Kilde
Department of Cell Biology, University of Cincinnati, Cincinnati, Ohio, USA.
Abstrakt
BAGGRUND:
En manglende evne til at hæmme opførsel, når de bliver maladaptive, er en bestanddel af flere psykiatriske sygdomme, og den mediale præfrontale cortex (mPFC) blev identificeret som en potentiel mediator for adfærdsinhibering. Den aktuelle undersøgelse testes, hvis mPFC er involveret i hæmning af seksuel adfærd, når det er forbundet med aversive resultater.
Metoder:
Ved anvendelse af hanrotter blev effekter af læsioner af de infralimbiske og prelimbiske områder af mPFC på ekspression af seksuel adfærd og evne til at hæmme parring testet ved anvendelse af et paradigme af copulation-kontingent aversion.
RESULTATER:
Mediale præfrontale cortex læsioner ændrede ikke udtryk for seksuel adfærd. I modsætning hertil blokerede mPFC-læsioner fuldstændigt købet af sex-aversionskonditionering, og læsionerede dyr fortsatte med at mate, i modsætning til den robuste adfærdsmæssige inhibering mod copulering i intakte maldyr i mPFC, hvilket resulterede i kun 22% af intakte hanndyr, der fortsatte med at mate. Imidlertid var rotter med mPFC-læsioner i stand til at danne en betinget præference for seksuel belønning og konditioneret stedaversion for lithiumchlorid, hvilket tyder på, at disse læsioner ikke ændrede associativ læring eller følsomhed for lithiumchlorid.
KONKLUSIONER:
Den nuværende undersøgelse indikerer, at dyr med mPFC-læsioner sandsynligvis er i stand til at danne associationer med aversive resultater af deres adfærd, men mangler evnen til at undertrykke søgen efter seksuel belønning i lyset af aversive konsekvenser. Disse data kan bidrage til en bedre forståelse af en fælles patologi, der ligger til grund for impulskontrolforstyrrelser, da tvangsmæssig seksuel adfærd har en høj forekomst af comorbiditet med psykiatriske lidelser og Parkinsons sygdom.
INDLEDNING
Den mediale præfrontale cortex (mPFC) er involveret i mange højere ordensfunktioner i pattedyrets nervesystem, herunder regulering af følelsesmæssig ophidselse, angstlignende adfærd, såvel som adfærdsmæssig fleksibilitet og beslutningstagning (1-5). Belønningsbaseret beslutningstagning antages at være kontrolleret af et neuronalt kredsløb bestående af mPFC, amygdala og striatum (6), hvor mPFC fungerer som en "top-down" controller af denne proces (7,8). Et centralt element i belønningsbaseret beslutningstagning er evnen til at spore "respons-outcome" -relationer over tid (9). På denne måde, når konsekvenserne af en adfærdsmæssig handling bliver ugunstige, falder frekvensen af disse handlinger. Dette resulterer i en positiv adfærdsmæssig tilpasning, og dette svar afhænger af intakt mPFC-funktion (8, 10). En manglende evne til at ændre adfærdsmæssige handlinger, når de fører til negativ konsekvens er et symptom, der er fælles for en række forskellige vanedannende lidelser (11-15).
Gnagere mandlig seksuel adfærd er en naturlig belønningsbaseret adfærd, hvor respons-udfaldssammenhæng overvåges for at nå målet om copulation (16). Men hanrotter afholder sig fra at kopulere, når seksuel adfærd er parret med den aversive stimulus lithiumchlorid (LiCl; 17, 18). mPFC-aktivitet er blevet korreleret med mandlig seksuel adfærd hos gnavere (19-25) og mennesker (26). Imidlertid er den nøjagtige rolle, som mPFC spiller i seksuel adfærd, uklart. Målet med den foreliggende undersøgelse var at karakterisere virkningerne af mPFC læsioner på ekspressionen af seksuel adfærd og på erhvervelse af adfærdsmæssig inhibering mod seksuel adfærd hos rotter ved anvendelse af en model af copulations-kontingent aversion. Lesioner indbefattede de infralimbiske (IL) og prelimbiske (PL) kerner i mPFC, da disse subregioner har vist sig at projisere til hjerneområder involveret i regulering af seksuel adfærd (20). Resultater fra denne undersøgelse viser, at intakt mPFC-funktion ikke er nødvendig for normal ekspression af seksuel adfærd. I stedet understøtter resultaterne hypotesen om, at mPFC regulerer udførelsen af adfærdsmæssig inhibering mod seksuel adfærd, når denne adfærd er forbundet med aversive resultater.
MATERIALER OG METODER
Dyr
Adult male (250-260 gram) Sprague Dawley rotter opnået fra Harlan labs (Indianapolis) blev indrettet individuelt i et kunstigt belyset rum på en omvendt lys / mørk cyklus (12: 12 h, lyser ved 10 AM) ved en temperatur på 72 ° F. Mad og vand var til rådighed til enhver tid. Ovariectomized, østrogen (sc silastisk kapsel med 5% 17-beta-østradiolbenzoat) og progesteron (sc injektion 500 μg i 0.1 ml sesamolie) primerede Sprague Dawley rotter (210-225 gram) blev anvendt i alle parringstests, hvilket begyndte fire timer efter begyndelsen af den mørke periode og adfærd blev udført i en rektangulær plexiglas testbur (60 × 45 × 50 cm) under dim rød belysning. Alle procedurer blev godkendt af Dyrpleje- og brugskomitéen ved University of Cincinnati, University of Western Ontario Animal Care Committee, og i overensstemmelse med NIH og CCAC retningslinjer, der involverer hvirveldyr i forskning.
Lesion Kirurgi
Dyr blev bedøvet med en 1-ml / kg dosis (87 mg / kg Ketamin og 13 mg / kg xylazin). Dyrene blev anbragt i et stereotaksisk apparat (Kopf instruments, Tujunga, CA USA), der blev foretaget et snit for at afsløre kraniet, og huller blev boret over injektionsstederne ved anvendelse af en dremmelbor (Dremmel, USA). Iboteninsyre (0.25μl, 2% i PBS) blev infunderet bilateralt ved anvendelse af to injektioner ved forskellige dorsoventrale koordinater, hver i løbet af en 1.5 minutters periode ved anvendelse af en 5μl Hamilton sprøjte ved følgende koordinater i forhold til Bregma (med kraniet niveaueret vandret): For PL og IL læsioner: AP = 2.9, ML = 0.6, DV = -5.0 og -2.5. Sham læsioner blev udført under anvendelse af de samme metoder, men ved anvendelse af vehikel (PBS) injektioner. Alle dyr fik lov til at komme sig til 7-10 dage før adfærdstestning.
Design
Udtryk af seksuel adfærd
PL- og IL-læsioner blev udført hos dyr, der var seksuelt naive forud for kirurgi. Efter inddrivelse fik dyrene lov til at mate en gang om ugen til visning af en ejakulation i i alt fire på hinanden følgende uger efter operationen. Forskelle i seksuelle parametre (dvs. latenser til montering, intromission, ejakulation og antal monteringer og intromissioner) inden for hvert forsøg blev analyseret ved anvendelse af en envejs ANOVA med læsionskirurgi som en faktor. Efterfølgende sammenligninger blev udført ved anvendelse af Fishers PLSD test, alle med 5% signifikansniveauer.
Elevated Plus Maze Experiments
Dyr med læsioner eller skambehandling blev testet på den forhøjede plus labyrint (EPM). Denne test blev udført fem uger efter operationen og en uge efter den sidste parringssession. EPM'en blev fremstillet af klar plexiglas og bestod af fire arme af lige længde, der strækker sig fra en centerarena, der dannede formen af et plustegn. Dyrens to arme var åbne for det ydre miljø og de to andre arme i labyrinten blev omsluttet af mørke sidestykker (40cm høj), der strakte sig langs hele armens længde. Grænser mellem mellemområdet og armene blev defineret af hvide striber på armene placeret 12cm fra midten af labyrinten. EPM-test blev udført under dim belysning, 1-4 timer efter starten af den mørke periode. Forskelle mellem skam og læsionerede dyr blev bestemt ved anvendelse af student t-test med 5% signifikansniveau.
Konditioneret Sex Aversion
Mandrotter blev underkastet tre parringssessioner for at opnå seksuel oplevelse forud for læsion eller skamkirurgi. Dyr, der udviser en ejakulation under mindst to ud af tre før-kirurgiske parringstest, blev inkluderet i dette studie og tilfældigt fordelt over fire eksperimentelle grupper: Sham-LiCl, Lesion-LiCl, Sham-Saline og Lesion-Saline. Lesioner eller skyggeoperationer blev udført 3 dage efter den sidste træningssession. Dyr fik lov til at komme sig tilbage i en uge efter operationerne, før konditionering begyndte. Under konditionssessionerne modtog halvdelen af de skam og lesioned hanner LiCl umiddelbart efter parring (Sham-LiCl og Lesion-LiCl), mens den anden halvdel af skam og læsionerne mænd fungerede som kontroller og modtog saltvand umiddelbart efter parring (Sham-Saline og Lesion-Saline). På konditioneringsdag 1 fik dyr lov til at mate til en ejakulation og blev injiceret inden for et minut efter ejakulation med en 20ml / kg dosis af enten 0.15M LiCl eller saltvand og derefter anbragt tilbage i deres hjembure. Om morgenen på konditioneringsdag 2 blev alle hanner vejet og saltvandskonditionerede dyr fik en 20ml / kg dosis 0.15M LiCl, mens LiCl-konditionerede dyr blev injiceret med en tilsvarende dosis saltvand. Dette paradigme blev gentaget i løbet af tyve på hinanden følgende dage i alt ti komplette konditioneringssessioner. Parametre for seksuel adfærd blev registreret under hvert forsøg. Forskelle i procentdel af dyr, der viste monteringer og intromissioner eller ejakulationer blev analyseret for hvert forsøg ved anvendelse af Chi-Square analyse med et 5% signifikansniveau. Da der ikke blev fundet nogen forskelle mellem Sham-Saline og Lesion-Saline-grupperne i en hvilken som helst parameter, blev disse to grupper kombineret til statistisk analyse (n = 9) og sammenlignet med enten Lesion-LiCl eller Sham-LiCl-gruppen.
Conditioned Place Preference
Seksuelt naive dyr gennemgik læsionskirurgi som beskrevet ovenfor og fik lov til at komme sig i en uge før adfærdsmæssig testning. Alle adfærdstestning startede 4 timer efter starten af den mørke periode. Det konditionerede stedpræferenceapparat blev opdelt i tre kamre med et neutralt centerkammer. Den ene side af kammeret havde hvide vægge og et gulvgulv, mens den anden side var sort med rustfrit stålstænger som gulv, midtkammeret var gråt med plexiglasgulv (Med Associates, St. Albans, VT). For det første blev en præ-test udført for at etablere en naturlig præference for hver enkelt person før konditioneringen begyndte. Alle dyr blev anbragt i centerkammeret med fri adgang til alle kamre i femten minutter, og den samlede tid i hvert kammer blev registreret. På den næste dag, dvs. konditioneringsdag 1, blev mændene parret til en ejakulation i deres hjemmebure, hvorpå de straks blev anbragt i det oprindeligt ikke-foretrukne kammer i tredive minutter uden adgang til de andre kamre eller blev anbragt i deres oprindeligt foretrukne kammer for tredive minutter uden forudgående seksuel adfærd. På den anden konditioneringsdag modtog mændene den modsatte behandling. Dette konditioneringsparadigme blev gentaget igen. Den næste dag blev der foretaget en posttest, der var proceduremæssigt identisk med præ-testen. To separate værdier blev brugt til at bestemme, om mPFC-læsede dyr dannede en konditioneret præference for køn. Den første score var forskellen score, defineret som forskellen mellem tiden brugt i det oprindeligt foretrukne kammer og tiden brugt i det oprindeligt ikke-foretrukne kammer. Foretrukken blev defineret som den tid, der blev brugt i det oprindeligt ikke-foretrukne kammer divideret med tiden brugt i det oprindeligt ikke-foretrukne kammer plus tiden brugt i det oprindeligt foretrukne kammer. Præference- og forskels scores blev sammenlignet for hvert dyr mellem præ-test og efterprøvning ved brug af parrede t-tester med parametre med 5% signifikansniveauer. Tidligere undersøgelser har vist, at parring resulterer i robust konditioneret sted præference ved hjælp af dette paradigme, og at kontrolbehandlinger ikke resulterer i ændringer i præference (27-29).
Conditioned Place Aversion
Seksuelt naive dyr gennemgik læsion eller sham kirurgi som beskrevet ovenfor og fik lov til at komme sig i en uge før adfærdsmæssig testning. Alle adfærdstestning startede 4 timer efter starten af lysperioden. Ved anvendelse af CPP-apparatet beskrevet ovenfor blev LiCl- eller saltopløsninger parret med henholdsvis det oprindeligt foretrukne eller ikke-foretrukne kammer under to konditioneringsforsøg på en modbalanceret måde. Præ- og efterprøvninger blev udført og dataanalyseret som beskrevet ovenfor ved brug af parrede t-tester med elever med 5% signifikansniveauer.
Lesion Verification
Ved læsionsbekræftelse blev dyrene perfusioneret transcardielt med 4% paraformaldehyd, og hjernerne blev snittet (koronalt). Sektioner var og immunoprocesses for neuronal markør NeuN under anvendelse af et primært antiserum i inkubationsopløsning, der genkender NeuN (monoklonalt anti-NeuN antiserum; 1: 10,000; Chemicon) og standard immunoperoxidase metoder (19). Placeringen og størrelsen af de ibotiske læsioner blev bestemt ved at analysere området i tilstødende mPFC sektioner uden NeuN neuronfarvning. Læser af mPFC spændte typisk en afstand fra AP + 4.85 til + 1.70 i forhold til bregma (Figur 1A-C). Lesioner blev anset for fuldstændige, hvis 100% af IL og 80% af PL blev ødelagt, og kun dyr med komplette læsioner blev inkluderet i statistiske analyser (Sex adfærd eksperiment, læsion n = 11, sham n = 12; EPM eksperiment, læsion n 5, skam n = 4, læsion-LiCl n = 4; konditioneret stedpræferenceeksperiment, læsion n = 9, skam-saltvand n = 5, skam-saltvand n = 12, sham-LiCl n = 5 ; Konditioneret sted aversion eksperiment, sham n = 12, læsion n = 9).
RESULTATER
Seksuelt adfærd
PL / IL-læsioner påvirker ikke nogen seksuel parameter testet hos hanner, der var seksuelt naive før operationen (Figur 1D-F). Efter aftale blev der ikke fundet nogen virkninger af PL / IL-læsioner på seksuel adfærd hos de seksuelt erfarne mænd inkluderet i det konditionerede sexaversionsforsøg under det første forsøg, altså før parring af LiCl med seksuel adfærd (Tabel 1). Derfor påvirker PL / IL-læsionerne ikke seksuel adfærd uafhængig af seksuel oplevelse.
Elevated Plus Maze
I overensstemmelse med tidligere rapporter (27-29), hanrotter med mPFC læsioner mænd viste flere indgange i EPM's åbne arme sammenlignet med kontroller (Figur 1G), hvilket tyder på, at mPFC-funktionen er kritisk for situationer, der kræver risikovurdering.
Konditioneret sex aversion
Virkninger af LiCl-konditionering på seksuel adfærd
LiCl-konditionering resulterede i en signifikant reduktion af procentdelene af sham haner, der viste monteringer, intromissioner eller ejakulation sammenlignet med sham saltopløsningFigur 2A-B). Imidlertid blokerede mPFC-læsioner fuldstændigt hæmningen forårsaget af LiCl-konditionering. Chi-square analyse afslørede signifikante forskelle mellem grupper opdaget i procentdel af dyr, der viste monteringer (Figur 2A), intromisser (ikke vist; data identiske med Figur 2A) eller ejakulationer (Figur 2B). Specifikt var procentdel af mænd, der viste monteringer, intromissioner eller ejakulation, signifikant lavere i Sham-LiCl-gruppen sammenlignet med saltbehandlede kontroldyr (Sham og Lesion), hvilket indikerer en forstyrrende virkning af LiCl-konditionering ved kopiering i Sham-dyr. Derimod blev der ikke observeret nogen virkning af LiCl-konditionering i Lesion-LiCl-haner (Figur 2A-B). Således er mPFC-funktionen afgørende for erhvervelsen af betinget hæmning af seksuel adfærd. Det er imidlertid muligt, at PL / IL-læsioner svækker associativ læring i forbindelse med seksuel belønning, og i en separat undersøgelseseffekt af PL / IL-læsioner ved erhvervelse af et konditioneret sted blev præference for seksuel belønning testet.
Conditioned Place Preference og Aversion
Rotter med mPFC-læsioner viste normal associativ læring af kontekstuelle signaler parret med seksuel belønning, som indikeret ved en øget differens score og præference score i post-testen (Figur 3A-B). Desuden påvirker læsionerne ikke associativ læring af kontekstuelle signaler med LiCl-induceret utilpashed, der er indikeret ved signifikante fald i forskelle og præferencescorer under posttesten (Figur 3C-D).
DISKUSSION
I denne undersøgelse rapporterer vi, at læsioner af IL- og PL-regionerne i mPFC'en ikke påvirker ekspressionen af seksuel adfærd eller købet af en betinget præference for seksuel belønning. I stedet forhindrer læsioner købet af konditioneret sex-aversion. Disse resultater tilvejebringer funktionelle beviser for hypotesen om, at evnen til at foretage adaptive adfærdsændringer er reguleret af IL og PL subregionerne i mPFC.
Tidligere data fra vores laboratorium viste, at mPFC-neuroner aktiveres under seksuel adfærd hos hanrotter (20). Imidlertid er de mPFC-beskadigede rotter i denne undersøgelse ikke skelne fra sham-kontrolrotter i nogen af de analyserede parametre for seksuel adfærd. I overensstemmelse med tidligere rapporter (30, 32) mPFC læsioner producerede anxiolytiske effekter som vurderet ved præstationer på forhøjet plus labyrint, hvilket tyder på, at vores læsionsprotokol var effektiv. Derfor foreslår de nuværende resultater aktivering af IL og PL underopdelinger inden for mPFC under seksuel adfærd ikke nødvendig for normal ekspression af seksuel adfærd. I modsætning hertil viste en tidligere undersøgelse fra Agmo og kollegaer, at læsioner i det forreste cingulatområde (ACA) øgede monterings- og intromissionslatenser og reducerede procentdelen af mænd, der kopierede (25). Derfor er det muligt, at ACA spiller en rolle i udførelsen af seksuel adfærd, mens IL og PL regioner medierer hæmning af adfærd, når de er forbundet med aversive resultater.
Selvom mPFC-læsioner er blevet rapporteret at forstyrre forskellige former for hukommelseskonsolidering (33, 34), kan virkningerne af mPFC-læsioner på adfærdshæmning rapporteret her ikke tilskrives læringsunderskud. I et separat sæt eksperimenter blev mPFC-læsede mænd testet for evnen til at etablere en konditioneret præference for køn. Belønningsrelateret associativ læring forblev intakt i mPFC-læsionerede dyr, da disse mænd var i stand til at danne en betinget pladspræference til et seksuelt belønnet parret kammer. Dette fund er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser, der undersøger PL's rolle eller komplette mPFC for erhvervelse af psykostimulerende induceret CPP (35, 36). Desuden blev associativ læring for den aversive stimulus LiCl ikke påvirket af mPFC læsioner, hvilket var i overensstemmelse med tidligere rapporter, at PFC læsioner ikke forhindrede erhvervelse af konditioneret smagsaversion (34). Samlet foreslår disse data, at den tidligere observerede aktivering af PL / IL-underopdelingerne inden for mPFC'en (20) er ikke nødvendige for erhvervelse af belønningsrelateret associativ læring, men er nødvendige for en korrekt udnyttelse af disse oplysninger, da den vedrører udførelsen af adfærdskontrol. Dette begreb er i overensstemmelse med det nuværende påstand om, at intakt IL-funktion er nødvendig for at undersøge og reagere på inhiberende og excitatoriske input, som formidler information om belønnings-aversion uforudsete (37). Desuden kan dyr med PL (35) eller IL (8, 37, 38) læsioner viser normal udlodning læring trods en manglende evne til at udnytte disse oplysninger til at gøre målrettede beslutninger.
Som konklusion viser den nuværende undersøgelse, at dyr med mPFC-læsioner sandsynligvis er i stand til at danne foreningerne med aversive resultater af deres adfærd, men mangler evnen til at undertrykke søger af seksuel belønning i lyset af aversive konsekvenser. Hos mennesker er seksuel ophidselse en kompleks oplevelse, hvorved behandling af kognitiv-følelsesmæssig information tjener til at bestemme, om de hedonale egenskaber af en bestemt stimulus er tilstrækkelige til at fungere som et seksuelt incitament (39). De nuværende data tyder på, at mPFC-dysfunktion kan bidrage til seksuel risikooptagelse eller til tvangssøgende søger seksuel adfærd. Desuden har mPFC dysfunktion været forbundet med flere psykiatriske lidelser (13, 40), der tyder på, at dysfunktion af mPFC kan være en underliggende patologi, der deles med de andre lidelser, og at tvangsmæssig seksuel adfærd kan være forbundet med andre lidelser. Faktisk er der hos mennesker blevet rapporteret hyperseksualitet eller tvangsmæssig seksuel adfærd for at have en høj forekomst af comorbiditet med psykiatriske tilstande (herunder stofmisbrug, angst og stemningsforstyrrelser) (41) og ca.10% prævalens i Parkinsons sygdom sammen med tvangskøb, spil og spisning (42-44).
Fodnoter
Ansvarsfraskrivelse for udgiver: Dette er en PDF-fil af et unedited manuskript, der er blevet accepteret til offentliggørelse. Som en service til vores kunder leverer vi denne tidlige version af manuskriptet. Manuskriptet vil gennemgå copyediting, sætning og gennemgang af det resulterende bevis før det offentliggøres i sin endelige formular. Bemærk venligst, at der under produktionsprocessen kan opdages fejl, som kan påvirke indholdet, og alle juridiske ansvarsfraskrivelser, der gælder for tidsskriftet, vedrører.
;
