Neurobiologische Mechanismen der sozialen Bindung und Paarbindung (2015)

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Abstrakt

Einleitung

Die Beziehungen, die wir zu Familie, Freunden und romantischen Partnern eingehen, sind ein wesentlicher Bestandteil der Organisation und Funktion der menschlichen Gesellschaft. Obwohl diese Bindungen komplex sind, umfassen sie komponentenübergreifende Komponentenprozesse. Eine ausgezeichnete Gelegenheit, um die neurobiologischen Grundlagen sozialer Bindungen zu untersuchen, ist die unabhängige Entwicklung des Paarbindungsverhaltens zwischen den Taxa. Während sexuelle Promiskuität die dominierende Paarungsstrategie bei Tieren ist (gezeigt durch 95 – 97% der Säugetiere), haben sich sozial monogame Paarungsstrategien in verschiedenen Abstammungslinien entwickelt, darunter Wirbellose, Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere. Diese Systeme zeichnen sich durch dauerhafte, oft lebenslange, selektive soziale Bindungen zwischen den Paarungspartnern aus, wenn auch nicht immer sexuelle Exklusivität. Die zugrunde liegende Neurobiologie dieser Paarbindungen ist Gegenstand dieser Überprüfung.

Untersuchung der Paarbindung

Die stärksten Möglichkeiten zur Untersuchung der Verhaltensbiologie liegen in folgenden Bereichen: Erstens phylogenetisch entfernte Arten, die konvergentes Verhalten zeigen, zweitens eng verwandte Arten, die auffallend abweichendes Verhalten zeigen, und drittens einzelne Arten, die ein hohes Maß an intraspezifischem Verhalten aufweisen. In diesem Kontext können vergleichende Ansätze die Identifizierung neurobiologischer, genetischer, entwicklungsbezogener und evolutionärer Faktoren beschleunigen, die dem fraglichen Verhalten zugrunde liegen [1]. Ein Großteil unseres Verständnisses der Neurobiologie der Paarbindung stammt aus vergleichenden Ansätzen in allen drei Kontexten, insbesondere durch Untersuchungen der Präriegewölbe. Microtus Ochrogaster. Die Neurobiologie der Paarbindung in Präriewühlmäusen wird ein primärer, jedoch nicht ausschließlicher Schwerpunkt dieser Überprüfung sein.

Die Gattung Mikrotus umfasst viele Arten mit verschiedenen sozialen Organisationen. Prärie-Wühlmäuse zeigen sozial monogames Verhalten sowie eine biparentale Betreuung von Nachkommen, selektive Aggression gegenüber Fremden mit Fremdgeschlecht und depressives Verhalten nach Partnerverlust [2 •,3]. Prärie-Wühlmäuse zeigen auch ein hohes Maß an intraspezifischen Variationen in diesen Verhaltensweisen. Zum Beispiel können sowohl Männer als auch Frauen promiskuitive "wandernde" Phänotypen aufweisen.

Die Befragung der Paarbindung im Labor wurde durch eine Reihe von Experimenten mit dem Partner-Präferenz-Test eingeleitet, bei dem ein Proband seine Zeit mit seinem bekannten Paarungspartner, einem neuartigen sexuell aufnahmefähigen Individuum oder isoliert in einer "neutralen" Zone verbringen kann [4]. Diese Experimente zeigten, dass Präriewühlmäuse - im Gegensatz zu promiskuitiven Montan- oder Wiesenmäusen - sich nach nur 24-Stunden Kohabierung mit einem Partner in der Nähe ihres Partners befinden. Diese "Partnerpräferenzen" wurden zu einer Labormessgröße für die Paarbindungsbildung, und neurobiologische Manipulationen innerhalb dieses Paradigmas haben einzigartige molekulare Merkmale des Prärie-Vole-Gehirns identifiziert, die eine selektive soziale Bindung vermitteln.

Soziale Neuropeptide in Paarbindung

Die sozialen Neuropeptide Oxytocin (OT) und Vasopressin (AVP) haben eine tief konservierte Rolle bei der Regulierung des soziosexuellen Verhaltens in den Wirbellosen und Wirbeltieren, einschließlich des Menschen, erhalten [5]. Bei Säugetieren ist die neuroanatomische Organisation von OT-produzierenden und AVP-produzierenden Neuronen und deren axonalen Projektionen im gesamten Gehirn weitgehend erhalten, während die Verteilungen ihrer Zielrezeptoren - Oxytocin-Rezeptor (OTR) und Arginin-Vasopressin-Rezeptor 1a (AVPR1a) - variieren sowohl innerhalb als auch über Arten hinweg6,7]. Es wird angenommen, dass die evolutionäre Plastizität in diesen Systemen zu der in der Natur beobachteten vielfältigen Sozialität beigetragen hat.7-9].

Die Verteilung von OTR und AVPR1a im Prärie-Vole-Gehirn unterscheidet sich erheblich von eng verwandten promiskuitiven Arten, wobei die Unterschiede in spezifischen mesolimbischen Belohnungsbereichen konzentriert sind, einschließlich präfrontaler Kortex (PFC), Nucleus accumbens (NAcc), ventrales Pallidum (VP) und laterales Septum ( LS) [10]. In Präriewühlmäusen verhindert die Blockade von OTR oder AVPR1a in diesen Bereichen während des Zusammenlebens - insbesondere die OTR-Blockade in der NAcc- oder PFC- oder AVPR1a-Blockade in der LS oder VP - Paarbindung10].

Vergleichende Analysen von vier Mikrotin Die Spezies fand heraus, dass monogame Prärie- und Kiefernwühlmäuse eine höhere AVPR1a-Expression im VP aufweisen, im Vergleich zu promiskuitiven Montan- und Wiesenmäusen, was darauf hindeutet, dass eine erhöhte AVPR1a-Expression im VP ein Mechanismus sein kann, der zur Evolution der Paarbindung beiträgt Microtines [10]. Zur Unterstützung dieser Hypothese induziert die Überexpression von AVPR1a im VP von promiskuitiven Wiesenvölkern die Paarbindung, und der RNA-Knockdown von AVPR1a im VP von Prärievölkern hemmt die Paarbindung [11 •]. Allerdings haben sowohl monogame als auch nicht-monogame Hirschmäuse eine hohe AVPR1a-Expression in der VP [12], was darauf hindeutet, dass mehrere Mechanismen zur Entwicklung von monogamen Paarungsstrategien bei Nagetieren beitragen; Die Möglichkeit, dass eine hohe AVPR1a-Expression im VP ein notwendiges Merkmal für die Entwicklung der Monogamie ist, erfordert jedoch weitere vergleichende Untersuchungen.

Wie Präriewühlmäuse haben monogame Marmosets eine erhöhte OTR-Dichte im NAcc, während monogame kupferartige Titi-Affen AVPR1a in diesem Bereich erhöht haben [13,14 ••]. Analysen von menschlichem Gewebe haben für OTR und AVPR1a promiskuitive Liganden verwendet [15], haben jedoch hohe Dichten im VP [16]. Es ist wichtig, menschliches Gewebe unter Verwendung empfindlicherer und selektiverer Techniken erneut zu analysieren. Nach unserem besten Wissen hat jedoch jede bisher untersuchte, sozial monogame Spezies einen hohen OTR- und / oder AVPR1a-Ausdruck in der NAcc-VP-Schaltung gezeigt. Diese Daten fördern weitere Forschungen zur neuropeptidergen Regulierung dieses Kreislaufs in der Entwicklung der sozialen Bindung.

OT und AVP modulieren das Bindungsverhalten in verschiedenen Linien [17]. Blockade von OTR- und AVPR1a-Homologen in monogamen Buntbarschfischen reduziert das affektive Verhalten während der Bindungsbildung [18] und die exogene OT-Abgabe fördert das assoziative Verhalten gegenüber Artgenossen und menschlichen Partnern bei Hunden [19]. Das OTR-Homolog vermittelt Paarbindungsverhalten bei monogamen Zebrafinken [20,21 •,22]. OT und AVP regulieren das Paarbindungsverhalten in Marmosets bzw. kupferartigen Titi-Affen [23-25]. Menschen zeigen eine Reihe von Paarbindungsverhalten und OXTR und AVPR1A Genvarianten sind mit dem Beziehungsstatus verbunden [26,27]; Plasma-OT-Spiegel sagen zukünftige Erfolgsraten in romantischen Beziehungen voraus [28]; und bei romantisch gebundenen Männern erhöht die intranasale OT die NAcc-Aktivität, während sie das Gesicht eines Partners betrachtet und die bevorzugte interpersonelle Distanz zu unbekannten Frauen erhöht.29 ••,30].

Mesolimbic Dopaminsystem in Paarbildung

Alle Nervensysteme stehen vor der Herausforderung, eine ununterbrochene Flut multimodaler sensorischer Informationen in erlernte Assoziationen zu filtern, umzuwandeln und zu aktualisieren, die das adaptive Verhalten lenken.8]. ichBei den Wirbeltieren ist das mesolimbische Belohnungssystem - das zum Teil Verbindungen zwischen dem ventralen Tegmentalbereich (VTA), PFC, NAcc, VP und LS umfasst - ein evolutionär konserviertes neuronales System, das diesen Prozess durch Motivation zur Belohnung und Vermeidung von Abneigung erleichtert. und indem man den Ergebnissen, die mit diesen Ergebnissen verbunden sind, Bedeutung verleihen. Die Wirkung von Dopamin (DA) innerhalb dieses Systems ist für diese Funktionen kritisch [31].

Das mesolimbische DA-System ist für die Paarbindung unerlässlich. Die Partnerpräferenzbildung wird durch Paarung erleichtert, wodurch die DA-Freisetzung und der Umsatz im NAcc erhöht werden[10]. DEine Aktion an einem seiner Zielrezeptoren, D2R, im NAcc ist für die Bindungsbildung notwendig [10]. Nach der Bindung wird ein zweiter DA-Rezeptor, D1R, im NAcc hochreguliert und ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Bindung, indem er Aggressionen gegenüber Fremden mit Fremdgeschlecht vermittelt [32].

Erhöhte D1R: Das D2R-Signalverhältnis im ventralen Striatum wurde auch mit Drogensucht und Missbrauch in Verbindung gebracht [33]. Bei Mäusen erhöht die wiederholte Verabreichung von Kokain das Verhältnis der D1R: D2R-Expression im NAcc, und diese Reorganisation vermittelt die nachfolgende Verhaltensplastizität. Wie erwähnt, erhöht das Pair-Bonding in Prärievölkern das Verhältnis der D1R: D2R-Expression in der NAcc, und diese Reorganisation vermittelt nachfolgende Verhaltensplastizität [32]. Diese Daten haben zu der Hypothese beigetragen, dass Paaranleihen soziale Abhängigkeiten zwischen Paarungspartnern darstellen, die zum Teil durch Organisation und Plastizität von mesolimbischen DA-Pfaden vermittelt werden [33]. Studien im Zebrafinken und im kupferartigen Titi-Affen haben ebenfalls eine Reorganisation in mesolimbischen Belohnungsbereichen nach der Bildung von Bindungen berichtet, was darauf hindeutet, dass die neuronale Plastizität in diesen Bahnen ein evolutionär konserviertes Merkmal der Paarbindung zwischen den Spezies sein kann.34,35].

Komponentenprozesse und andere Systeme in Paarbildung

Zahlreiche Bauteilprozesse tragen zum Pair Bonding bei. Die anfängliche soziale Interaktion hängt von der Toleranz gegenüber sozialer Nähe, dem sozialen Ansatz und der Hemmung des Vermeidungs- / Ablehnungsverhaltens ab. Wenn Partner miteinander interagieren, tragen Verbundverhalten, soziale Anerkennung und Belohnungssysteme zur Bildung der Bindung bei. Nach der Bindung erleichtern die soziale Pufferung, die Kameradschaftswache, der negative Einfluss während der Trennung und das sozio-räumliche Gedächtnis die Bindung.

Mikrotin Arten variieren in sozialer Toleranz und Zugehörigkeit, möglicherweise auch aufgrund von Unterschieden in der mesolimbischen D1R-Organisation. In Prärie-Wühlmäusen, die niedrige Basiswerte für NAcc D1R aufweisen, vermittelt die bindungsinduzierte Hochregulierung von NAcc D1R eine drastische Verhaltensänderung in Richtung zu Gegengeschlechtlichen Fremden (von Zugehörigkeit zu Vermeidung / Ablehnung) und selektiver NAcc D1R Aktivierung während des Zusammenlebens hemmt die Bindung10]. In Wiesenmäusen, die höhere Basislinien-NAcc-D1R-Dichten aufweisen und weniger anteilig und selektiv NAcc-D1R sind Blockade steigert das Angehörigkeitsverhalten [10]. In Zebrafinken korreliert die Aktivierung mesolimbischer DA-Systeme mit Annäherung, Vermeidung und assoziativem Verhalten während der sozialen Interaktion zwischen Männern und Frauen [36], was darauf hindeutet, dass mesolimbische DA-Pfade soziale Toleranz und Zugehörigkeit zwischen den Arten beeinflussen können.

Paarbindung hängt auch von der sozialen Erkennung ab, einem neuronalen Prozess, der bei Mäusen olfaktorisch ist und auf OT- und AVP-Signalisierung beruht. OTRs werden bei Nagetieren durch olfaktorische Verarbeitungskerne verteilt, während bei Primaten - bei denen Vorsprechen und Sehen dominierende sensorische Modalitäten sind - OTRs in Bereichen ausgedrückt werden, die für die visuelle und auditive Aufmerksamkeit und Verarbeitung kritisch sind, was darauf hindeutet, dass OT-Signalisierung Aspekte der sensorischen Verarbeitung über modulieren kann Arten, obwohl die besonderen Modalitäten variieren können [13,14 ••,37]. In Übereinstimmung mit dieser Hypothese stehen menschliche Polymorphismen in OXTR Vorhersage der Fähigkeit, Gesichter zu erkennen, was darauf hindeutet, dass die Rolle von OT bei der sozialen Anerkennung zwischen Nagetieren und Menschen über sensorische Modalitäten hinweg erhalten bleiben kann.38 ••].

Zusätzliche neuronale Systeme vermitteln zusätzliche Komponenten der Bindungsbildung und -erhaltung. Opioidsignalisierung ist wichtig während des Belohnungslernens und reguliert die Bildung und Aufrechterhaltung von Paaranleihen in Präriewühlmäusen, möglicherweise durch Vermittlung positiver Hedoniken während der Ausbildung und negativer Hedoniken während der Wartunge [39 •,40]. Das Corticotrophin-Releasing-Factor (CRF) -System vermittelt die Paarbindungsbildung und das depressive Verhalten nach Partnerabtrennung / -verlust [3,41]. Soziale Pufferung erleichtert die Aufrechterhaltung von Anleihen; In Prärie-Wühlmäusen verringert die OT-Freisetzung in Gegenwart des Partners nach einer anstrengenden Erfahrung den Stresshormonspiegel und das angstähnliche Verhalten [42 •]. In der Natur hängt die Aufrechterhaltung der Anleihen davon ab, dass das geografische Gebiet des Partners genau abgerufen wird. Kürzlich durchgeführte Feldstudien haben gezeigt, dass OTR- und AVPR1a-Bindungsdichten in räumlichen Navigations- / Speicherbereichen die Raumnutzung, die Paarungsstrategie („Bewohner“ oder „Wanderer“) und den Fortpflanzungserfolg in Präriewühlmäusen vorhersagen, möglicherweise durch Erleichterung der Integration sozialer Informationen (z. B. Territorien) Partner, reproduktive Wettbewerber und / oder Fortpflanzungsmöglichkeiten) in räumliche Karten [43,44,45 •].

Andere Formen selektiver sozialer Bindung (z. B. mütterliche Bindungen) erfordern viele der gleichen neuronalen Substrate und Komponentenprozesse - insbesondere OT, DA, CRF, Opioide und soziale Anerkennung - als selektive Bindungen zwischen Partnern[17]. In der Tat wird angenommen, dass die Bindung von Säugerpaaren sich entwickeln kann, indem evolutionär alte mütterliche Bindungssysteme während der soziosexuellen Interaktion rekrutiert werden, um eine selektive Bindung mit dem Paarungspartner herzustellen [46,47].

Erfahrung und Paarung

In Prärie-Wühlmäusen kann sich das soziale Umfeld eines frühen Lebens ebenso wie der Mensch auf die Bindung Erwachsener Paare auswirken.48], ein Phänomen, das durch neuroplastische Veränderungen in für Bindungen kritischen Systemen vermittelt werden kann. In Übereinstimmung mit dieser Idee erleichtert die frühzeitige Stimulation des Melanocortin-Rezeptorsystems (MCR), das mit Neuropeptid- und Belohnungssystemen interagiert, die Bildung von Paarbindungen im Erwachsenenalter [49]. ichIm Gegensatz dazu beeinträchtigt die selektive D1R-Aktivierung bei Neugeborenen die Bindung von Erwachsenen [50]. Interessanterweise wurde festgestellt, dass die chronische neonatale Gabe von intranasalem OT bei einigen Dosierungen die Bindung in erwachsenen männlichen Präriewühlungen beeinträchtigt [51]; Die Verbesserung der NAcc-OTR-Expression bei Frauen vor der Pubertät erleichtert jedoch die Bindung von Erwachsenen.52] Und Die väterliche Benachteiligung im frühen Leben (eine Manipulation, die wahrscheinlich die OT-Signalgebung verringert) beeinträchtigt die Bindung in erwachsenen Prärie- und Mandarin-Wühlmäusen [48,53]. Diese Daten ermutigen zur weiteren Erforschung der Rolle von Erfahrungen im frühen Leben und von OT-Signalgebung in der sozialen Funktion von Erwachsenen. Interessanterweise erhöht die Blockierung der Histon-Deacetylierung während der Co-Habitation die NAcc-OTR- und AVPR1a-Expression und erleichtert die Paarbindung in Prärie-Wühlmäusen. Dies legt den Schluss nahe, dass die epigenetische Modifikation ein Mechanismus ist, durch den die neuronalen Systeme durch das Verhalten moduliert werden können.54].

Wie beim Menschen beeinträchtigen Drogenmissbrauch die Fähigkeit, in Präriewühlmäusen soziale Bindungen zu bilden, vermutlich aufgrund plastischer Veränderungen in den zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreisen. In Prärie-Wühlmäusen hemmt die durch Amphetamin induzierte Hochregulierung von D1R die Bindung. Nach dem Bonden wird D1R hochreguliert und vermittelt eine Abnahme des Belohnungswerts von Amphetaminen (faszinierend, ein Phänomen, das durch OT-Behandlung umgekehrt wird) [55-57]. Interessanterweise hemmt der freiwillige Alkoholkonsum die Bindung in männlichen, aber nicht weiblichen Präriewühlmäusen, und die Erleichterung und Hemmung des Alkoholkonsums findet in gleichgeschlechtlichen, nicht jedoch in männlich-weiblichen Paaren statt [58,59].

Danksagung

Fußnoten

Referenzen und empfohlenes Lesen