Zdroj
Oddělení buněčné biologie, University of Cincinnati, Cincinnati, Ohio, USA.
Abstraktní
POZADÍ:
Neschopnost inhibovat chování, jakmile se stanou maladaptivní, je součástí několika psychiatrických onemocnění a mediální prefrontální kortex (mPFC) byl identifikován jako potenciální mediátor inhibice chování. Současná studie testovala, zda se mPFC podílí na inhibici sexuálního chování, pokud je spojen s averzivními výsledky.
Metody:
Použitím samců potkanů byly testovány účinky lézí infralimbické a prelimbitické oblasti mPFC na expresi sexuálního chování a schopnost inhibovat páření pomocí paradigmatu averzie podmíněnosti kopulace.
Výsledky:
Mediální prefrontální kortexové léze neměnily výraz sexuálního chování. Oproti tomu léze mPFC zcela blokovaly získání kondice podmíněné sexuální averzí a zvířata s lézemi pokračovala ve vazbě na rozdíl od robustní inhibice chování směrem k kopulaci u samců mPFC intaktních samců, což vedlo k tomu, že pouze 22% neporušených samců zvířat pokračovalo ve vazbě. Potkani s lézemi mPFC však byli schopni vytvořit podmíněné místo preferované pro sexuální odměnu a averzi vůči místu pro chlorid lithný, což naznačuje, že tyto léze nemění asociativní učení nebo citlivost na chlorid lithný.
Závěr:
Současná studie naznačuje, že zvířata s lézemi mPFC jsou pravděpodobně schopna vytvářet asociace s averzivními výsledky svého chování, ale chybí schopnost potlačovat hledání sexuální odměny tváří v tvář averzním následkům. Tyto údaje mohou přispět k lepšímu pochopení běžné patologie, která je základem poruch kontroly impulzů, protože kompulzivní sexuální chování má vysokou prevalenci komorbidity s psychiatrickými poruchami a Parkinsonovou chorobou.
ÚVOD
Mediální prefrontální kůra (mPFC) je zapojena do mnoha funkcí vyššího řádu nervového systému savců, včetně regulace emočního vzrušení, úzkostného chování, jakož i pružnosti chování a rozhodování (1-5). Odhodlání založené na rozhodování je považováno za řízené neuronálním obvodem složeným z mPFC, amygdaly a striatu (6), v němž mPFC působí jako regulátor "shora dolů" tohoto procesu (7,8). Hlavním rysem odměňování založeného rozhodování je schopnost sledovat vztahy "odpověď-výsledek" v průběhu času (9). Tímto způsobem, když se důsledky spojené s behaviorální činností stanou nepříznivými, frekvence těchto akcí se snižuje. Výsledkem je pozitivní přizpůsobení chování a tato reakce závisí na neporušené funkci mPFC (8, 10). Neschopnost změnit behaviorální účinky, jakmile vedou k nežádoucím důsledkům, je příznakem společného pro různé poruchy návyku (11-15).
Pohlavní chování pohlavního pohlaví je přirozené chování založené na odměňování, ve kterém jsou sledovány vztahy odpověď-výsledek za účelem dosažení cíle kopulace (16). Nicméně samci potkanů se zdržují kopulace, když je sexuální chování spárováno s averzivním stimulem chloridu lithného (LiCl; 17, 18). aktivita mPFC korelovala s mužským sexuálním chováním u hlodavců (19-25) a lidí (26). Přesná role mPFC v sexuálním chování však zůstává nejasná. Cílem této studie bylo charakterizovat účinky lézí mPFC na expresi sexuálního chování a na získání inhibice chování u sexuálního chování u potkanů za použití modelu averzie podmíněného kopulace. Léze zahrnovaly infralimbické (IL) a prelimbitické (PL) jádra mPFC, protože tyto subregiony prokázaly, že projevují oblasti mozku, které se podílejí na regulaci sexuálního chování (20). Výsledky této studie ukazují, že neporušená funkce mPFC není nutná pro normální expresi sexuálního chování. Namísto toho výsledky podporují hypotézu, že mPFC reguluje provádění inhibice chování vůči sexuálnímu chování, jakmile je toto chování spojeno s averzivními výsledky.
MATERIÁLY A METODY
Zvířata
Dospělí samci (250-260 gramy) potkanů Sprague Dawley získaných z laboratoří Harlan (Indianapolis) byli umístěni jednotlivě v uměle osvětlené místnosti na cyklu obráceného světla / tmy (12: 12 h, rozsvítí se při 10 AM) při teplotě 72 F. Potraviny a voda byly k dispozici po celou dobu. Pro všechny testy páření byly použity ovarektomizované estrogenové (sc silastické tobolky s 5% 17-beta-estradiolbenzoátu) a progesteron (sc injekce 500 μg v 0.1 ml sezamového oleje) s potkanem samice potkanů Sprague Dawley (210-225 gramů) začaly čtyři hodiny po začátku tmavého období a chování bylo prováděno v pravoúhlé zkušební kleci z plexiskla (60 × 45 × 50 cm) za tlumeně červeného osvětlení. Všechny postupy byly schváleny Výborem pro péči o zvířata a užitím na univerzitě v Cincinnati, Výboru pro péči o zvířata na univerzitě v západním Ontariu a byly v souladu s pokyny NIH a CCAC týkajícími se obratlovců ve výzkumu.
Lékařská chirurgie
Zvířata byla anestetizována dávkou 1-ml / kg (87 mg / kg ketaminu a 13 mg / kg xylazinu). Zvířata byla umístěna do stereotaxického aparátu (nástroje Kopf, Tujunga, CA USA), byla provedena incize k odhalení lebky a díry byly vyvrtány nad místa vpichu pomocí dremmelové vrtačky (Dremmel, USA). Ibotenová kyselina (0.25m1, 2% v PBS) byla infuzována bilaterálně dvěma injekcemi s různými dorzoventrálními souřadnicemi, každá po dobu 1.5 s použitím injekční stříkačky 5μl Hamilton v následujících souřadnicích vzhledem k Bregma (s lebkou vyrovnanou vodorovně): Pro PL a IL lézí: AP = 2.9, ML = 0.6, DV = -5.0 a -2.5. Šamové léze byly provedeny stejnými metodami, ale s použitím injekcí s vehikulem (PBS). Všechna zvířata byla ponechána obnovit 7-10 dní před testováním chování.
Design
Vyjádření sexuálního chování
PL a IL léze byly provedeny u zvířat, která byla před operací sexuálně naivní. Po zotavení se zvířatům bylo umožněno podávat jedenkrát týdně až do vystavení jedné ejakulace po dobu celkem čtyř po sobě jdoucích týdnů po operaci. Rozdíly v sexuálních parametrech (tj. Latence k mount, intromise, ejakulace a počty úchylek a intromise) v rámci každého experimentu byly analyzovány pomocí jednocestné ANOVA s léčebnou lézí jako faktorem. Post-hoc srovnání byly provedeny za použití testů Fishers PLSD, všechny s úrovní významnosti 5%.
Zvýšené experimenty s bludištěm Plus
Zvířata s lézemi nebo podezřením byly testovány na zvýšené plus bludišti (EPM). Tento test byl proveden pět týdnů po operaci a jeden týden po posledním páření. EPM byla vyrobena z čirého plexiskla a skládala se ze čtyř ramen stejné délky, táhnoucích se od středové arény, která tvořila tvar znamení plus. Dvěma rameny bludiště byly otevřené vnějšímu prostředí a další dvě ramena bludiště byly uzavřeny tmavými bočnicemi (vysoká 40cm), které se táhly po celé délce paže. Hranice mezi prostředním prostorem a rameny byly definovány bílými pruhy na ramenou umístěném 12cm ze středu bludiště. EPM testy byly provedeny za tlumeného osvětlení, 1-4 hodiny po začátku tmavého období. Rozdíly mezi falešnými a poškozenými zvířaty byly stanoveny pomocí studentských t-testů s významnou úrovní 5%.
Podmíněná sexuální averze
Mužské krysy byly podrobeny třem partnerům, aby získaly sexuální zkušenost před lézí nebo fiktivní operací. Zvířata, která projevili ejakulaci během alespoň dvou ze tří testů před operací, byly zařazeny do této studie a náhodně rozděleny do čtyř experimentálních skupin: Sham-LiCl, Lesion-LiCl, Sham-Saline a Lesion-Saline. Lesion nebo falešné operace byly provedeny 3 dny po posledním tréninku. Zvířatům bylo umožněno zotavit se jeden týden po chirurgických zákrocích před začátkem kondičního ošetření. Během kondicionačních schůzek polovina podezřelých a poškozených samců dostala LiCl bezprostředně po páření (Sham-LiCl a Lesion-LiCl), zatímco druhá polovina podezřelých a poškozených samců sloužila jako kontrola a přijala fyziologický roztok bezprostředně po páření (Sham-Saline a Lesion-Saline). V den kondicionování 1 se zvířatům umožnilo spojit se s jednou ejakulací a injekcí se do jedné minuty po ejakulaci podá 20ml / kg dávka buď 0.15M LiCl nebo fyziologického roztoku a pak se vracejí do svých domovních klecí. Ráno, v den kondicionování 2, byli všichni samci odváženi a zvířata s fyziologickým podáním byla podávána 20ml / kg dávka 0.15M LiCl, zatímco zvířata podléhající LiCl byla injikována ekvivalentní dávkou fyziologického roztoku. Tato paradigma byla opakována po dobu dvaceti po sobě jdoucích dnů, celkově po deseti úplných kondicionačních schůzkách. Parametry sexuálního chování byly zaznamenány během každé studie. Rozdíly v procentech zvířat, které zobrazovaly úchylky a intromise nebo ejakulace, byly analyzovány pro každou studii pomocí analýzy Chi-Square s úrovní významnosti 5%. Vzhledem k tomu, že nebyly zjištěny žádné rozdíly mezi skupinami Sham-Saline a Lesion-Saline v jakémkoli parametru, tyto dvě skupiny byly kombinovány pro statistickou analýzu (n = 9) a byly porovnány buď se skupinou Lesion-LiCl nebo Sham-LiCl.
Předvolba podmíněného místa
Sexuálně naivní zvířata podstoupili operaci lézí, jak je popsáno výše, a před testováním chování se nechali zotavit jeden týden. Všechna testování chování začaly 4 hodiny po začátku tmavého období. Přístroj s kondicionovaným kondicionovaným místem byl rozdělen na tři komory s neutrální středovou komorou. Jedna strana komory měla bílé stěny a roštovou podlahu, zatímco druhá strana byla černá s pruty z nerezavějící oceli jako podlahy, středová komora byla šedá s plexisklovou podlahou (Med Associates, St. Albans, VT). Nejprve byla provedena předběžná zkouška pro stanovení přirozené preference každého jednotlivce před začátkem kondicionování, všechna zvířata byla umístěna do středové komory s volným přístupem ke všem komorám po dobu patnácti minut a byl zaznamenán celkový čas strávený v každé komoře. Následující den, tj. Kondicionační den 1, se muži ponechali na jedné ejakulaci ve své domácí kleci, na kterou byli okamžitě umístěni do původně neupřednostněné komory po dobu třiceti minut bez přístupu do ostatních komor nebo umístěni do své nejprve preferované komory pro třicet minut bez předchozího sexuálního chování. Druhý kondicionační den získali muži opačné ošetření. Tato paradigma kondicionování se opakovala ještě jednou. Druhý den byl proveden post-test, který byl procedurálně identický s předběžným testem. Byly použity dvě oddělené hodnoty pro určení, zda mPSFC lézené zvířata vytvořily preferované místo pro pohlaví. První skóre bylo rozdílovým skóre, definovaným jako rozdíl mezi časem stráveným v počáteční přednostní komoře a časem stráveným v původně neupřednostněné komoře. Preferenční skóre bylo definováno jako čas strávený v počáteční nevýhodné komoře, dělenou časem stráveným v počáteční nevýhodné komoře plus čas strávený v původně přednostní komoře. Hodnoty preferencí a rozdílu byly porovnávány pro každé zvíře mezi předběžným a následným testem za použití spárovaných studentských t-testů s úrovní významnosti 5%. Dřívější studie prokázaly, že páření má za následek robustní preferované místo s touto paradigmou a že kontrolní ošetření nevede ke změně preferencí (27-29).
Averze podmíněného místa
Sexuálně naivní zvířata podstoupili léze nebo falešnou operaci, jak je popsáno výše, a před testováním chování se nechali zotavit jeden týden. Všechna testování chování začaly 4 hodiny po začátku světelného období. Při použití výše popsaného zařízení CPP byly injekce LiCl nebo fyziologický roztok v průběhu dvou kondicionačních zkoušek spojeny s původně upřednostňovanou nebo neupřednostněnou komorou proti sobě vyváženým způsobem. Byly provedeny předběžné a pozdější testy a údaje byly analyzovány výše popsaným způsobem pomocí spárovaných studentských t-testů s úrovněmi významnosti 5%.
Ověření lézí
Pro ověření léze byly zvířata perfundována transcardiálně s paraformaldehydem 4% a mozky byly rozděleny (koronálně). Sekce byly imunoprocesovány pro neuronový marker NeuN za použití primárního antiséra v inkubačním roztoku rozpoznávajícím NeuN (monoklonální anti-NeuN antisérum, 1: 10,000, Chemicon) a standardní imunoperoxidázové metody (19). Umístění a velikost ibotenických lézí byla určena analýzou plochy v sousedních částech mPFC bez barvení NeuN neuronem. Léze mPFC typicky překročily vzdálenost od AP + 4.85 do + 1.70 vzhledem k bregmatu (Obrázek 1A-C). Léze byly považovány za kompletní, jestliže 100% IL a 80% PL bylo zničeno a statisticky analyzovány byly pouze zvířata s úplnými lézemi (Experiment sexuálního chování, léze n = 11, sham n = 12, EPM experiment, léze n = 5, sham n = 4, podmíněný pokus o sexuální averzi, falešný roztok n = 4, sham-LiCl n = 9, léze-fyziologický roztok n = 5, léze-LiCl n = 12; , podmíněný pokus o averzi na místě, falešná n = 5, léze n = 12).
VÝSLEDKY
Sexuální chování
PL / IL léze neovlivnily žádný sexuální parametr testovaný u mužů, kteří byli před operací sexuálně naivní (Obrázek 1D-F). Ve shodě nebyly zjištěny žádné účinky PL / IL lézí na sexuální chování u sexuálně zkušených mužů zahrnutých do experimentálního sexuální averze při prvním pokusu, tedy před pářením LiCl se sexuálním chováním (Tabulka 1). Proto léze PL / IL neovlivnily sexuální chování nezávislé na sexuální zkušenosti.
Zvýšený Plus Maze
V souladu s předchozími zprávami (27-29), samci potkanů s lézemi mPFC lézií vykazovali více vstupů do otevřených ramen EPM ve srovnání s kontrolami (Obrázek 1G), což naznačuje, že funkce mPFC je kritická pro situace vyžadující posouzení rizika.
Podmíněná sexuální averze
Účinky kondicionování LiCl na sexuální chování
Koncentrace chloridu lithného vedla k významnému snížení poměrů sham mužů, kteří vykazovali úchylky, intromise nebo ejakulaci ve srovnání s kontrolními kontrolami fyziologického roztoku (Obrázek 2A-B). Avšak léze mPFC úplně blokovaly inhibici způsobenou kondicionováním LiCl. Chi-čtvercová analýza odhalila významné rozdíly mezi skupinami zjištěnými v procentech zvířat, která zobrazovala úchylky (Obrázek 2A), intromise (nejsou zobrazeny, data identická s Obrázek 2A) nebo ejakulace (Obrázek 2B). Konkrétně byly ve skupině Sham-LiCl procenty mužů, které vykazovaly úchylky, intromise nebo ejakulaci, ve srovnání s kontrolními zvířaty léčenými solným roztokem (Sham and Lesion) významně nižší, což naznačuje rušivý účinek úpravy LiCl na kopulaci u zvířat Sham. Na rozdíl od toho nebyl pozorován žádný účinek kondicionování LiCl u mužů Lesion-LiCl (Obrázky 2A-B). Funkce mPFC je proto kritická pro získání podmíněné inhibice sexuálního chování. Nicméně je možné, že PL / IL léze oslabují asociativní učení spojenou se sexuální odměnou, a proto byly testovány samostatné studijní efekty lézí PL / IL při získání podmíněného místa pro sexuální odměnu.
Upřednostňované místo a averze
Potkani s poškozením mPFC vykazovali normální asociativní učení kontextuálních podnětů spárovaných se sexuální odměnou, jak je naznačeno zvýšeným rozdílem skóre a preferenčním skóre během posttestu (Obrázek 3A-B). Léze navíc neovlivnily asociativní učení kontextuálních podnětů s malým útlumem vyvolaným LiCl, což bylo signalizováno významným snížením rozdílu a skóre preferencí během post-testu (Obrázek 3C-D).
Obrázek 3
DISKUSE
V této studii uvádíme, že léze IL a PL oblastí mPFC neovlivňují expresi sexuálního chování ani získání kondicionovaného místa přednost sexuální odměny. Místo toho léze brání získání podmíněné sexuální averze. Tyto výsledky poskytují funkční důkazy pro hypotézu, že schopnost vytvářet adaptivní behaviorální změny je regulována subregiony IL a PLP mPFC.
Předchozí údaje z naší laboratoře ukázaly, že neurony mPFC jsou aktivovány během sexuálního chování u samců potkanů (20). Nicméně, potkaní mPFC léčení v této studii jsou nerozeznatelní od podezřelých kontrolních krys v kterémkoli z analyzovaných parametrů sexuálního chování. V souladu s předchozími zprávami (30, 32) léze mPFC způsobily anxiolytické účinky, které byly hodnoceny výkonem na zvýšeném plus bludišti, což naznačuje, že náš léčebný protokol byl účinný. Proto současné výsledky naznačují, že aktivace podskupin IL a PL v rámci mPFC během sexuálního chování není pro normální projev sexuálního chování nutná. Naproti tomu předchozí studie společnosti Agmo a spolupracovníků prokázala, že léze přední cingulární oblasti (ACA) zvýšily latenci při nástupu a intromise a snížily procento mužů,25). Proto je možné, že ACA hraje roli při výkonu sexuálního chování, zatímco oblasti IL a PL zprostředkovávají inhibici chování, jakmile jsou spojeny s averzními výsledky.
Přestože byly hlášeny léze mPFC, narušily různé formy konsolidace paměti (33, 34), účinky mPFC lézí na inhibici chování, které jsou zde popsány, nelze přičítat deficitem učení. V samostatné skupině experimentů byli testovaní muži mPFC léčení pro schopnost stanovit podmíněné místo preferování sexuálního chování. Asociativní učení související s odměnou zůstalo neporušené u zvířat mPHFC, protože tito muži byli schopni vytvořit upřednostňované místo pro sexuální odměnu spárovanou komoru. Toto zjištění je v souladu s předchozími studiemi, které zkoumaly úlohu PL nebo úplného mPFC při akvizici CPP vyvolané psychostimulantem (35, 36). Navíc asociativní učení pro averzivní stimulaci LiCl nebylo ovlivněno lézemi mPFC, což je v souladu s předchozími zprávami, že léze PFC nezabraňují získání podmíněné averzie chuti (34). Souhrnně tato data naznačují, že dříve pozorovaná aktivace dílčích rozdělení PL / IL v mPFC (20) nejsou nezbytné pro získání asociativního učení, které je spojeno s odměnou, jsou však nezbytné pro řádné využití těchto informací, pokud jde o provádění kontroly chování. Tento pojem je v souladu se současným tvrzením, že intaktní funkce IL je nezbytná k prozkoumání a působení na inhibiční a excitační vstupy, které poskytují informace o nepředvídatelných nepředvídatelných událostech (37). Dále zvířata s PL (35) nebo IL (8, 37, 38) lézí zobrazují normální extinkční učení navzdory neschopnosti využít tyto informace k cílovým rozhodnutím.
Závěrem, současná studie naznačuje, že zvířata s lézemi mPFC jsou pravděpodobně schopni vytvářet sdružování s odvrácenými následky svého chování, ale postrádají schopnost potlačit hledání sexuální odměny tváří v tvář nepříznivým důsledkům. U lidí je sexuální vzrušení komplexní zkušenost, při níž zpracování kognitivně-emočních informací slouží k určení, zda jsou hedonické vlastnosti určitého podnětu dostatečné k tomu, aby působily jako sexuální podněty (39). Současná data naznačují, že dysfunkce mPFC může přispět k sexuálnímu riziku nebo k kompulzivnímu hledání sexuálního chování. Kromě toho byla dysfunkce mPFC spojena s několika psychiatrickými poruchami (13, 40), což naznačuje, že dysfunkce mPFC může být základním patologickým onemocněním sdíleným s dalšími poruchami a že kompulzivní sexuální chování může být spojeno s jinými poruchami. U lidí je pravděpodobné, že hypersexualita nebo kompulzivní sexuální chování mají vysokou prevalenci komorbidity s psychiatrickými stavy (včetně zneužívání návykových látek, úzkosti a poruch nálady) (41) a přibližně 10% prevalence u Parkinsonovy nemoci spolu s nutkavými nákupy, hazardními hrami a stravováním (42-44).
Poznámky pod čarou
Zřeknutí se odpovědnosti vydavatele: Jedná se o soubor PDF s neupraveným rukopisem, který byl přijat k publikaci. Jako službu pro naše zákazníky poskytujeme tuto ranní verzi rukopisu. Rukopis podstoupí kopírování, sázení a přezkoumání výsledného důkazu před jeho zveřejněním ve své konečné podobě. Vezměte prosím na vědomí, že během výrobního procesu mohou být objeveny chyby, které by mohly ovlivnit obsah, a veškeré právní odmítnutí týkající se časopisu.
;
