Лезиите бяха счетени за пълни, ако 100% от IL и 80% от PL бяха унищожени, и само животни с пълни лезии бяха включени в статистически анализи (експеримент за поведение на пола, лезия n = 11, шам n = 12; EPM експеримент, лезия n = 5, sham n = 4, експериментален експеримент за сексуална неприязън, шам-физиологичен разтвор n = 4, шам-LiCl n = 9, лезия-физиологичен разтвор n = 5, лезия-LiCl n = 12; условен неприятен експеримент на място, лъжливо n = 5, поражение n = 12).
Фигура 1
РЕЗУЛТАТИ
Сексуално поведение
PL / IL лезиите не са повлияли нито един половен параметър, изследван при мъже, които не са били сексуално наивни преди операцията (Фигура 1D – F). В съгласие, не са открити ефекти на PL / IL лезии върху сексуалното поведение при сексуално опитни мъже, включени в експеримента на обусловеното отклонение от пола, по време на първия опит, следователно преди сдвояване на LiCl със сексуално поведение (Таблица 1). Следователно, PL / IL лезиите не засягат сексуалното поведение, независимо от сексуалния опит.
Таблица 1
Повишен плюс лабиринт
Съгласно предварителните отчети (27-29), мъжки плъхове с mPFC увреждания са показали повече вписвания в отворените рамена на EPM в сравнение с контролите (Фигура 1G), което предполага, че функцията mPFC е критична за ситуации, които изискват оценка на риска.
Условно отвращение от секс
Ефекти на LiCl, обуславящи сексуалното поведение
Кондиционирането на LiCl води до значително намаляване на процентите на фалшивите мъже, които показват планини, интродукции или еякулация в сравнение с контролите с физиологичен разтвор (Фигура 2A – B). Обаче, mPFC лезии напълно блокират инхибирането, причинено от LiCl кондициониране. Хи-квадратният анализ разкри значителни разлики между групите, установени в процентите на животните, които показват планини (Фигура 2A), пропуски (не са показани; данни идентични на Фигура 2A), или еякулации (Фигура 2B). По-специално, процентът на мъжките, които показват планини, интродукции или еякулация, са значително по-ниски в Sham-LiCl групата в сравнение с контролни животни, третирани с физиологичен разтвор (Sham и Lesion), което показва разрушаващ ефект на LiCl кондициониране върху копулация в Sham животни. За разлика от това, не е наблюдаван ефект на кондициониране на LiCl при мъжки Leion-LiCl (Фигури 2A – B). По този начин, функцията на mPFC е критична за придобиване на условно инхибиране на сексуалното поведение. Възможно е, обаче, PL / IL лезиите да отслабват асоциативното учене, свързано със сексуалната награда, като по този начин в отделно проучване са тествани ефектите на PL / IL лезии върху придобиването на условно предпочитано място за сексуална награда.
Фигура 2
Кондиционирано предпочитание на място и неприязън
Плъховете с mPFC лезии показват нормално асоциативно изучаване на контекстни подсказки, съчетани със сексуално възнаграждение, както е посочено от увеличената разлика в точките и предпочитанията по време на пост-теста (Фигура 3A – B). Нещо повече, лезиите не са повлияли асоциативното изучаване на контекстуални сигнали с индуцирано от LiCl неразположение, което се вижда от значимо намаляване на разликите и предпочитанията по време на пост теста (Фигура 3C – D).
Фигура 3
ДИСКУСИЯ
В това проучване ние съобщаваме, че лезиите на IL и PL областите на mPFC не влияят върху изразяването на сексуалното поведение, нито върху придобиването на условно предпочитание на място към сексуалното възнаграждение. Вместо това, лезиите предотвратяват придобиването на обусловено отвращение от секса. Тези резултати предоставят функционални доказателства за хипотезата, че способността да се правят адаптивни поведенчески промени се регулира от подрегионите на IL и PL на mPFC.
Предишни данни от нашата лаборатория показват, че невроните на mPFC се активират по време на сексуално поведение при мъжки плъхове (20). Обаче, плъховете на mPFC поражения в това изследване са неразличими от плъхове за контрол на фалшивите контроли при всеки от анализираните параметри на сексуалното поведение. Съгласно предварителните отчети (30, 32) mPFC лезиите предизвикват анксиолитични ефекти, оценени от представянето на повишения плюс лабиринт, което показва, че нашият лезиологичен протокол е ефективен. Следователно настоящите резултати показват, че активирането на подразделенията на IL и PL в mPFC по време на сексуално поведение не е необходимо за нормално изразяване на сексуално поведение. За разлика от това, предишно проучване на Agmo и сътрудници показа, че лезиите на предната част на зъбната кухина (ACA) увеличават латентността на монтирането и интромизията и намаляват процента на мъжете, които се копулират (25). Следователно, възможно е АСК да играе роля в изпълнението на сексуалното поведение, докато регионите на ИЛ и ПЛ посредничат потискането на поведението, веднъж свързано с нежелани резултати.
Въпреки че се съобщава, че mPFC лезии нарушават различни форми на консолидация на паметта (33, 34), ефектите от mPFC лезии върху поведенческите инхибиции, докладвани тук, не могат да бъдат приписани на дефицити в обучението. В отделен набор от експерименти mPFC увредените мъже бяха тествани за способността да се създаде условно предпочитано място към сексуалното поведение. Свързаното с възнаграждението асоциативно учене остава непокътнато при животни с mPFC поражения, тъй като тези мъжки са в състояние да формират условно предпочитание на място към сексуалната награда на сдвоената камера. Тази констатация е в съгласие с предишни проучвания, изследващи ролята на PL или пълния mPFC за придобиване на CPP, индуциран от психостимулант (35, 36Освен това, асоциативното учене за неблагоприятния стимул LiCl не е било засегнато от mPFC лезии, в съответствие с предишни доклади, че PFC лезии не са предотвратили придобиването на кондиционирана отблъскване на вкуса (34). Тези данни показват, че преди това наблюдаваното активиране на подразделенията PL / IL в рамките на mPFC (20) не са необходими за придобиване на асоциативно обучение, свързано с възнаграждение, но са необходими за правилното използване на тази информация, тъй като тя се отнася до изпълнението на поведенчески контрол. Това схващане е в съгласие с настоящото твърдение, че непокътната функция на IL е необходима за изследване и действие на инхибиторни и възбудителни входове, които предават информация за непредвидени неблагоприятни въздействия (37). Освен това, животните с PL (35) или IL (8, 37, 38) лезиите показват нормално изчезване, въпреки невъзможността да се използва тази информация за вземане на целеви решения.
В заключение, настоящото изследване показва, че животните с mPFC лезии вероятно са способни да образуват асоциации с нежелани резултати от поведението си, но нямат способността да подтискат търсенето на сексуално възнаграждение в лицето на нежелани последици. При хората сексуалната възбуда е комплексен опит, при който обработката на когнитивно-емоционалната информация служи за определяне дали хедоничните свойства на даден стимул са достатъчни, за да действат като сексуален стимул (39). Настоящите данни показват, че дисфункцията на mPFC може да допринесе за поемането на сексуален риск или за принудително търсене на сексуално поведение. Освен това, дисфункцията на mPFC е свързана с няколко психични нарушения (13, 40) предполага, че дисфункцията на mPFC може да бъде основна патология, която се споделя с другите нарушения и че принудителното сексуално поведение може да бъде свързано с други нарушения. В действителност, при хора, се съобщава, че хиперсексуалността или натрапчивото сексуално поведение имат висока честота на съпътстващо заболяване с психични заболявания (включително злоупотреба с вещества, тревожност и нарушения на настроението) (41) и приблизително 10% разпространение на болестта на Паркинсон заедно с компулсивно изкупуване, хазарт и хранене (42-44).
Бележки под линия
Отказ от отговорност на издателя: Това е PDF файл на неиздаден ръкопис, който е приет за публикуване. Като услуга за нашите клиенти предоставяме тази ранна версия на ръкописа. Ръкописът ще бъде подложен на копиране, набиране и преглед на получените доказателства, преди да бъде публикуван в крайната си форма. Моля, имайте предвид, че по време на производствения процес могат да бъдат открити грешки, които биха могли да повлияят на съдържанието, както и всички правни откази, които се отнасят за списанието.
;
