Curr Opin Behav Sci. Autorský rukopis; k dispozici v PMC 2015 Jul 1.
Publikováno v posledním editovaném formuláři:
Curr Opin Behav Sci. 2015 Jun; 3: 38 – 44.
Publikováno online 2015 Jan 24. doi: 10.1016 / j.cobeha.2015.01.009
PMCID: PMC4486624
NIHMSID: NIHMS676768
Abstraktní
Druhy vyvinuly rozmanité sociální chování a strategie páření v reakci na selektivní síly ve svém prostředí. Zatímco promiskuita je převládající strategií páření napříč většinou taxony obratlovců, ke konvergentnímu vývoji monogamních systémů páření došlo několikrát napříč vzdálenými liniemi. Má se za to, že monogamní chování je podporováno neurobiologickou schopností vytvářet a udržovat selektivní sociální vazby nebo párové vazby s párícím se partnerem. Nervové mechanismy chování párových párů byly zkoumány nejpřísněji v roce 2005 Microtine hlodavci, kteří vystavují různé sociální organizace. Tyto studie zdůraznily mezolimbické dopaminové dráhy, sociální neuropeptidy (oxytocin a vasopresin) a další nervové systémy jako integrální faktory při tvorbě, udržování a expresi párových vazeb.
Úvod
Vztahy, které vytváříme s rodinou, přáteli a romantickými partnery, jsou nedílnou součástí organizace a funkce lidské společnosti. Ačkoli jsou tyto vazby složité, zahrnují složkové procesy, které lze zkoumat napříč druhy. Jednou z vynikajících příležitostí k prozkoumání neurobiologického základu sociálních vazeb je nezávislý vývoj chování párových vazeb napříč taxony. Zatímco sexuální promiskuita je dominantní strategií páření u zvířat (projevuje se u 95 – 97% savců), společensky monogamní strategie páření se vyvinula v různých liniích, včetně bezobratlých, ryb, obojživelníků, plazů, ptáků a savců. Tyto systémy se vyznačují trvalými, často celoživotními, selektivními sociálními vazbami mezi pářícími se partnery, i když ne vždy sexuální exkluzivitou. Předmětem tohoto přehledu je základní neurobiologie těchto párových vazeb.
Vyšetřování párování
Nejsilnější příležitosti pro zkoumání biologie chování jsou zakořeněny v: za prvé, fylogeneticky vzdálené druhy vykazující konvergentní chování, za druhé, úzce příbuzné druhy vykazující nápadně odlišné chování a zatřetí jednotlivé druhy vykazující vysoké úrovně intraspecifické variace chování. V těchto kontextech mohou srovnávací přístupy urychlit identifikaci neurobiologických, genetických, vývojových a vývojových faktorů, které jsou základem dotyčného chování [1]. Hodně z našeho chápání neurobiologie párových vazeb vychází z komparativních přístupů ve všech třech kontextech, zejména prostřednictvím zkoumání vole prérie, Microtus ochrogaster. Neurobiologie párových vazeb u prérijních hrabošů bude primárním, ale nikoli výlučným, středem tohoto přehledu.
Rod Microtus zahrnuje mnoho druhů s různými sociálními organizacemi. Prairie voles vykazují společensky monogamní chování a bi-rodičovskou péči o potomstvo, selektivní agresi vůči cizincům opačného pohlaví a depresivní chování po ztrátě partnera [2 •,3]. Prairie voles také vykazují vysoký stupeň intraspecifické variace v tomto chování; například muži i ženy mohou vykazovat promiskuitní fenotypy „putování“.
Výslech párových vazeb v laboratoři byl zahájen řadou experimentů s použitím testu preferencí partnera, ve kterém subjekt může volně trávit svůj čas se svým známým pářícím partnerem, novým sexuálně vnímavým jedincem nebo izolovaným v „neutrální“ zóně. [4]. Tyto experimenty ukázaly, že po pouhých 24 hodinách soužití s kamarádem, prérijní hraboše - na rozdíl od promiskuitních montánních nebo loukových hrabošů - přednostně spojují se svým partnerem. Tyto „partnerské preference“ se staly laboratorní metrikou tvorby párových vazeb a neurobiologické manipulace v tomto paradigmatu identifikovaly jedinečné molekulární rysy mozku prérijní vole zprostředkující selektivní sociální vazbu.
Sociální neuropeptidy v párovém spojení
Sociální neuropeptidy oxytocin (OT) a vasopresin (AVP) mají hluboce konzervované role v regulaci sociosexuálního chování napříč taxony bezobratlých a obratlovců, včetně lidí [5]. U savců je neuroanatomická organizace neuronů produkujících OT a AVP a jejich axonální projekce v mozku do značné míry zachována, zatímco distribuce jejich cílových receptorů - oxytocinového receptoru (OTR) a arginin-vasopresinového receptoru 1a (AVPR1a) - se liší velmi uvnitř i mezi druhy [6,7]. Předpokládá se, že evoluční plasticita v těchto systémech přispěla k různorodosti pozorované v přírodě [7-9].
Distribuce OTR a AVPR1a v mozku prérie se výrazně liší od úzce příbuzných promiskuitních druhů, přičemž rozdíly se koncentrují ve specifických mezolimbických odměňovacích oblastech včetně prefrontálního kortexu (PFC), nucleus accumbens (NAcc), ventrálního pallidum (VP) a laterálního septa ( LS) [10]. U prérijních hrabošů zabraňuje blokování OTR nebo AVPR1a v těchto oblastech během soužití - konkrétně blokáda OTR v blokádě NAcc nebo PFC nebo AVPR1a v LS nebo VP - zabraňuje párování [10].
Srovnávací analýzy čtyř Microtine druhy zjistily, že monogamní prérie a hraboše borovice vykazují vyšší expresi AVPR1a ve VP ve srovnání s promiskuitními horami a louky, což naznačuje, že zvýšená exprese AVPR1a ve VP může být mechanismus přispívající k vývoji párových vazeb napříč Mikrotiny [10]. Na podporu této hypotézy nadměrná exprese AVPR1a ve VP promiskuitních lučních volů indukuje párové vazby a RNA knockdown AVPR1a ve VP prérijních voles inhibuje párové vazby [11 •]. Avšak monogamní i nemonogamní jelení myši mají vysokou expresi AVPR1a ve VP [12], což naznačuje, že k vývoji monogamních strategií páření napříč hlodavci přispívá mnoho mechanismů; nicméně možnost, že vysoká exprese AVPR1a ve VP je nezbytným rysem pro vývoj monogamie, vyžaduje další srovnávací zkoumání.
Stejně jako prérijní voli mají monogamní kosmani zvýšenou hustotu OTR v NAcc, zatímco monogamní opice měďnatých titi zvýšili AVPR1a v této oblasti [13,14 ••]. Analýzy lidské tkáně používají ligandy promiskuitní jak pro OTR, tak pro AVPR1a [15], ale nahlásili vysokou hustotu ve VP [16]. Bude důležité znovu analyzovat lidskou tkáň pomocí citlivějších a selektivních technik; podle našich nejlepších znalostí však každý dosud zkoumaný společensky monogamní druh vykazoval v obvodu NAcc-VP vysokou expresi OTR a / nebo AVPR1a; tato data podporují další výzkum neuropeptidergní regulace tohoto obvodu ve vývoji sociálních vazeb.
OT a AVP modulují chování spojování v různých liniích [17]. Blokáda homologů OTR a AVPR1a u monogamních cichlidových ryb snižuje afilační chování během vytváření vazby [18] a exogenní dodávka OT podporuje afilační chování vůči specifickým a lidským partnerům u psů [19]. Homolog OTR zprostředkovává párovací chování v monogamních finských zebrách [20,21 •,22]. OT a AVP regulují chování párových párů u kosmanů a měděných titi opic [23-25]. Lidé vykazují celou řadu párovacích chování a OXTR a AVPR1A genové varianty jsou spojeny se stavem vztahu [26,27]; Hladiny OT v plazmě předpovídají budoucí úspěšnost v romantických vztazích [28]; a u romanticky připoutaných mužů intranazální OT zvyšuje aktivitu NAcc při pohledu na tvář partnera a zvyšuje preferovanou mezilidskou vzdálenost od neznámých žen [29 ••,30].
Mezolimbický dopaminový systém při tvorbě párových vazeb
Všechny nervové systémy čelí výzvě filtrování, převádění a aktualizace nepřetržité palby multimodálních senzorických informací do naučených asociací, které řídí adaptivní chování [8]. In obratlovců, mezolimbický systém odměn - zahrnující částečně spojení mezi ventrální tegmentální oblastí (VTA), PFC, NAcc, VP a LS - je evolučně konzervovaný nervový systém, který usnadňuje tento proces vytvářením motivace hledat odměnu a vyhýbat se averzi, a přiřazením důrazu na narážky spojené s těmito výsledky. Působení dopaminu (DA) v tomto systému je pro tyto funkce kritické [31].
Mezolimbický DA systém je nezbytný pro párové spojení. Vytváření preferencí partnerů je usnadněno pářením, což zvyšuje uvolňování DA a obrat v NAcc[10]. DPro vytvoření vazby je nezbytná akce na jednom z jejích cílových receptorů, D2R, v NAcc [10]. Po navázání je druhý NA receptor, D1R, v NAcc upregulován a je rozhodující pro udržení vazby zprostředkováním agrese vůči cizincům opačného pohlaví [32].
Zvýšený signální poměr D1R: D2R ve ventrálním striatu se také podílí na drogové závislosti a zneužívání [33]. U myší opakované podávání kokainu zvyšuje poměr exprese D1R: D2R v NAcc a tato reorganizace zprostředkuje následnou behaviorální plasticitu. Jak již bylo zmíněno, v prérijních volách párové párování zvyšuje poměr exprese D1R: D2R v NAcc a tato reorganizace zprostředkuje následnou behaviorální plasticitu [32]. Tato data přispěla k hypotéze, že párové vazby představují sociální závislosti mezi pářícími se partnery, zprostředkované částečně organizací a plasticitou mezolimbických DA cest [33]. Studie na zebříkovi finském a na měděném titi opici také uváděly reorganizaci v mezolimbických odměnových oblastech po vytvoření vazby, což naznačuje, že nervová plasticita v těchto drahách může být evolučně zachovaným rysem párových vazeb napříč druhy [34,35].
Komponentní procesy a další systémy při tvorbě párových vazeb
K propojení párů přispívá řada procesů. Počáteční sociální interakce závisí na toleranci sociální blízkosti, sociálního přístupu a inhibici vyhýbání se / odmítnutí. Jak partneři interagují, přidružené chování, sociální uznání a systémy odměňování přispívají k vytvoření pouta. Po spojení, sociální vyrovnávání, ochrana partnera, negativní vliv během separace a sociospatiální paměť usnadňují údržbu vazby.
Microtine druhy se liší v sociální toleranci a příslušnosti, možná částečně z důvodu rozdílů v mezolimbické organizaci D1R. U prérijních hrabošů, které mají nízké základní úrovně NAcc D1R, zprostředkovaná vazba indukovaná upregulace NAcc D1R zprostředkovává drastický posun v chování vůči cizím osobám opačného pohlaví (od přidružení k vyhýbání se / odmítnutí) a selektivní NAcc D1R aktivace během soužití inhibuje spojení [10]. U lučních volů, které mají vyšší základní hustoty NAcc D1R a jsou méně afilativní, selektivní NAcc D1R blokáda zvyšuje přidružené chování [10]. U zebra finches koreluje aktivace mezolimbických DA systémů s přístupem, vyhýbáním se a přidruženým chováním během sociální interakce muž-žena [36], což naznačuje, že mezolimbické DA cesty mohou modulovat sociální toleranci a příslušnost napříč druhy.
Párové spojení také závisí na sociálním rozpoznávání, nervovém procesu, který je u myší založen na čichu a závisí na OT a AVP signalizaci. OTR jsou distribuovány prostřednictvím čichových zpracovatelských jader u hlodavců, zatímco u primátů - ve kterých jsou konkurence a vidění dominantnější smyslové modality - jsou OTR vyjádřeny v oblastech kritických pro vizuální a sluchovou pozornost a zpracování, což naznačuje, že OT signalizace může modulovat aspekty smyslového zpracování napříč druh, ačkoli konkrétní modality se mohou lišit [13,14 ••,37]. V souladu s touto hypotézou jsou lidské polymorfismy v roce 2007 OXTR předpovídat schopnost rozpoznávat tváře, což naznačuje, že roli OT v sociálním rozpoznávání lze zachovat mezi hlodavci a lidmi napříč smyslovými modalitami [38 ••].
Další nervové systémy zprostředkovávají další komponenty tvorby a údržby vazeb. Opioidní signalizace je důležitá při učení odměn a reguluje tvorbu a udržování párových vazeb v prérijních hrabošech, snad zprostředkováním pozitivní hedoniky během formování a negativní hedoniky během udržováníe [39 •,40]. Systém faktoru uvolňujícího kortikotropin (CRF) zprostředkuje tvorbu párové vazby a depresivní chování po separaci / ztrátě partnera [3,41]. Sociální vyrovnávání usnadňuje údržbu dluhopisů; u prérijních hrabošů, po stresujícím zážitku, uvolňování OT v přítomnosti partnera snižuje hladinu stresových hormonů a úzkostné chování [42 •]. Udržování dluhopisů v podstatě závisí na přesném stažení geografického území partnera. Nedávné terénní studie ukázaly, že vazebné hustoty OTR a AVPR1a v prostorových navigačních / paměťových oblastech předpovídají využití prostoru, strategii páření („rezident“ nebo „tulák“) a reprodukční úspěch v prérijních volách, snad usnadněním integrace sociálních informací (např. Teritoria) partnerských, reprodukčních konkurentů a / nebo reprodukčních příležitostí) do prostorových map [43,44,45 •].
Jiné formy selektivní sociální vazby (např. Mateřské vazby) vyžadují mnoho stejných nervových substrátů a komponentních procesů - zejména OT, DA, CRF, opioidy a sociální rozpoznávání - jako selektivní vazby mezi kamarády[17]. Ve skutečnosti se předpokládá, že se párování savčích párů může vyvinout náborem evolučně starověkých mateřských vazebných systémů během sociosexuální interakce, aby se vytvořila selektivní vazba s pářícím partnerem [46,47].
Zkušenosti a párování
U prérijních hrabošů, jako jsou lidé, může mít sociální prostředí v raném životě dopad na propojení párů dospělých [48], jev, který může být zprostředkován neuroplastickými změnami v systémech kritických pro vazbu. V souladu s touto myšlenkou usnadňuje stimulace tvorby melanokortinového receptoru (MCR) v raném životě, která interaguje s neuropeptidovými a odměnovacími systémy, usnadnění tvorby párových vazeb v dospělosti [49]. INaproti tomu n selektivní aktivace D1R u novorozenců narušuje vazbu dospělých [50]. Je zajímavé, že bylo zjištěno, že chronické neonatální podávání intranazálního OT v některých dávkách narušuje vazbu u dospělých mužských prérijních hrabošů [51]; zvýšení exprese NAcc OTR u pre-pubertálních žen však usnadňuje vazbu dospělých [52], a otcovská deprivace v raném věku (manipulace, která pravděpodobně snižuje OT signalizaci) zhoršuje spojení dospělých prérijních a mandarinek [48,53]. Tato data podporují další výzkum úlohy raného života a signalizace OT ve společenské funkci dospělých. Zajímavé je, že blokování histonové deacetylace během společného bydlení zvyšuje expresi NAcc OTR a AVPR1a a usnadňuje párové párování v prériích hrabošů, což naznačuje, že epigenetická modifikace je jedním z mechanismů, pomocí kterého může zážitek formovat nervové systémy modulující chování spojování [54].
Stejně jako u lidí i drogy zneužívání narušují schopnost tvořit sociální vazby v prérijních hrabošech, pravděpodobně kvůli plastovým změnám v základních nervových obvodech. U prérijních hrabošů amfetaminem indukovaná upregulace D1R inhibuje vazbu; a po navázání je D1R upregulována a zprostředkuje pokles hodnoty odměny amfetaminů (zajímavě jev, který je zvrácen OT léčbou) [55-57]. Je zajímavé, že dobrovolná konzumace alkoholu inhibuje pouta u mužských, ale nikoli ženských prérijních hrabošů, a sociální usnadňování a inhibice konzumace alkoholu se vyskytuje u párů stejného pohlaví, ale nikoli u mužů a žen [58,59].
Závěry a budoucí směry: směrem k síťovému modelu párové vazby
Běžné nervové obvody, neuromodulátory, receptory a neuroplastické změny regulují selektivní sociální vazbu napříč druhy. V prérijních hrabošech předpokládá se, že jedinečná organizace OTR, AVPR1a a D1R / D2R v předním mozku usnadňuje jedinečné kódování tága asociovaného s partnerem během sociosexuální interakce. Náš současný model (jak je znázorněno v Obrázek 1) je to, že během páření modul DA uvolňuje učení odměn a výtečnost asociovaných signálů partnera, zatímco vydání OT a AVP usnadňují přenos a neurální kódování senzorického podpisu partnera pomocí čichových procesních obvodů, do amygdaly a nakonec do NAcc-VP. obvod, kde je integrován s odměnou za páření, zprostředkované částečně aktivací D2R a μ-opioidního receptoru. Tyto obvody jsou současně modulovány obvody chování a výsledku senzorického cue v PFC a orbitofrontální kůře. Po vytvoření vazby upregulace D1R v NAcc ovlivňuje tyto obvody směrem k kódování neznámých čichových podpisů jako averzivní a spouštěcí chování vyhýbání se / odmítnutí; Uvolnění OT za přítomnosti partnera funguje jako sociální buffer; a negativní vliv zprostředkovaný CRF během separace podporuje opětovné shledání.
Neurobiologické systémy zprostředkující chování párových párů. Toto schéma ilustruje model neuronové sítě tvorby a údržby párových vazeb na základě studií na prériích volách. Model zdůrazňuje klíčové axonální projekce, neuromodulátory a populace receptorů zapojených do párové vazby. Maroon šipky ilustrují klíčové body vstupu pro příchozí fotbalové senzory. Šedé šipky představují axonální projekce přenášející sociální informace přes mozkové oblasti během lepení. Černá šipka představuje axonální projekce na motorová jádra po proudu vedoucí k chování. Jak je uvedeno v legendě obrázku, barevné projekce s uzavřenými bílými trojúhelníky označují neuromodulační projekce (dopaminově zelená; oxytocinově růžová; vasopresinová modrá), které modulují přenos a kódování sociálních informací během spojování. Populace receptorů, které se podílejí na tvorbě nebo udržování párových vazeb v prérijních hrabošech, jsou označeny plnými barvami v mozkových oblastech. Důležité nervové lokusy jsou označeny zkrácenými značkami (BLA, basolaterální amygdala; CPu, caudate putamen; latOFC, laterální orbitofrontální kůra; LS, laterální septum; MeA, mediální amygdala; mPFC, mediální prefrontální kůra; NAcc, jádro accumbens; PVN, jádro accumbens; hypotalamu; VP, ventrální pallidum; VTA, ventrální tegmentální oblast).
S tímto základním rámcem by se budoucí studie měly zaměřit na identifikaci neuronálních fenotypů zprostředkujících tyto složkové procesy, jejich propojitelnost v sítích pro zpracování sociálních informací a přesně na to, jak různé neurotransmitery modulují síťovou funkci jako celek. Srovnávací genetické, neurální a behaviorální analýzy napříč druhy; optogenetické a elektrofyziologické výslechy přesných nervových obvodů ve zvířecích modelech; a funkční studie zobrazování mozku u lidí pravděpodobně poskytnou důležité poznatky o neurobiologické regulaci selektivní sociální vazby a pout v příštích letech.
Poděkování
Autoři by rádi ocenili podporu grantů R01MH096983 a 1P50MH100023 od National Institute of Health pro LJY a OD P51OD11132 pro YNPRC.
Odkazy a doporučené čtení
Dokumenty zvláštního zájmu zveřejněné v období přezkumu byly zdůrazněny jako:
• zvláštního zájmu
•• zbývajícího zájmu