Endokrinologie. 2013 Mar; 154 (3): 1225 – 1234.
Online veröffentlicht 2013 Jan 31. doi: 10.1210 / de.2012-2042
Abstrakt
Die Reifung von Reaktionen auf soziale Reize bei Jugendlichen ist für ein soziosexuelles Verhalten von Erwachsenen wesentlich. Natürlich vorkommende Entwicklungsänderungen bei männlichen syrischen Hamsterreaktionen auf ein auffallendes soziales Verhalten, die vaginalen Ausscheidungen von weiblichen Hamstern (VS), bieten ein gutes Modellsystem für die Untersuchung neuroendokriner Mechanismen bei jugendlichen Veränderungen der sozialen Belohnung. Sexuell naive erwachsene, aber nicht jugendliche Männer zeigen gegenüber VS eine konditionierte Platzpräferenz (CPP), was darauf hindeutet, dass VS vor der Pubertät keine Belohnung gibt. In dieser Versuchsreihe untersuchten die Autoren die Rolle der Testosteron- und Dopaminrezeptoraktivierung bei der Vermittlung des Jugendgewinns bei der positiven Wertigkeit von VS. Experiment 1 zeigte, dass ein Testosteronersatz für gonadektomierte adulte Hamster erforderlich ist, um ein CPP gegen VS zu bilden. Experiment 2 zeigte, dass die Behandlung mit Testosteron für jugendliche Hamster ausreichend ist, um ein CPP gegen VS zu bilden, und dass der Dopaminrezeptorantagonist Haloperidol die Bildung eines CPP für VS in diesen Tieren blockiert. Die Experimente 3 und 4 zeigten, dass die Störung von VS CPP mit niedrigen Haloperidol-Dosen das Ergebnis einer Verringerung der attraktiven Eigenschaften von VS ist und nicht auf aversive Eigenschaften von Haloperidol zurückzuführen ist. Zusammen zeigen diese Studien, dass die uneingeschränkt belohnenden Eigenschaften eines sozialen Verhaltens, die für erfolgreiche soziosexuelle Interaktionen zwischen Erwachsenen erforderlich sind, als Folge des pubertären Anstiegs des Testosterons im Blut von männlichen Hamstern zustande kommen. Darüber hinaus kann diese soziale Belohnung durch einen Dopamin-Rezeptor-Antagonismus verhindert werden, was darauf hinweist, dass hypothalamische und / oder mesocorticolimbische dopaminerge Kreisläufe Ziele für die hormonelle Aktivierung der sozialen Belohnung sind.
Angesichts der Notwendigkeit, soziale Reize in erfolgreichen sozialen Interaktionen zwischen Erwachsenen und in der reproduktiven Fitness angemessen zu interpretieren, ist ein grundlegendes Problem für die Entwicklungspsychobiologie die Identifizierung der neuroendokrinen Mechanismen, die der jugendlichen Reifung der sozialen Informationsverarbeitung zugrunde liegen. Männliche syrische Hamster stellen ein nützliches Modell dar, mit dem Entwicklungsänderungen in der Wahrnehmung und Reaktion auf soziale Signale untersucht werden können, da ihr Sexualverhalten von der neuralen Verarbeitung weiblicher Hamstervaginalsekretionen (VS) abhängt (1, 2) und ihre endokrinen, neuronalen und Verhaltensreaktionen auf VS reifen im zweiten Monat des postnatalen Lebens, was der Pubertät und der Pubertät dieser Spezies entspricht (3, 4). Jugendliche männliche Hamster zeigen keine für Erwachsene typische Anziehungskraft auf VS (5). VS sind außerdem eine uneingeschränkte Belohnung nur nach der Pubertät, da sexuell naive, aber nicht jugendliche männliche Hamster eine bedingte Platzpräferenz (CPP) für sie bilden (6, 7). Die Anziehung zu VS ist ebenso wie die Leistung des männlichen Sexualverhaltens von den aktivierenden Wirkungen von Testosteron bei Erwachsenen abhängig (8, 9), und die Anziehung zu VS kann durch Testosteronbehandlung bei juvenilen Männern induziert werden (5). Es ist jedoch nicht bekannt, ob der Verstärkungswert von VS bei erwachsenen oder jugendlichen Hamstern ähnlich Testosteron-abhängig ist.
Eine wichtige neuronale Antwort auf chemosensorische Stimuli und Kopulationen bei Nagetieren ist die Freisetzung von Dopamin im medialen preoptischen Bereich (MPOA) und im Nucleus accumbens (Acb) (10-20). Insbesondere wurde Dopamin in mehrere Aspekte der sexuellen Belohnung einbezogen. Zum Beispiel die systemische Verabreichung von Haloperidol, einem vorwiegend D2-Dopamin-Rezeptor-Antagonisten (NIMH Psychoactive Drug Screening Program, http://pdsp.med.unc.edu), verringert die unkonditionierte Motivation für primäre visuelle, auditive und chemosensorische Signale bei sexuell naiven männlichen Ratten und die konditionierte Motivation für olfaktorische Signale, die zuvor mit sexuellem Verhalten in Verbindung gebracht wurden (21, 22). Darüber hinaus wird die Bildung von CPP für das Sexualverhalten bei weiblichen Hamstern durch die Verabreichung eines D2-Rezeptorantagonisten blockiert (23). Andere Studien haben jedoch gezeigt, dass die Aktivierung des Dopaminrezeptors für die sexuelle Belohnung von männlichen Ratten und Mäusen für CPP nicht erforderlich ist (24-26). Es muss noch festgestellt werden, ob die Aktivierung von Dopaminrezeptoren für CPP gegen VS bei männlichen Hamstern erforderlich ist. Wir wissen jedoch, dass Verhaltensunterschiede zwischen Gonaden-intakten jugendlichen und erwachsenen Hamstern sich in ihren dopaminergen Reaktionen auf VS widerspiegeln. Erwachsene, aber nicht jugendliche Hamster zeigen einen Anstieg der Dopaminfreisetzung und des Stoffwechsels als Reaktion auf VS in der MPOA (18). In ähnlicher Weise exprimieren adulte, aber nicht jugendliche Hamster Fos als Reaktion auf VS im Acb, ventralen Tegmentalbereich und medialen präfrontalen Kortex (7). Daher kann eine Verstärkung der dopaminergen Funktion über die Adoleszenz für die VS-Belohnung und die Anziehung erforderlich sein.
Die dopaminerge Beteiligung an der sexuellen Belohnung wird durch Testosteron bei Nagetieren reguliert. Die Kastration führt zu einer Abnahme des Sexualverhaltens nach 2 zu 8 wk, was mit einer Abnahme der basalen Dopaminspiegel und des Umsatzes in Acb und MPOA zusammenfällt (27). Das Fehlen oder Vorhandensein einer präpopulatorischen MPOA-dopaminergen Reaktion auf eine weibliche Stimulus prognostiziert das Aussterben bzw. die Erholung des Kopulationsverhaltens nach Gonadektomie und nachfolgendem Testosteronersatz (11, 28). Darüber hinaus kann das Sexualverhalten bei langkastrierten männlichen Ratten durch systemische und intra-MPOA-Injektionen von Apomorphin, einem Dopamin-Agonisten (29). Schließlich ändern sich die Testosteronkonzentrationen und die Dopamin-Schaltung während der Pubertät (30, 31). Daher wurde in dieser Reihe von Studien die Hypothese getestet, dass Testosteron die soziale Belohnung durch Einflüsse auf die Schaltung für dopaminerge Belohnung aktiviert. Dabei wird die Bildung von CPP zu VS bei erwachsenen und jugendlichen männlichen Hamstern als Modellsystem verwendet.
Materialen und Methoden
Tiere
Syrische Hamster (Mesocricetus auratus) wurden von Harlan Laboratories (Madison, Wisconsin) erhalten und in temperatur- und feuchtigkeitsgesteuerten Vivarien mit einem Hell-Dunkel-Zyklus von 14 Stunden Licht: 10 Stunden Dunkelheit und ad libitum Zugang zu Nahrungsmitteln untergebracht (Teklad Rodent Diet 8640; Harlan Laboratories). und Wasser. Bei der Ankunft (siehe spezifische Experimente für Alter) wurden jugendliche Männer mit ihren männlichen Wurfgeschwistern und leiblichen Müttern bis zur Entwöhnung bei P18 untergebracht. Entwöhnungs- und erwachsene Männchen wurden einzeln in klaren Polycarbonatkäfigen (30.5 × 10.2 × 20.3 cm) untergebracht. Alle Männer waren zum Zeitpunkt der Studie sexuell naiv und wurden nur in einem Experiment verwendet. 12 erwachsene weibliche Hamster, ungefähr 10 Monate alt, wurden unter ähnlichen Bedingungen in getrennten Vivarien gehalten und als Quelle für VS verwendet. Weibliche Hamster wurden einige Wochen vor der Hormonverabreichung zur experimentellen Kontrolle des Tages des hormoninduzierten Östrus ovariektomiert, wenn die VS-Sekretion maximal ist. Ihnen wurden 500 & mgr; g Östradiolbenzoat und 52 & mgr; g Progesteron in Sesamöl 4 bzw. 4 Stunden vor der Sammlung von VS durch leichtes vaginales Abtasten subkutan injiziert. Alle Experimente wurden 1 bis 5 Stunden in der Dunkelphase unter <XNUMX Lux Rotlicht durchgeführt. Hamster wurden gemäß den National Institutes of Health behandelt Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortierenund Protokolle wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee der Michigan State University genehmigt.
Chirurgie und Hormonimplantation
Hamster in gonadektomierten (GDX) Versuchsgruppen wurden einer Operation mit Isofluran-Anästhesie unterzogen. Es wurden bilaterale longitudinale Skrotalschnitte gemacht, und die Hoden wurden mit einem Schnitt distal zur Ligatur (Erwachsene) oder Kauterisation (Jungtiere) entfernt. GDX + 0- und GDX + T-Gruppen wurden ebenfalls subkutan mit 2-Rohling bzw. Testosteron-haltigen Silastikkapseln implantiert (ein 5-mm und ein 13-mm-Testosteron [Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri), die an jedem Ende mit versiegelt sind Silikathaftkleber 4 mm; Innendurchmesser 1.98 mm; Außendurchmesser 3.18 mm. Diese Kapseln produzieren physiologische Spiegel von Testosteron im Blut (∼2-7 ng / ml, Tabelle 1). Die Probanden erhielten zum Zeitpunkt der Operation eine subkutane Injektion von Ketoprofen-Analgetikum und erneut 24 Stunden danach.
Plasma-Testosteron-Messungen
Eine Stunde nach Beendigung des CPP-Tests oder des letzten Geruchstests wurden die Hamster mit einer Überdosis Natriumpentobarbital (150 mg / kg, intraperitoneal) eingeschläfert, und eine terminale Blutprobe wurde mittels Herzpunktion für den Radioimmunoassay von zirkulierendem Plasma-Testosteron entnommen. Doppelte 50-μl-Plasmatestosteron-Proben wurden in einem einzigen Assay mit dem Coat-A-Count Total Testosteron Kit (Diagnostic Products, Los Angeles, Kalifornien) analysiert. Die nachweisbare Mindestkonzentration und der Intra-Assay-Variationskoeffizient betrugen 0.08 ng / ml und 7.9% in den Experimenten 1 und 2 und 0.12 ng / ml und 5.8% in den Experimenten 3 bzw. 4. Fünf (Experiment 2) und 2 (Experiment 3) Hamster entfernten ihre Testosteronkapseln und wurden von den Verhaltens- oder Testosteronanalysen ausgeschlossen. Die endgültigen Gruppengrößen sind in angegeben Tabelle 1.
CPP-Tests
Die Platzpräferenzkonditionierung erfolgte wie zuvor beschrieben (6, 7) in einem Gerät mit 1-Mittelfach und 2-Außenfächern (Med Associates, St. Albans, Vermont). Diese äußeren Kompartimente wurden entworfen, um kompartimentspezifische Assoziationen mit eindeutigen visuellen, taktilen und olfaktorischen Hinweisen zu ermöglichen. Die Tiere wurden an die Handhabung und die neuartigen Kammern 2 d gewöhnt, bevor die CPP-Therapie begonnen hatte. Das CPP-Programm enthielt einen Vortest, 10-Konditionierungssitzungen und einen Test, die alle zur selben Tageszeit (± 1 h) für jeden Hamster stattfanden. Um die Anzahl der erforderlichen Kohorten zu reduzieren und zu verhindern, dass Kontrolltiere dem Geruch der Reize ausgesetzt werden, wurden Kontrolltiere in einem separaten Raum untergebracht, in dem die dunkle Phase bei 8: 00 am und Tests bei 9: 00 am begann. Versuchstiere wurden in Räumen untergebracht, in denen die dunkle Phase bei 2: 00 pm begann und bei 3: 00 pm getestet wurde.
Ein Vortest (2 Minuten im mittleren Kompartiment, gefolgt von 15 Minuten Zugang zu allen Kompartimenten) wurde verwendet, um die anfängliche Präferenz jedes Hamsters für Kompartimente ohne vorhandenen Stimulus zu bestimmen. Das äußere Fach, in dem der Hamster mehr Zeit verbrachte, wurde als das ursprünglich bevorzugte Fach definiert. Eine Präferenzbewertung, definiert als [Zeit in dem anfänglich nicht bevorzugten Abteil / (Zeit in dem anfänglich bevorzugten Abteil + Zeit in dem anfänglich nicht bevorzugten Abteil)] und eine Differenzbewertung, definiert als [Zeit in dem anfänglich bevorzugten Abteil - Zeit in dem anfänglich bevorzugten Abteil nicht bevorzugtes Kompartiment] wurden für jedes Tier berechnet (6). Um sicherzustellen, dass jeder Hamster die Möglichkeit hatte, eine informierte Präferenz zu treffen, wurden Hamster, die nicht mindestens 5-Zeiten betraten, von der weiteren Ausbildung ausgeschlossen. Die Tiere wurden Versuchs- und Kontrollgruppen zugeordnet, um Gruppen für die anfänglichen Kammerpräferenzen und Präferenzwerte sowie die Wurfdarstellung in den verschiedenen Gruppen gleichzusetzen.
Nach dem Vortest erhielten die Hamster an aufeinanderfolgenden Tagen insgesamt 10-30-Minuten-Konditionierungssitzungen in den seitlichen Abteilen, 1-Sitzungen pro Tag, abwechselnd 5-No-Stimulus- und 5-Stimulus-Pair-Sitzungen. Während der No-Stimulus-Konditionierungssitzungen wurden die Hamster in der experimentellen Gruppe und in der Kontrollgruppe in ihre ursprünglich bevorzugten Kompartimente gestellt, wo sie allein blieben. Während Stimulus-Pairing-Konditionierungssitzungen wurden Hamster in der experimentellen Gruppe mit dem Stimulus in die ursprünglich nicht bevorzugten Kompartimente gesetzt. Die Hamster in den Kontrollgruppen wurden ebenfalls in ihre anfänglich nicht bevorzugten Kompartimente gestellt, erhielten jedoch keinen Stimulus. Diese Gruppe diente zur Quantifizierung von Änderungen der Präferenz- oder Differenzpunktzahl bei Tests, die auf die Gewöhnung während der Konditionierung zurückzuführen sind. Die CPP-Vorrichtung wurde zwischen jedem Tier gründlich mit 25% Ethanol und am Ende jedes Konditionierungstages mit 75% Ethanol gereinigt.
In den Experimenten 1 und 2 wurde VS als Stimulus in Konditionierungssitzungen verwendet. Eine Stunde vor der Verwendung wurden ungefähr 500 μl VS von 30-Weibchen gesammelt und zusammengemischt, um sicherzustellen, dass jeder Mann dem gleichen Stimulus ausgesetzt war. Etwa 15 μl VS wurde auf mit Wasser befeuchtete Baumwollgaze aufgebracht, die in ein 2-ml-Eppendorf-Röhrchen, 1-Röhrchen für jeden Mann, gefüllt war. Unmittelbar vor dem Test wurde das Röhrchen außerhalb der Reichweite des Männchens an der Oberseite der Rückwand in dem ursprünglich nicht bevorzugten Fach in VS-gepaarten Konditionierungssitzungen für die VS-Gruppe platziert. Leere Eppendorf-Röhrchen wurden für die Kontrollgruppe in allen Konditionierungssitzungen und für die VS-Gruppe in den Stimulationskonditionierungssitzungen verwendet. Um die Exposition gegenüber nichtflüchtigen Komponenten von VS sicherzustellen, wurde der verbleibende ∼200 μl VS mit 1.5 ml Mineralöl gemischt, und etwa 10 μl dieser Mischung wurde unmittelbar vor der VS-Gruppe mit einem Metallspatel direkt auf die Nase von Hamstern aufgebracht Hamster wurden in das VS-gepaarte Fach gestellt. Bei allen Konditionierungssitzungen wurde in der Kontrollgruppe sauberes Öl auf die Nase von Hamstern und bei Nicht-Stimulus-Konditionierungssitzungen in der VS-Gruppe aufgetragen.
Vierundzwanzig Stunden nach der letzten Konditionierungssitzung wurden die Hamster nach dem gleichen Verfahren, das für den Vortest verwendet wurde, auf ihre Platzpräferenz getestet. Wie im Vortest war kein Stimulus vorhanden, und die Präferenz- und Differenzwerte wurden für jedes Tier berechnet.
Experiment 1: Sind Hodenhormone für die Bildung eines CPP gegen VS bei erwachsenen Hamstern notwendig?
Dieses Experiment testete, ob zirkulierende Hodenhormone für die Anzeige eines CPP gegenüber VS in adulten Hamstern erforderlich sind. Pilotstudien in diesem Labor zeigten an, dass männliche Hamster einen CPP gegen VS bildeten, als die Konditionierung 1 wk nach der Gonadektomie begann (32), was darauf hindeutet, dass putative aktivierende Wirkungen von Hodenhormonen nicht akut ausgewaschen werden, ähnlich wie der allmähliche Rückgang des Sexualverhaltens, der über mehrere Wochen nach Gonadektomie bei männlichen Nagetieren auftritt (33). Deshalb haben wir in diesem Experiment Hamster untersucht, die vor Beginn der Konditionierung GDX 10 waren. Alle Erwachsenen kamen am Tag nach der Geburt P56-63 im Labor an. Die Ankünfte waren jedoch gestaffelt, so dass die Gruppen gleichzeitig getestet werden konnten. Kontrolltiere ohne Stimulus wurden bei P64-71 intoniert gelassen und vorgetestet. Hamster in der GDX + 0-Gruppe waren GDX bei P57-64, wurden für 10 wk nicht manipuliert und anschließend mit leeren Kapseln bei P127-134, 1 wk vor dem Vortest bei P134-141 implantiert. Die GDX + T-Gruppe bestand aus GDX und erhielt vor dem Vortest bei P57-64 Testosteron-Kapseln bei P1-64, 71 wk, um als positive Kontrollen zum Nachweis eines signifikanten CPP zu dienen. Dieses Arrangement erforderte die Konditionierung und Testung von Tieren in verschiedenen jungen Erwachsenenalter, aber wir haben in früheren Experimenten, die diese Variablen bei jungen Erwachsenen kontrollierten, niemals altersbedingte Unterschiede in den Verhaltens- oder Nervenreaktionen auf Testosteron beobachtet (34). Darüber hinaus bilden mit GDX / Testosteron behandelte männliche Hamster im Alter, die denen der GDX + 0-Gruppe ähneln, zuverlässig einen CPP gegen VS (35). Daher hielten wir es für unnötig, die No-Stimulus-Kontroll- und GDX + T-Gruppen für 10-Wochen im Labor zu halten, was die Kosten nicht rechtfertigen könnte.
Experiment 2: Ist eine Aktivierung von Testosteron und Dopaminrezeptoren für ein CPP gegen VS bei jugendlichen Hamstern erforderlich?
Dieses Experiment testete die Beteiligung von Dopamin an Testosteron-erleichternem CPP gegen VS bei jugendlichen männlichen Hamstern. Alle Tiere kamen bei P12 an, wurden bei P20 vorgetestet und in 3-Kohorten gefahren. Gonaden-intakte Hamster wurden als Kontrollen ohne Stimulus verwendet, wohingegen andere Gruppen GDX waren und in der Woche vor dem Test P13, 1 leere Testosteronkapseln erhielten. Die GDX + 0-Gruppe wurde eingeschlossen, um zu bestätigen, dass Jugendliche mit niedrigen Testosteronspiegeln (wie bei Gonaden-intakten Tieren) keinen CPP gegenüber VS zeigen. Eine GDX + T-Gruppe wurde eingeschlossen, um zu bestimmen, ob eine Testosteronbehandlung ein CPP für VS induzieren kann. Die verbleibenden Gruppen waren alle GDX + T und erhielten intraperitoneale Injektionen von Haloperidol (0.05, 0.15 und 0.45 mg / kg) oder Propylenglycol-Vehikel 30 Minuten vor den VS- bzw. No-Stimulus-Konditionierungssitzungen. Haloperidol ist ein starker D2-Antagonist, kann jedoch die D1-, adrenergenen und Sigma-Rezeptoren weniger effektiv binden (NIMH Psychoactive Drug Screening Program, http://pdsp.med.unc.edu/). Die Kontrollgruppen ohne Stimulus, GDX + 0 und GDX + T erhielten vor beiden Konditionierungssitzungen Propylenglycol-Trägerinjektionen 30 min.
Experiment 3: Verändert der Dopaminrezeptorantagonismus allein die Platzpräferenz bei jugendlichen Hamstern?
Dieses Experiment wurde entwickelt, um zu bestimmen, ob die im Experiment 2 verwendeten Dosen von Haloperidol intrinsische aversive Eigenschaften in mit Testosteron behandelten Hamstern hatten, so dass sie eine konditionierte Ortsabneigung (CPA) induzierten. Andernfalls könnte die Prävention von CPP für VS im Experiment 2 auf die Vermeidung der Haloperidol-konditionierten Umgebung zurückzuführen sein. Alle Tiere, die bei P11 oder P12 ankamen, waren GDX + T bei P13, wurden bei P20 vorgetestet und in 2-Kohorten laufen gelassen, die um 1 day gestaffelt waren. Ein ähnliches Konditionierungsparadigma wurde wie das beschriebene verwendet, jedoch wurde Haloperidol in der anfänglich bevorzugten Kammer verabreicht, um die anfänglichen Präferenzen zu verringern, und es wurde kein VS verwendet. Die Bewegung des Bewegungsapparates (Anzahl der Veränderungen der Infrarotstrahlbrüche) und der Ausstoß von Fäkalien während Konditionierungssitzungen wurden ebenfalls als Indikatoren für die physiologischen Wirkungen von Haloperidol quantifiziert.
Unbedingter Anziehungsversuch
Experiment 4: Beeinflusst Dopamin-Rezeptor-Antagonismus die Anziehung von VS bei jugendlichen Hamstern?
Bei diesem Experiment wurde festgestellt, ob Haloperidol die attraktiven Eigenschaften von VS verringert. Tiere, die nach dem Vortest (und vor einer Haloperidol-Exposition) wegen ungenügender Exploration vom Experiment 3 ausgeschlossen wurden, wurden hier verwendet; Daher kamen diese Männchen bei P11-12 an, wurden mit GDX und Testosteron unter P13 behandelt und über 5-Tage an P28-32 getestet. VS wurde von Stimulus-Weibchen 1 einen Tag vor dem ersten Testtag gesammelt, wie beschrieben; VS von ∼14-Weibchen wurden zusammen mit 100 μl Mineralöl in 1 von 5-Eppendorf-Röhrchen gemischt. Die Röhrchen wurden bei 4 ° C gelagert, bis das 1-Röhrchen 30 Minuten vor Testbeginn jeden Tag aufgetaut war. Ein Metallspatel wurde verwendet, um unmittelbar vor dem Test ungefähr 15 ul sauberes Mineralöl oder VS-Gemisch auf einen Objektträger 1 pro Hamster zu schmieren. Ein sauberer und VS-verschmierter Objektträger wurde an den gegenüberliegenden Seiten eines Glasaquariums (5 × 51 × 26 cm) in einem von XB (31.5 × XNUMX × XNUMX cm) gegenüberliegenden Wand etwa XNUMX cm an der Wand geklebt.36, 37). Die Position des Geruchs wurde zwischen den Gruppen und innerhalb eines Tieres ausgeglichen.
An den Tagen 1 und 5 wurde den Tieren Minuten vor dem Test das intraperitoneale Propylenglycol-Vehikel 30 injiziert. An den Tagen 2 bis 4 wurde den Tieren 0.05, 0.15 oder 0.45 mg / kg Haloperidol im Gegengewicht injiziert. Die Tiere blieben bis unmittelbar vor dem Test in ihrem Kolonieraum. Um mit dem Test zu beginnen, wurden die Hamster in die Mitte des Aquariums gestellt, und ihr Verhalten wurde für 5-Minuten live aufgezeichnet und Video aufgezeichnet. Nach Abschluss des Tests wurden die Hamster in ihren Kolonieraum zurückgebracht, die Objektträger entfernt und die Aquarien mit 75% Ethanol gereinigt. Die Zeitdauer, die ein Hamster mit der Untersuchung jedes Objektträgers verbracht hatte, wobei die Nase weniger als 0.5 cm vom Objektträger entfernt war, wurde anhand von Videoaufnahmen durch einen Scorer ermittelt, der sich am Ort der VS-Röhre befindet. Für jedes Tier wurde eine Anziehungspunktzahl (Zeit mit VS - Gleitzeit mit Ölrutsche) berechnet.
statistische Analyse
Um zu bestätigen, dass alle Kontroll- und Versuchsgruppen ähnliche anfängliche Präferenz- und Differenzwerte aufwiesen, wurde eine Einweg-ANOVA verwendet. Um zu beurteilen, ob die Stimuli in den Experimenten 1 bis 3 ein CPP oder CPA induzierten, wurden die Präferenz- und Differenzbewertungen, wie zuvor berichtet, analysiert (7). Änderungen der Präferenz- und Differenzwerte wurden durch Subtrahieren der Vortestmaße von den Testmaßen für jeden Hamster bestimmt. Bei den Kontrolltieren wurden durchschnittliche Änderungsmaße für die Präferenzbewertung und die Differenzbewertung bestimmt, um einen Standard für die nicht bedingte Änderung bereitzustellen. Kontrolländerungsmaße in Präferenz- und Differenzbewertungen wurden dann von den Bewertungen jedes Versuchstiers abgezogen, um jede nicht bedingte Änderung zu korrigieren. Daher sind Kontrollmaßnahmen in den Abbildungen nicht dargestellt. Korrigierte Änderungen der Präferenz- und Differenzwerte wurden dann in 1 Probe verwendet t Tests innerhalb jeder Gruppe, wobei der Wert mit Null verglichen wird, um signifikante Unterschiede zur Zufallspräferenz zu bewerten. Diese statistischen Verfahren ähneln denen früherer Studien, die gepaart verwendet wurden t Tests, um Änderungen der Präferenz- und Differenzwerte innerhalb einer Gruppe zu bestimmen (6, 38-43). Darüber hinaus verringert das Korrigieren von unkonditionierten Änderungen, die bei Kontrolltieren beobachtet werden, die Wahrscheinlichkeit falsch positiver Ergebnisse, da anfängliche Präferenzen für ein äußeres Kompartiment manchmal nach wiederholter gleichwertiger Exposition gegenüber diesen Kammern verringert werden können (6, 7). Es mussten erhebliche Änderungen sowohl bei den Präferenz- als auch bei den Differenzwerten vorgenommen werden, um zu dem Schluss zu gelangen, dass ein CPP erstellt wurde. Um die Auswirkungen von Haloperidol auf die physiologischen Variablen im Experiment 3 zu untersuchen, wurden Proben gepaart t Tests wurden verwendet, um die Bewegung und die Fäkalboliausgabe in den Haloperidol- und Fahrzeugpaar-Kammern innerhalb jeder Haloperidoldosisgruppe zu vergleichen.
Um zu beurteilen, ob der Dopaminrezeptor-Antagonist Haloperidol die unkonditionierte Anziehung von VS in Experiment 4 beeinflusste, wurde eine ANOVA mit wiederholten Messungen verwendet, um die Wirkung der Haloperidoldosis auf den Anziehungswert mit zu testen t Testnachuntersuchungen und Bonferroni-Korrekturen. Zusätzlich 1-Probe t Tests wurden verwendet, um zu bestimmen, ob sich die Präferenz- und Differenzwerte jeder Dosisgruppe signifikant vom Zufall unterschieden, halb oder null. Die Messungen der Fahrzeuginjektionen am ersten und letzten Testtag unterschieden sich nicht und wurden zusammen pro Tier gemittelt. Eine ANOVA mit wiederholten Messungen wurde verwendet, um die Wirkungen des Arzneimittels auf die Anzahl der Linienkreuzungen zu bestimmen, um die Auswirkungen des Arzneimittels auf die Bewegungsaktivität anzuzeigen. In allen Analysen P <05 wurde als signifikant angesehen, und alle statistischen Analysen wurden mit SPSS-Software (PASW Statistics 20; SPSS, eine IBM Company, Chicago, Illinois) durchgeführt.
Ergebnisse
Experiment 1: Sind Hodenhormone für die Bildung eines CPP gegen VS bei erwachsenen Hamstern notwendig?
Langfristige erwachsene GDX-Hamster bildeten keinen CPP für VS (Figure 1). Als Änderung der Präferenz oder Differenz der GDX + 0-Gruppe wurden keine Veränderungen als Ergebnis der Konditionierung mit VS als 1-Probe festgestellt t Tests zeigten, dass weder die korrigierte Präferenzänderung (t(9) = −1.98, NS) oder Differenz (t(9) = 1.19, NS) Scores unterschieden sich signifikant von Null. Im Gegensatz dazu zeigte die GDX + T-Gruppe einen VSP als 1-Weg t Tests zeigten, dass die korrigierte Präferenzänderung (t(9) = 4.06, P <01) und Differenz (t(9) = -4.23, P <01) Die Werte unterschieden sich signifikant von Null. Die Gruppen unterschieden sich nicht in ihrer anfänglichen Präferenzbewertung (F(2,29) = 2.17, NS) oder Differenzpunktzahl (F(2,29) = 1.95, NS). Daher ist eine kürzlich erfolgte Exposition gegenüber Hodenhormonen für VS-induzierte CPP erforderlich.
Experiment 2: Ist die Aktivierung von Testosteron und Dopaminrezeptoren für CPP gegen VS bei jugendlichen Hamstern erforderlich?
Testosteron reichte aus, um ein CPP für VS bei jugendlichen Hamstern zu fördern (Figure 2). Die GDX + T VS-Gruppe, die eine Fahrzeuginjektion erhielt, zeigte einen CPP als 1-Weg an VS t Tests haben gezeigt, dass die korrigierte Präferenzänderung (t(5) = 3.11, P <05) und Differenz (t(5) = -2.77, P <05) Die Werte unterschieden sich signifikant von Null. Die GDX + 0 VS-Gruppe zeigte keine signifikante korrigierte Änderung der Präferenz- oder Differenzbewertung infolge der Konditionierung (t(6) = 0.09 [NS] und t(6) = -1.74 [NS], replizierende Wirkungen, die bei Gonaden-intakten Jungtieren mit ähnlichen Konzentrationen an zirkulierendem Hormon (7). Dopamin-Rezeptor-Antagonismus blockierte außerdem den CPP für VS bei T-behandelten jugendlichen Hamstern (Figure 2). Das CPP wurde bei allen 3-Dosen durch Haloperidol blockiert: Die Gruppen 0.05-, 0.15- und 0.45-mg / kg GDX + T-VS zeigten keine korrigierten Änderungen der Präferenzwerte (t(7) = 0.35 [NS], t(6) = 0.52 [NS] und t(7) = -0.10 [NS] bzw. Differenzwerte (t(7) = −0.44 [NS], t(6) = -0.18 [NS] und t(7) = 0.31 [NS], die sich aufgrund von Konditionierung signifikant von Null unterschieden. Die Gruppen unterschieden sich nicht in ihrer ursprünglichen Präferenzbewertung (F(5,47) = 0.27, NS) oder Differenzpunktzahl (F(5,47) = 0.26, NS).
Experiment 3: Verändert der Dopaminrezeptorantagonismus allein die Platzpräferenz bei jugendlichen Hamstern?
Die niedrigeren 2-Dosen von Haloperidol waren nicht aversiv (Figure 3). Weder die 0.05- noch 0.15-mg / kg-Gruppe wies einen CPA als 1-Weg zu Haloperidol auf t Tests zeigten, dass weder die korrigierte Präferenzänderung (t(7) = -0.23 [NS] und t(8) = 0.55 [NS] bzw. Differenz (t(7) = -0.02 [NS] und t(9) = -0.54 [NS] (Score) unterschieden sich signifikant von Null. Ein CPA für die höchste Dosis Haloperidol wurde festgestellt. Einweg t Tests zeigten, dass sich die korrigierte Änderung des Präferenzwerts signifikant von Null unterschied (t(7) = 2.55, P <05), aber die korrigierte Änderung der Differenzbewertung war nicht (t(7) = -1.88, NS). Die Gruppen unterschieden sich nicht in ihrer ursprünglichen Präferenzbewertung (F(3,32) = 0.01, NS) oder Differenzpunktzahl (F(3,32) = 0.14, NS). Haloperidol hatte nur eine geringe Wirkung auf die Bewegungsaktivität und die Anzahl der FäkalienFigure 4). Gepaarte Stichproben t Tests zeigten, dass die Bewegung bei 0.00-, 0.05-, 0.15- oder 0.45-mg / kg-Dosen (t(8) = −0.26 [NS], t(8) = 0.28, [NS], t(8) = 0.26 [NS] und t(8) = 1.21 [NS]. Die Produktion von Stuhlboli war bei der Dosis von 0.45-mg / kg erhöht (t(8) = -2.67, P <05), jedoch nicht bei Dosen von 0.00, 0.05 oder 0.15 mg / kg (t(8) = −1.10 [NS], t(8) = -0.59 [NS] und t(8) = -1.74 [NS].
Experiment 4: Beeinflusst Dopamin-Rezeptor-Antagonismus die Anziehung von VS bei jugendlichen Hamstern?
Dopamin-Rezeptor-Antagonismus beeinflusste die Anziehung von VS dosisabhängig (Figure 5). Bei der Analyse der wiederholten Messungen wurde ein signifikanter Dosiseffekt im Attraktionswert mit der Greenhouse-Geisser-Korrektur beobachtet. F(1.42,11.38) = 9.802, P <01, so dass im Follow-up t Tests unterschieden sich die Fahrzeugwerte signifikant von den 0.05-, 0.15- und 0.45-mg / kg-Dosiswerten (t(8) = -4.74, -3.46 und -3.80, alle P <01). 1-Stichproben-t-Tests, bei denen die Differenzwerte mit der Zufallspräferenz zwischen den Objektträgern (Null) verglichen wurden, zeigen jedoch, dass die Anziehung zu VS in der 0.15-mg / kg-Gruppe wie in der Fahrzeuggruppe noch intakt war: 0.00- und 0.15- mg / kg Dosisanziehungswerte unterschieden sich signifikant vom Zufall (t(8) = 4.22, P <01 und t(8) = 2.81, P <05), wohingegen sich die Dosiswerte von 0.05 und 0.45 mg / kg nicht vom Zufall unterschieden (t(8) = 1.72 und -0.11, beide NS). Es wurden keine Dosiseffekte auf die Anzahl der Linienkreuzungen durch wiederholte ANOVA-Messungen (F(3,24) = 0.11, NS), Daten nicht gezeigt. Somit verringerte Haloperidol bei einigen Dosierungen die Anziehung an VS signifikant.
Physiologische Maßnahmen
Physiologische Maßnahmen sind in dargestellt Tabelle 1 und bestätigen die Wirksamkeit von Testosteronkapseln zur Steigerung des zirkulierenden Testosterons in beiden Zeitaltern. Gleiche Altersgruppen unterschieden sich nicht im Körpergewicht.
Diskussion
Diese Studien zeigen, dass die Wahrnehmung eines artspezifischen chemosensorischen Stimulus als Belohnung Testosteron-abhängig ist und die Aktivierung von Dopamin-Rezeptoren beinhaltet. Insbesondere haben wir herausgefunden, dass erwachsene männliche GDX-Hamster keinen CPP für VS bilden, wohingegen die Testosteronbehandlung von Jugendlichen ausreichend ist, um ihnen die Bildung eines CPP für VS zu ermöglichen. Darüber hinaus verhinderte der hauptsächlich D2-Rezeptorantagonist Haloperidol die Expression eines CPP gegen VS in mit Testosteron behandelten jugendlichen Hamstern. Wir schließen aus diesen Befunden, dass die Heranreifung der sozialen Informationsverarbeitung im Jugendalter das Ergebnis der pubertären Zunahme des zirkulierenden Testosterons ist, das durch noch nicht identifizierte Einflüsse auf dopaminerge Schaltkreise dazu führt, dass weibliche chemosensorische Stimuli und die mit diesen Reizen verbundenen Umgebungen als lohnend empfunden werden.
Testosteron und soziale Belohnung
Angesichts der Notwendigkeit von Testosteron bei der VS-Belohnung im Erwachsenenalter und der Fähigkeit von Testosteron, die VS-Belohnung bei jugendlichen Tieren zu fördern, vermuten wir, dass 1 die erwachsenenähnlichen Belohnungsreaktionen auf VS normalerweise aufgrund des pubertären Anstiegs des zirkulierenden Testosterons und von 2 auftreten ) Für die VS-Belohnung sind keine weiteren hormonabhängigen oder -unabhängigen Entwicklungsprozesse für Jugendliche erforderlich. Tatsächlich sind organisatorische Wirkungen von Testosteron während der Pubertät für die VS-Belohnung nicht erforderlich, da Tiere, die während der Pubertät die Gonadenhormone beraubt haben und im Erwachsenenalter mit Testosteron behandelt werden, ein robustes CPP gegenüber VS zeigen (35). Die aktivierenden Wirkungen von Testosteron bei VS-CPP spiegeln die in Studien zur Anziehung von VS bei Jugendlichen und Erwachsenen und Verhaltensweisen bei sexuellen Reaktionen, die normalerweise während der Adoleszenz zunehmen, beobachteten (5, 9, 44). Obwohl der Mechanismus, durch den Testosteron Belohnungsreaktionen auf VS erleichtert, nicht spezifisch identifiziert wurde, schlagen wir vor, dass es den dopaminergen Tonus über die Aktivierung des D2-Rezeptors fördert.
Dopamin und soziale Belohnung
Unsere Studie zeigt eine Rolle für die Aktivierung des D2-Rezeptors bei der positiven Interpretation von VS, da der hauptsächlich D2-Rezeptorantagonist Haloperidol das CPP gegen VS blockierte. Diese Blockade ist auf eine Verringerung der attraktiven und lohnenden Eigenschaften von VS zurückzuführen, wie der unkonditionierte Anziehungstest zeigt. Obwohl diese Effekte theoretisch auf eine Haloperidol-induzierte Verringerung der Geruchsfähigkeit zurückzuführen sind (45) Wurde gezeigt, dass die Aktivierung des D2-Rezeptors die Geruchsempfindlichkeit und -diskriminierung verringert (46-48). In Pilotstudien waren Hamster, die selbst mit der höchsten Dosis Haloperidol exponiert waren, jedoch weiterhin in der Lage, riechende Hinweise auf Nahrungsmittel zu finden (49). Darüber hinaus war die Blockade eines CPP nicht auf aversive Eigenschaften von Haloperidol zurückzuführen, die das Tier veranlassten, das mit Haloperidol assoziierte CPP-Kompartiment zu vermeiden, da das Experiment 3 zeigte, dass die niedrigeren 2-Dosen von Haloperidol, 0.05 und 0.15 mg / kg nicht negativ waren. Außerdem beeinflusste Haloperidol die Bewegung nicht und beeinflusste die Fäkalboliausgabe nur bei der höchsten Dosis. Weil die Produktion von Fäkalien boli klassisch als Indikator für Angst und Abneigung verwendet wurde (50), liegen diese Befunde parallel zur Bildung einer CPA für die höchste Dosis von Haloperidol, auch wenn die Aktivierung des D2-Rezeptors die Darmmotilität im enterischen Nervensystem hemmt (51). Zusammengenommen ist es unwahrscheinlich, dass Haloperidol die sensorische Erkennung von VS beeinträchtigt oder dass es bei den in dieser Studie verwendeten niedrigeren Dosen an und für sich aversiv ist. Wir schließen daraus, dass die Aktivierung des D2-Rezeptors erforderlich ist, damit VS als lohnend empfunden wird.
Dopamin war zuvor an mehreren Aspekten des Sexualverhaltens beteiligt, einschließlich antizipatorischem oder appetitlichem Verhalten (52), kopulatorisches oder konsumierendes Verhalten (53) und die verstärkten Reaktionen auf sexuelle Interaktion (23). Außerdem ist die dopaminerge Wirkung an D2-Rezeptoren wahrscheinlich wichtig, um soziosexuelle Reize mit Umwelt- oder anderen Hinweisen zu verknüpfen. Niedrige systemische Dosen eines unspezifischen Dopamin-Antagonisten-Blocks konditionierte Partnerpräferenz bei weiblichen Ratten (54) und ein D2-Agonist während des Zusammenlebens mit einem parfümierten gleichgeschlechtlichen Partner induziert bei männlichen Ratten eine gleichgeschlechtliche Partnerpräferenz für ähnlich duftende Männer (55). Die Arbeit in monogamen Prärie-Wühlmäusen unterstützt die Bedeutung des D2-Rezeptors für die Zuordnung der sexuellen Belohnung mit Stimuli oder Individuen als systemische Injektionen von D2, nicht jedoch D1.56). Die aktuelle Studie unterstützt die Rolle der D2-Rezeptoraktivierung bei der Verstärkung der Reaktionen auf unkonditionierte soziale Signale bei sexuell naiven Tieren und Parallelen zu den Auswirkungen von Haloperidol bei der Verringerung der Motivation für primäre visuelle, auditive und chemosensorische Signale von weiblichen Ratten (57).
Denn wir haben festgestellt, dass mehrere Dopamin-empfindliche Gehirnregionen, einschließlich Amygdala, MPOA und Acb, an Verhaltensreaktionen auf VS beteiligt sind (7, 18) wurde systemisch eingegriffen, um Dopaminrezeptoren an mehreren möglichen Wirkorten zu antagonisieren. Obwohl die Wirkungsorte von Dopamin nicht aus dieser Studie bestimmt werden können, gibt es mehrere wahrscheinliche Kandidaten. Dopamin-Agonisten und -Antagonisten für MPOA erleichtern bzw. reduzieren die Durchführung des Sexualverhaltens bei männlichen und weiblichen Ratten (58-61). Darüber hinaus ist die MPOA mit vorwegnehmenden sexuellen Verhaltensweisen und weiblichen Präferenzen verbunden (62, 63). Das mesolimbische System scheint nicht an der Durchführung von Kopulationsverhalten beteiligt zu sein, mit Ausnahme der allgemeinen motorischen Fähigkeiten (63, 64). Die dopaminerge Wirkung des Acb kann jedoch an antizipatorischem Sexualverhalten beteiligt sein, z. B. bei erhöhter Bewegungsaktivität und Erektionen als Reaktion auf weibliche Reize, unabhängig von motorischen Effekten (62, 65). Darüber hinaus ist der Acb in Paarbindung und Mate-Cue-Assoziation wichtig, wie die Arbeit in Wühlmäusen belegt (66, 67). Daher kann die Dopaminwirkung in den MPOA-, Acb- oder beiden Regionen für CPP bis VS wichtig sein.
Testosteronmodulation von dopaminergen Systemen
Frühere Forschungen zeigen Pubertät-bedingte Veränderungen des Dopamingehalts, der Transporter, der Rezeptoren und der synaptischen Reaktionen im Acb (68-73). Ob diese Veränderungen von dem pubertären Anstieg des Testosterons abhängig sind, wurde nicht untersucht, mit der bemerkenswerten Ausnahme, dass das jugendliche Muster der anfänglichen Überproduktion und des anschließenden Beschneidens der D1- und D2-Rezeptoren in der Ratte Acb unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Gonadenhormonen auftritt (74). Obwohl Entwicklungsänderungen bei MPOA-Dopamin bei weiblichen Nagetieren gut untersucht wurden (75) ist weniger bekannt über jugendliche Veränderungen des dopaminergen Tonus bei der männlichen MPOA. Die Hormonempfindlichkeit der MPOA für Erwachsene ist jedoch gut etabliert. Mehrere Studien haben gezeigt, dass eine langfristige (2 – 8 wk) Gonadektomie zu einer Erhöhung verschiedener Messungen des dopaminergen Tonus in der MPOA führt, einschließlich des Gewebegehalts und der Amphetamin-induzierten Dopaminfreisetzung, aber einer Abnahme des extrazellulären Dopamins bei Ratten in Ruhe (27, 76-79). Wichtig ist, dass dopaminerge MPOA-Reaktionen auf weibliche Stimuli bei erwachsenen männlichen Ratten in ähnlicher Weise durch Testosteron moduliert werden (11, 28). Obwohl die Wirkungen der Kastration im ventralen Striatum weniger konsistent sind als im MPOA, verringert die 28 d-Gonadektomie im Allgemeinen die Dopamin- und DOPAC-Konzentrationen im Acb-Gewebe (27, 80, 81). Es ist daher plausibel, dass der normative Anstieg des zirkulierenden Testosterons während der Adoleszenz die Freisetzung von Dopaminergen als Reaktion auf VS, in MPOA, Acb oder in beiden fördert, wodurch die VS-Belohnung gefördert wird. Viele dieser Studien wurden jedoch an erwachsenen Tieren durchgeführt, und es bedarf weiterer Anstrengungen, um diese Hypothese bei der Entwicklung von Gehirnen zu bestätigen, da die Auswirkungen der Testosteron-Exposition bei jugendlichen Tieren von denen bei Erwachsenen abweichen können (34).
Zusammengenommen zeigen diese Studien die Bedeutung von Testosteron und Dopamin für die Belohnung von Reaktionen auf einen unbedingten sozialen Stimulus. Sowohl das Testosteron- als auch das Dopaminsystem reifen im Jugendalter, wenn die lohnende Qualität von VS typischerweise erreicht wird. Es sollte beachtet werden, dass der dopaminerge Kreislauf bei jungen Tieren zur Vermittlung von CPP an VS funktionieren könnte, dass jedoch die testosteronabhängige Aktivierung einiger anderer neuronaler Schaltkreise für die VS-Belohnung erforderlich ist. Die sparsamste Erklärung in Anbetracht der unterstützenden Beweise ist jedoch, dass die Testosteronbehandlung bei jungen Tieren die normative Erhöhung des pubertären Testosterons nachahmt, was wiederum das dopaminerge System beeinflusst, um eine VS-Belohnung zu ermöglichen.
Anerkennungen
Die Autoren danken Jane Venier, Andrew Kneynsberg, Elaine Sinclair, Susie Sonnenschein, Joshua Paasewe, Jennifer Lampen und Shannon O'Connell für ihre vielen Stunden Hilfe bei der CPP. Darüber hinaus schätzen die Autoren das hilfreiche Feedback von Kayla De Lorme und Maggie Mohr zum experimentellen Design und Schreiben.
Diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health-Stipendien R01-MH068764 (an CS), T32-MH070343 (an MB) und T32-NS44928 (an MB) unterstützt.
Offenlegungszusammenfassung: Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Fußnoten
Abkürzungen:
- Acb
- Nucleus accumbens
- CPA
- bedingte Platzvermeidung
- CPP
- konditionierte Platzpräferenz
- GDX
- gonadektomiert
- MPOA
- medialer preoptischer Bereich
- VS
- Vaginalsekrete.
Referenzen