Tracey J. Shors , Krishna Tobόn , Gina DiFeo , Demetrius M. Durham & Han Yan M. Chang
Wissenschaftliche Berichte 6, Artikelnummer: 18960 (2016)
doi: 10.1038 / srep18960 ·
Abstrakt
Sexuelle Aggression kann Prozesse im Zusammenhang mit Lernen unterbrechen, wenn Frauen von der Pubertät in das junge Erwachsenenalter kommen. Um diese Erfahrungen in Laborstudien zu modellieren, haben wir SCAR entwickelt, das für Sexual Conspecific Aggressive Response steht. Während der Pubertät wird eine Nagetier-Frau täglich für 30-min mit einem sexuell erfahrenen erwachsenen Mann gepaart. Während der SCAR-Erfahrung verfolgt das Männchen die anogenitale Region des Weibchens, während sie aus den Nadeln entweicht.
Konzentrationen des Stresshormons Corticosteron waren während und nach der Erfahrung signifikant erhöht. Darüber hinaus zeigten Frauen, die während der Pubertät dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren, während des Trainings mit einer assoziativen Lernaufgabe keine gute Leistung und lernten auch nicht gut, mütterliches Verhalten während der Sensibilisierung der Mutter auszudrücken. Die meisten Weibchen, die dem erwachsenen Männchen ausgesetzt waren, lernten im Laufe der 17-Tage nicht, sich um Nachkommen zu kümmern. Schließlich behielten Frauen, die kein mütterliches Verhalten zeigten, weniger neu erzeugte Zellen in ihrem Hippocampus, während jene, die mütterliches Verhalten ausdrückten, mehr Zellen zurückbehalten, von denen die meisten innerhalb von Wochen zu Neuronen differenzieren würden. Zusammen unterstützen diese Daten SCAR als nützliches Labormodell für die Untersuchung der möglichen Konsequenzen von sexueller Aggression und Trauma für das weibliche Gehirn während der Pubertät und des jungen Erwachsenenalters.
Einleitung
Dreißig Prozent der Frauen weltweit erleiden in ihrem Leben körperliche oder sexuelle Gewalt1und jugendliche Mädchen sind viel häufiger als die allgemeine Bevölkerung Opfer von Vergewaltigung, versuchten Vergewaltigungen oder sexuellen Übergriffen2. Fast jede vierte Studentin erlebt sexuelle Aggression und Gewalt während der Universität, am häufigsten bei Erstsemestern und Studenten im zweiten Studienjahr3. Darüber hinaus sind Personen mit psychischen Erkrankungen, insbesondere solche, die arm und obdachlos sind, besonders anfällig für sexuelle Aggression und Gewalt, während sie auf der Straße leben4,5. Unabhängig davon, wann oder wo, sexuelle Aggression und Missbrauch ist eine der stressvollsten und traumatischsten Lebenserfahrungen und trägt oft zur Entstehung von negativen Affekten, Ängsten, Lerndefiziten und Depressionen im Erwachsenenalter bei6,7,8. Trotz des unbestreitbaren Zusammenhangs zwischen sexuellem Trauma bei Frauen und psychischen Störungen wissen wir wenig darüber, wie sexuelle Aggression und damit verbundene Erfahrungen das weibliche Gehirn verändern. Einer der Gründe dafür ist, dass es kein etabliertes Tiermodell gibt, um die Folgen von sexuellem Trauma auf Verhalten und neuronale Funktion bei Frauen zu untersuchen.
Die meisten Stressmodelle in Laborstudien beruhen auf der Exposition gegenüber Stress, Stress oder aversiven Schocks, die nicht notwendigerweise die Arten und Arten von Stressfaktoren widerspiegeln, die junge Frauen im wirklichen Leben erfahren. Dennoch haben wir mit Hilfe dieser und ähnlicher Modelle zahlreiche Studien veröffentlicht, die zeigen, dass weibliche Nagetiere sehr unterschiedlich auf männliche Stressfaktoren reagieren9. Zum Beispiel ist das assoziative Lernen einer klassisch bedingten antizipatorischen Reaktion nach Exposition gegenüber einem Laborstressor bei männlichen Nagetieren verstärkt, bei Frauen jedoch stark beeinträchtigt10,11. Diese Lerndefizite bei Frauen gingen mit einer Abnahme der Dichte der synaptischen Stacheln im Hippocampus einher. Die Lerndefizite bei Frauen als Folge von Stress hängen von der neuronalen Aktivität in einer Anzahl von Gehirnregionen ab, am bemerkenswertesten sind der Hippocampus, die Amygdala und die prälimbische Region des präfrontalen Kortex12,13.
Es wird oft angenommen, dass die Auswirkungen von Stresslernen und neuronaler Funktion bei Versuchstieren Veränderungen widerspiegeln, die bei Frauen auftreten können, die stressige Lebensereignisse haben. Eine Erfahrung, die Frauen und Frauen vieler Spezies häufig passiert, ist sexuelle Aggression, und wie bereits erwähnt, können diese aversiven Erfahrungen bei Frauen zu psychischen Gesundheitsproblemen sowie ablenkenden Gedanken und Grübeleien über die Vergangenheit führen, die ihre Fähigkeiten zum Lernen und Konzentrieren verhindern. Selbst für Frauen, die keine psychischen Erkrankungen entwickeln, hinterlassen sexuell-traumatische Erlebnisse einen bleibenden Eindruck auf ihr Leben, vermutlich durch Veränderungen neuronaler Prozesse in Bezug auf Lernen und Gedächtnis. Wenn wir die notwendigen und ausreichenden neuronalen und Verhaltensmechanismen, die im weiblichen Gehirn während der sexuellen Aggression aktiviert werden, vollständig verstehen wollen, müssen wir ein Labormodell entwickeln. Um diesen Bedarf zu decken, entwickelten wir ein Tiermodell, das im Folgenden als sexuell-spezifische Aggressive Reaktion (SCAR) bezeichnet wird. Im SCAR-Modell Wir konzentrierten uns auf die Frau, als sie von der Pubertät in das junge Erwachsenenalter übergeht, weil dies der Zeitraum ist, in dem Frauen am ehesten sexuell aggressiven erwachsenen Männern begegnen. WDiese Zeitspanne haben wir auch aus praktischen Gründen gewählt; die pubertierende weibliche Ratte ist nicht vollständig zur Kopulation und / oder Reproduktion fähig, da der Vaginalkanal nicht vollständig offen ist und / oder der Östruszyklus nicht vollständig entwickelt ist. Daher werden Interaktionen mit einem erwachsenen Männchen keine Nachkommen erzeugen. Um eine neuartige Begegnung mit einem erwachsenen Mann nachzuahmen, wurde eine pubertierende weibliche Sprague-Dawley-Ratte (postnataler Tag 35) einer sexuell erfahrenen erwachsenen männlichen Ratte für 30-min in einem anderen Kontext als ihren eigenen Hauskäfigen ausgesetzt. Die Begegnungen wurden aufgezeichnet, um Verhaltensweisen im Zusammenhang mit Aggression und Rezeption zu bewerten. Die erwachsenen Männchen wurden nicht zur Aggression ausgewählt, sondern waren sexuell erfahrene Züchter aus einer etablierten Kolonie. Während der Experimente wurde die junge Frau zwei verschiedenen erwachsenen Männchen ausgesetzt, eine nach der anderen, abwechselnd jeden zweiten Tag, während der Pubertät.
In den folgenden Experimenten beschreiben wir die Verhaltensweisen, die während der Interaktionen aufgetreten sind, und berichten über die Konsequenzen dieser Interaktionen. Bei diesen ersten Studien haben wir uns auf die physiologische Stressreaktion konzentriert, da es wichtig ist, festzustellen, dass die Erfahrung für das weibliche Nagetier belastend ist. Die Konzentrationen des Stresshormons Corticosteron wurden gemessen, weil seine Anhebung die Aktivierung der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden (HPA) -Achse, der primären Stressantwort bei Säugern, anzeigt. Als nächstes untersuchten wir die Auswirkungen der SCAR-Erfahrung auf das Lernen. Wir wählten die klassisch konditionierte Eyeblink-Antwort, weil die Exposition gegenüber Standardlabor-Stressoren diese Art des Lernens bei erwachsenen Frauen, wie oben erwähnt, stört. Wir haben uns auch für diese Aufgabe entschieden, weil diese Art des Lernens ebenfalls durch die Exposition gegenüber einem erwachsenen Mann gestört wird14. Wenn daher die SCAR-Erfahrung das Erlernen dieser Reaktion stören würde, könnte man schließen, dass soziale Interaktion mit dem Männchen ähnliche Reaktionen auf einen typischen Laborstressor induziert (Schwimmstress, Schwanzstimulation) und dass der Effekt von der Pubertät bis ins Erwachsenenalter reichen kann . In einer weiteren Reihe von Experimenten untersuchten wir die Konsequenzen der sozialen Interaktion auf die Ausprägung von mütterlichem Verhalten bei Frauen. Die Entwicklung und das "Lernen" von mütterlichen Fürsorgeverhalten gehören wohl zu den wichtigsten, wenn nicht sogar zu den wichtigsten Funktionen, die Frauen erwerben. Ziel war es wiederum, potenzielle Ergebnisse zu bewerten, die eine direkte Relevanz für Verhaltensweisen haben, die für Frauen von Bedeutung sind, aber auch das Überleben der meisten Arten beeinflussen.
Als letzte abhängige Maßnahme haben wir die möglichen Auswirkungen der SCAR-Erfahrung auf die Neurogenese im Hippocampus betrachtet. Der Hippocampus erzeugt während des gesamten Lebens neue Neuronen - Tausende pro Tag und fast doppelt so viele in der Pubertät15. Viele dieser neuen Neuronen sterben innerhalb weniger Wochen nach ihrer Entstehung, es sei denn, es kommt zu einer neuen Lernerfahrung16,17. Die Arten des Lernens, die neue Neuronen am Leben erhalten, umfassen Trace Conditioning, räumliches Navigationslernen und motorisches Lernen17,18,19. Die Auswirkungen des Lernens auf das Zellüberleben in der Pubertät ähneln denen im Erwachsenenalter, aber da so viel mehr Zellen erzeugt werden, sind die Konsequenzen des Lernens (oder Nichtlernens) für die Integrität des Gehirns besonders tiefgreifend. In den vorliegenden Experimenten stellten wir die Hypothese auf, dass die Auswirkungen von SCAR auf die Expression von mütterlichem Verhalten das Überleben neu generierter Zellen im Hippocampus stören würden. Ziel war es, im weiblichen Gehirn ein Outcome-Maß zu etablieren, das letztlich von wiederholten Begegnungen mit dem erwachsenen Mann beeinflusst wird.
Methoden
Online-Methoden
Männliche und weibliche Sprague-Dawley-Ratten wurden an der Rutgers University in der Abteilung für Psychologie gezüchtet. Achtundzwanzig Tage nach der Geburt wurden die Tiere entwöhnt und in Gruppen von 2-3-Männchen und 2-4-Weibchen in Standard-Kunststoff-Schuhkartonkäfigen (44.5 cm lang, 21.59 cm breit und 23.32 cm hoch) untergebracht. Frauen im mütterlichen Studium wurden alleine untergebracht. Die Tiere erhielten Zugang zu Nahrung und Wasser ad libitum und auf einem 12: 12 hr Hell-Dunkel-Zyklus gehalten; Der Lichtzyklus begann bei 7am und endete bei 7pm. Alle Handhabungen und experimentellen Manipulationen wurden im leichten Teil des Tageszyklus durchgeführt. Die Experimente wurden unter vollständiger Einhaltung der Regeln und Vorschriften durchgeführt, die in der PHC-Richtlinie über die menschliche Pflege und Verwendung von Labortieren und dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren festgelegt sind. Der Animal Care and Facilities Committee der Rutgers University genehmigte alle Verfahren.
Experiment 1: Welche Verhaltensweisen werden während SCAR ausgedrückt?
SCAR-Expositionen begannen, als die pubertierende Frau postnataler Tag (PND) 35 war, wohingegen männliche Züchter im Alter von ungefähr 120-160 Tage alt waren. Die Weibchen in diesem Alter wogen zwischen 120-220-g, während die Männchen zwischen 400-700-g wogen. Während der experimentellen Manipulation wurde eine pubertierende weibliche Ratte (n = 10) in einen neuartigen Käfig mit einer erwachsenen sexuell erfahrenen männlichen Ratte für 30-min gelegt. Die Verhaltensweisen während der Paarung wurden mit Verhaltensweisen während einer ähnlichen Paarung zwischen einer pubertierenden weiblichen Ratte (n = 10) und einer erwachsenen weiblichen Ratte verglichen. Alle Bedingungen waren gleich, unabhängig von den einzelnen Paarungen. Die Expositionen traten jeden Tag für acht aufeinanderfolgende Tage auf. Die pubertierende Frau wurde einem von zwei Erwachsenen ausgesetzt, die sich jeden Tag abwechseln. Alle Interaktionen wurden mit Video aufgezeichnet, und die Verhaltensweisen wurden von zwei unabhängigen Experimentatoren manuell bewertet.
Sehr wenige sexuelle Introspektionen traten auf und daher werden Daten hier nicht dargestellt. Wir zählten und analysierten drei Verhaltensweisen wie folgt: 1) anogenital trackings, 2) Pins und 3) Escape. Während eines anogenitalen Verfolgungsereignisses verfolgte das Männchen, während es vermutlich an der anogenitalen Region des Weibchens schnüffelte, während es um den Käfig lief. Wenn die Schnauze des Mannes die anogenitale Region des Weibchens über einen kontinuierlichen Zeitraum (> 1 Sek.) Berührte oder fast berührte, betrachteten wir dieses eine Verfolgungsverhalten. Während einer Stecknadel hielt der erwachsene Mann die Frau effektiv zurück, normalerweise indem er auf ihr saß oder sie auf den Rücken drehte und seine Pfoten benutzte, um sie festzuhalten. Während eines Fluchtverhaltens setzte sich das Weibchen auf die Hinterpfoten und griff nach der Oberseite des Käfigs, als wollte es fliehen. Diese drei Verhaltensweisen wurden während der 30-minütigen Begegnung in 10-minütigen Intervallen gezählt. Wie bereits erwähnt, wurden diese Verhaltensweisen mit den gleichen Verhaltensweisen verglichen, die von einer pubertierenden Frau in Kombination mit einer erwachsenen Frau (weiblich / weiblich) ausgedrückt wurden.
Ergebnisse Experiment 1
Während der ersten SCAR-Exposition waren die von einem erwachsenen Mann (adulte männliche / pubertierende Frau; SCAR) exprimierten anogenitalen Verfolgungen signifikant größer im Vergleich zu ähnlichen Verhaltensweisen, die von einer adulten weiblichen Ratte gepaart mit einer pubertierenden weiblichen (weiblichen / weiblichen) Gruppe (t(18) = 6.07; p <0.001; Abb. 1A). Die Anzahl der von der pubertierenden Frau ausgedrückten Fluchtverhaltensweisen war während der Interaktion mit dem erwachsenen Mann ebenfalls größer als die der erwachsenen Frau (t(18) = 6.94; p <0.001; Abb. 1B). Die Anzahl der Nadeln war größer, wenn die pubertierende Frau mit einem erwachsenen Mann interagierte, als wenn sie mit einer erwachsenen Frau interagierte (t(18) = 5.77, p <0.001; Abb. 1C). Dieselben Verhaltensweisen wurden während des 8 analysiertth konsekutiver Expositionsdauer. Wie bei der ersten Exposition waren die Anogenitalspuren erhöht (t(18) = 10.51; p <0.001; Abb. 1D), ebenso wie Fluchtverhalten (t(18) = 6.09; p <0.001; Abb. 1E) und Anzahl der Pins (t(18) = 5.57; p <0.001; Abb. 1F). Die Anzahl dieser Verhaltensweisen änderte sich zwischen der ersten und achten Exposition nicht (p> 0.05). Diese Ergebnisse legen nahe, dass sich die aufgezeichneten Verhaltensweisen nicht an fortgesetzte soziale Interaktionen zwischen den beiden Artgenossen gewöhnten.
Abbildung 1: Verhaltensmaße von SCAR-Expositionen.
(A) Während der ersten SCAR-Exposition war die Anzahl der anogenitalen Schnüffelungen in der SCAR-Gruppe (adult male / pubescent female) signifikant größer als bei den Weibchen, die mit einer anderen Frau (weiblich / weiblich) gepaart waren. (B) Während der ersten Exposition hat das Weibchen in Verbindung mit einem erwachsenen Männchen mehr Fluchtverhalten gezeigt, als wenn es mit einem erwachsenen Weibchen gepaart ist. (C) Das erwachsene Männchen hat die pubertierende Frau auch öfter niedergedrückt als die erwachsene Frau.D-F) Diese Verhaltensergebnisse waren während der achten Exposition ähnlich. Die SCAR-Gruppe erhielt mehr anogenitale Schnüffelungen, mehr Fluchtverhalten und Anstecknadeln im Vergleich zu ähnlichen Verhaltensweisen, die zum Ausdruck kamen, wenn ein Behaarungspaar mit einer erwachsenen Frau gepaart wurde.
Experiment 2: Erhöht die SCAR-Exposition Corticosteron?
In einem zweiten Experiment analysierten wir die Auswirkungen der SCAR-Exposition auf die Konzentrationen des Stresshormons Corticosteron zu zwei Zeitpunkten. Zuerst verglichen wir die Menge an Corticosteron, die in der pubertären weiblichen 30-min nach der Exposition gegenüber einem erwachsenen Mann freigesetzt wurde, im Vergleich zur Exposition gegenüber einer erwachsenen Frau. Die pubertierenden Weibchen wurden entweder einem erwachsenen männlichen Züchter (n = 6) oder einem erwachsenen Weibchen (n = 5, PND 60-120) für 30-min ausgesetzt und das Stammblut wurde nach der einmaligen Exposition 30-min später gesammelt. Die Tiere erhielten eine letale Dosis einer intraperitonealen Pentobarbital-Injektion, und das Blut des Rumpfs wurde gesammelt. Das Blut wurde in Heparinröhrchen (BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ) transferiert, bei 2500 RPM für 20-min zentrifugiert und bei -20 ° C gelagert. Der Corticosteron-Immunoassay wurde gemäß dem Protokoll des Herstellers (Corticosteron EIA Kit, Arbor Assays, Ann Arbor, MI) durchgeführt. In separaten Gruppen wurde eine pubertierende Frau einem erwachsenen Mann für 30-min (n = 8) ausgesetzt oder wurde alleine in einen neuen Käfig für 30-min (n = 7) gelegt. Die Konzentration von Corticosteron im Blut der pubertierenden Frau, die dem erwachsenen Mann ausgesetzt war, wurde mit der Menge verglichen, die als Antwort auf einen neuen Zusammenhang freigesetzt wurde, der für einen Nager leicht belastend ist. Zwei Stunden nachdem die Wechselwirkung aufgehört hatte, wurde den Weibchen eine letale Dosis von Pentobarbital wie oben verabreicht und Blut wurde für den Radioimmunoassay von Corticosteronkonzentrationen gesammelt.
Ergebnisse Experiment 2
Die SCAR-Erfahrung war für die Frau belastend, was sich in erhöhten Konzentrationen des Stresshormons Corticosteron zeigt, das während einer stressigen Erfahrung aus den Nebennieren ausgeschüttet wird. Die Konzentrationen waren in der pubertären weiblichen 30-min nach der ersten Exposition gegenüber einem erwachsenen Mann erhöht im Vergleich zu den Konzentrationen, die freigesetzt wurden, als sie mit einer erwachsenen Frau in einer neuen Umgebung (t(13) = 2.59; p <0.05; Abb. 2A). In einem separaten Experiment waren die Corticosteronkonzentrationen bei pubertierenden weiblichen Tieren, die 30-min dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren, zwei Stunden später erhöht, verglichen mit Konzentrationen bei einer pubertierenden Frau, die in einem neuen Kontext für 30-min alleine gelassen wurde und in den Heimkäfig zurückkehrte (t(9) = 3.07, p <0.05; Abb. 2B). Diese Daten deuten darauf hin, dass die soziale Interaktion mit dem anderen Geschlecht stressiger ist als die Interaktion mit dem gleichen Geschlecht und stressiger als in einem neuen Kontext, zumindest in dem pubertierenden weiblichen Nagetier.
Abbildung 2: SCAR erhöht Stresshormone und stört das Lernen.
(A) Kortikosteronkonzentrationen waren bei pubertierenden Frauen 30 Minuten nach Exposition gegenüber dem erwachsenen Mann signifikant erhöht, verglichen mit Konzentrationen bei pubertierenden Frauen, die mit einem erwachsenen Weibchen gepaart waren. (B) Die Konzentrationen waren bei pubertierenden Weibchen, die mit einem erwachsenen Männchen gepaart waren, zwei Stunden später erhöht, verglichen mit Konzentrationen bei pubertierenden Weibchen, die in einen neuen Kontext gestellt wurden. (C) Das Lernen der klassisch konditionierten Augenverbindungsreaktion wurde bei Frauen, die dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren, untersucht. Die Leistung während der Konditionierung der Spuren war bei diesen Weibchen (SCAR) im Vergleich zu Weibchen, die keinem erwachsenen Männchen ausgesetzt waren (No SCAR), reduziert. Die gepunktete Linie zeigt das 60% Lernkriterium an, das als Maß für das erfolgreiche Lernen der konditionierten Antwort festgelegt wurde.
Experiment 3: Stört SCAR assoziatives Lernen bei der pubertären Frau?
In einem dritten Experiment untersuchten wir die Wirkung von SCAR-Expositionen auf das Lernen der klassisch-konditionierten Augenverbindungsreaktion mittels eines Trace-Verfahrens. Die Elektromyographie (EMG) -Aktivität des Augenlids wurde verwendet, um die Augenverbindungsaktivität durch den Muskel zu beurteilen. Elektroden wurden um das Augenlid implantiert, um einen unkonditionierten Stimulus zu liefern (US). Während der Operation wurde Nagetieren Natriumpentobarbital (35mg / kg) injiziert, das mit einem Isofluran-Inhalationsmittel ergänzt wurde. Zwei Elektrodenpaare (isolierter Edelstahldraht 0.005 in.) Wurden an einem Kopfstadium befestigt und durch das obere Augenlid (M. orbicularis occuli) implantiert. Eine Isolierung um den Draht herum wurde von einem Abschnitt jeder Elektrode entfernt, um mit dem Muskel in Kontakt zu kommen. Das Kopfstadium wurde mit vier Schrauben positioniert und mit Dentalacryl fixiert. Nach der Operation wurden die Ratten warm gehalten und unter Beobachtung bis zur Erholung von der Anästhesie. Ratten erhielten Kinder-Acetaminophen (konz. 32mg / ml), nach Operation mit einer 112mg / kg-Dosis, oral verabreicht, und erlaubt mindestens 2 Tage Erholung vor dem Training.
Bei PND 35 wurde eine weibliche, pubertierende Ratte (n = 6) einem erwachsenen sexuell erfahrenen Mann für 30-min jeden Tag ausgesetzt oder für 6-min alleine in den Käfig gelegt (n = 30). Nach der fünften SCAR-Exposition wurde eine Augenlinsen-Elektrodenoperation durchgeführt, wie oben beschrieben. Nach zwei Tagen der Erholung wurden die Weibchen wieder einmal dem erwachsenen Männchen (SCAR) ausgesetzt oder alleine in einem Käfig ohne Männchen (No SCAR) gelassen. Am achten Tag wurde jede Frau für 30-min dem Mann ausgesetzt und dann von der SCAR-Exposition entfernt und in den Konditionierungsraum überführt. Die Elektroden wurden an das Aufzeichnungsgerät angeschlossen und für eine Stunde an das Trainingsgerät akklimatisiert. Am nächsten Tag wurde jedes Weibchen wie zuvor dem erwachsenen Männchen ausgesetzt und dann mit 200-Versuchen der Spurenkonditionierung trainiert. Dieser Vorgang wurde vier Tage lang wiederholt, für insgesamt 800-Trainingsversuche.
Ein Trace-Konditionierungsverfahren wurde verwendet, bei dem das Tier trainiert wird, um die zeitliche Beziehung zwischen einem konditionierten Stimulus mit weißem Rauschen (CS) und einem unkonditionierten Stimulus (US) der periorbitalen Augenlid-Stimulation zu lernen. Das weiße Rauschen wurde bei 80 dB für 250 ms geliefert, getrennt durch ein 500-ms-Ablaufverfolgungsintervall und endend mit einer Stimulation des Augenlids bei 0.5 mA für 100 ms. Die EMG-Aktivität wurde während jeder Studie (mit Ausnahme der USA) aufgezeichnet, um den prozentualen Anteil der adaptiven Eyeblink-Antworten (die während des Trace-Intervalls aufgetreten sind) zu bewerten und zu analysieren. Eye-Links in Reaktion auf die CS wurden als signifikante Veränderungen in der Größe und Dauer von der Baseline-EMG-Reaktion bewertet. Ein Eyeblink wurde gezählt, wenn die EMG-Aktivität 10-ms, 0.3-mV, überschritt und mindestens drei Standardabweichungen (SD) mehr als die Basis-Prestimulus-EMG-Antwort betrug. Jene Antworten, die während des 500-ms-Trace-Intervalls und vor den USA aufgetreten sind, wurden als bedingte Antworten (CRs) betrachtet. Wie bereits erwähnt, erhielten alle Ratten täglich 200-Versuche für 4-aufeinanderfolgende Tage. Tiere, die mindestens eine 60% -konditionierte Reaktion in einer einzigen Sitzung im Verlauf von vier Tagen ausstrahlten, wurden als die CR erlernt betrachtet.
Ergebnisse Experiment 3
Eine ANOVA mit wiederholten Messungen wurde durchgeführt, wobei die Leistung in acht Blöcken von 100-Versuchen als abhängige Messungen verwendet wurde. Wie erwartet, war der Haupteffekt des Trainings hoch signifikant [F (7,70) = 7.89, p <0.001], was darauf hinweist, dass die Anzahl der CRs über Blöcke gestiegen ist und daher gelernt wurde. Während der ersten 100 Studien, in denen der größte Teil des Lernens stattfindet, emittierten pubertierende Frauen, die dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren, weniger CRs als Frauen, die dem erwachsenen Mann nicht ausgesetzt waren [F (4,40) = 3.28; p <0.05]. Frauen, die dem erwachsenen Mann (SCAR) ausgesetzt waren, emittierten in den vier Trainingstagen über 100 Studienblöcke hinweg weniger CRs [F (1,10 = 5.78; p <0.05; Abb. 2C). Diese Ergebnisse legen nahe, dass beide Gruppen gelernt haben, aber Frauen, die dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren, weniger zeitlich gut abgestimmte CRs produzierten (dh während des Spurenintervalls). Der Prozentsatz der CRs stieg am letzten Tag weder an (p = 0.11), was auf ein Plateau beim Lernen hindeutet; Dennoch blieben die Leistungen zwischen Frauen, die dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren, und solchen, die nicht exponiert waren, unterschiedlich (p <0.001). Die Konditionierungsdaten wurden unter Verwendung eines willkürlichen Lernkriteriums von 60% Antwort weiter analysiert. Dieses Kriterium ist in gestrichelt dargestellt Abb. 2C um 60% bedingte Reaktion anzuzeigen. Alle Frauen in der Kontrollgruppe (No SCAR; 6 / 6) erreichten ein Lernkriterium von 60%, das mit 800-Studien reagierte, während nur 50% der Frauen (3 / 6) in der SCAR-Gruppe dies taten.
Experiment 4: Stört SCAR die Sensibilisierung der Mutter?
Adulte Jungfrauen können mütterliches Verhalten im Laufe der Zeit als Reaktion auf die Exposition von neugeborenen Welpen ausdrücken14,20 durch einen Prozess, der als mütterliche Sensibilisierung bekannt ist. Dieselben Verhaltensweisen wurden von Frauen in der Pubertät ausgedrückt, wie in Abb. 3A. Um zu bestimmen, ob die SCAR-Expositionen die Sensibilisierung der Mutter reduzieren, wurde jede weibliche pubertierende weibliche Ratte (n = 8) dem erwachsenen Mann (SCAR) für 21-aufeinanderfolgende Tage beginnend mit PND35 ausgesetzt. Als Kontrolle wurde eine Gruppe pubertierender Weibchen (n = 8) nach demselben Zeitplan einzeln in einen leeren Käfig gesetzt. Am fünften Tag der SCAR-Exposition, PND39, wurden zwei neugeborene postnatale Welpen (PND 1-10) in den Käfig der pubertierenden Frau für 24-h gelegt. Die Welpen wurden von nicht-experimentellen Staudämmen geboren und kamen daher zu ihren ursprünglichen Muttertieren für die Ernährung und Pflege jeder 24 Stunden zurück und verbrachten 24-h mit ihren stillenden Muttertieren. Die Gesundheit der neugeborenen Welpen war fair; Wurden Jungtiere von ihrem ursprünglichen Muttertier vernachlässigt, wurden sie aus der Studie entfernt. Bei mütterlichen Verhaltensbeobachtungen wurden die Jungtiere an gegenüberliegenden Seiten des Hauskäfigs platziert, und das Verhalten der Mutter wurde für die ersten 10-Minuten nach der Platzierung beobachtet und aufgezeichnet. Die aufgezeichneten Verhaltensweisen waren 1) Lecken / Pflegen von Welpen, 2) Abrufen von einem oder zwei Welpen und 3) Gruppierung von Welpen. Sobald die vollständige Ergänzung des mütterlichen Verhaltens an zwei aufeinanderfolgenden Tagen ausgedrückt wurde, wurde angenommen, dass das Weibchen eine mütterliche Sensibilisierung ausgedrückt hat.
Abbildung 3: SCAR unterbricht mütterliches Verhalten und Sensibilisierung.
(A) Die pubertierenden Frauen, die während der Pubertät (SCAR) dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren, lernten im Laufe der 17-Tage weniger, mütterliche Verhaltensweisen auszudrücken. Nur drei dieser Weibchen (3 / 8) exprimierten mütterliches Verhalten, während alle unberührten Weibchen, die dem erwachsenen Männchen nicht ausgesetzt waren, dies taten (8 / 8). (B) Die Anzahl der mütterlichen Verhaltensweisen (Lecken, Wiederfinden und Welpengruppierung) wurde jeden Tag für eine mögliche Gesamtpunktzahl von 3 gezählt. Die pubertierenden Weibchen, die dem adulten Männchen (SCAR) ausgesetzt waren, zeigten weniger dieser Verhaltensweisen als die Weibchen, die dem erwachsenen Männchen nicht ausgesetzt waren (No SCAR).
Ergebnisse Experiment 4
Die folgenden mütterlichen Verhaltensweisen wurden analysiert: Lecken, Abrufen und Gruppieren von Welpen. Die Anzahl der Verhaltensweisen von Müttern wurde jeden Tag für eine potenzielle Gesamtpunktzahl von 3 ermittelt. Die Analyse der Varianz über Tage der Exposition gegenüber den Welpen und des SCAR-Zustands mit wiederholten Messungen zeigte eine signifikante Zunahme des Verhaltens von Müttern [F (16) = 8.39; p <0.05; Abb. 3B] und eine Wechselwirkung mit den SCAR-Expositionen [F (1,16) = 2.18; p <0.01]. Innerhalb von sieben Tagen nach Exposition der Welpen zeigten sich signifikante Unterschiede zwischen den Verhaltensweisen der Gruppe (p <0.05). Die meisten SCAR-Frauen zeigten nicht alle drei Verhaltensweisen der Mutter, während Frauen, die nicht dem Mann ausgesetzt waren (8/8), Verhaltensweisen der Mutter zeigten, normalerweise innerhalb von 5 bis 7 Tagen (Abb. 3A).
Experiment 5. Stört SCAR neu erzeugte Zellen im Hippocampus?
Zunächst untersuchten wir die möglichen Auswirkungen von SCAR-Expositionen auf die Anzahl von Zellen, die sich innerhalb der ersten zwei Stunden einer SCAR-Exposition im Gyrus dentatus vermehren. Den Weibchen wurde eine intraperitoneale Injektion von 5-Brom-2-Deoxyuridin (BrdU; 200 mg / kg) unmittelbar vor einer einzelnen 30-min-SCAR-Exposition injiziert und 2-Stunden nach der BrdU-Injektion geopfert (n = 5). Die Zellzahlen wurden mit denen in einer Gruppe verglichen, der BrdU injiziert und zwei Stunden später geopfert wurde (n = 6). Zweitens haben wir die möglichen Auswirkungen von SCAR-Expositionen auf die Anzahl von Zellen, die nach einer Exposition gegenüber dem männlichen Erwachsenen im Laufe einer Woche mit BrdU markiert wurden, untersucht. Um dies zu tun, wurde eine Gruppe von pubertierenden Weibchen jeden Tag für 8-konsekutive Tage mit dem erwachsenen Männchen exponiert, beginnend mit PND35 (n = 7). Sie wurden BrdU vor dem 6 injiziertth Exposition (PND 40) und opferte eine Woche nach der Injektion. Eine andere Gruppe von Weibchen wurde alleine in ihren Hauskäfigen gelassen (n = 4), erhielt eine BrdU-Injektion an PND 40 und wurde eine Woche später geopfert. Um die Wirkungen von SCAR auf das Überleben der Zellen zu untersuchen, wurde einer Gruppe von Tieren BrdU einmal injiziert und einundzwanzig Tage nach der BrdU-Injektion getötet (No SCAR; n = 7). Die Anzahl der Zellen, die mit BrdU markiert wurden, wurde mit den Zahlen in einer Gruppe (SCAR; n = 5) verglichen, der BrdU injiziert und dann für 30-min jeden Tag für 21-Tage, beginnend bei PND35, dem erwachsenen Mann ausgesetzt wurde.
Immunhistochemie wurde durchgeführt, um die Anzahl von BrdU-markierten Zellen zu analysieren. Die Tiere wurden mit Natriumpentobarbital (100 mg / kg; Butler Schein, Indianapolis, IN, USA) tief anästhesiert und mit 4% Paraformaldehyd in 0.1 M Phosphatpuffer transkardial perfundiert. Die Gehirne wurden extrahiert und in 4% Paraformaldehyd bei 4 ° C für 24-48-h post-fixiert, um die Gewebestruktur zu erhalten, bevor sie in phosphatgepufferte Salzlösung (PBS) überführt wurden. Ein Vibratom wurde verwendet, um 40μm-Koronalschnitte durch das gesamte rostral-kaudale Ausmaß des Gyrus dentatus in einer Hemisphäre zu schneiden. Dies ist die Standardpraxis in unserem Labor, da keine hemisphärischen Unterschiede in der Proliferation zwischen dem linken und rechten Gyrus dentatus beobachtet wurden21,22. Jede zwölfte Scheibe wurde auf eine Superfrostglasscheibe (Fisher Scientific, Suwane, GA, USA) montiert und an der Luft trocknen gelassen. Nach dem Trocknen wurde das Gewebe unter Verwendung von Standard-Peroxidase-Verfahren gefärbt, um die Zellen sichtbar zu machen, die BrdU wie zuvor beschrieben enthielten22. Das Gewebe wurde mit erhitzter 0.1 M Citronensäure (pH 6.0) vorbehandelt, mit 0.1 M PBS gespült, in 10-min in Trypsin inkubiert und in 2N HCl für 30-min mit dazwischen gespülten PBS denaturiert. Das Gewebe wurde über Nacht in primärem Maus-anti-BrdU (1: 200; Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA) und 0.5% Tween-20 (Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA) inkubiert. Am nächsten Tag wurde das Gewebe gespült und in biotinyliertem Anti-Maus-Antikörper (1: 200, Vector Laboratories) für 60-min inkubiert und für 1 in Avidin-Biotin-Meerrettich-Peroxidase (100: 60; Vectastain ABC Kit, Vector Laboratories) gegeben -Mindest. Das Gewebe wurde vier Minuten lang in Diaminobenzidin (DAB SigmaFrost-Tabletten, Sigma Aldrich) gegeben, gespült, mit 0.1% Cresylviolett gegengefärbt, entwässert, geklärt und mit Permount-Klebstoff (Fisher Scientific) abgedeckt.
Quantitative mikroskopische Analyse wurde blind für die experimentelle Bedingung durch Kodieren jedes Objektträgers durchgeführt. Schätzungen der Gesamtzahl von BrdU-positiven Zellen wurden unter Verwendung eines modifizierten unverzerrten Stereologieprotokolls bestimmt23,24. Die Anzahl der BrdU-positiven Zellen im Gyrus dentatus jeder Scheibe (Körnerzellschicht und Hilus) wurde von Hand bei 1000X an einem Nikon Eclipse 80 i Lichtmikroskop gezählt. Zehn Schnitte im gesamten rostralen kaudalen Bereich des Hippocampus wurden auf den Objektträgern gesammelt und die Anzahl wurde mit 24 multipliziert, um eine Schätzung der Gesamtanzahl von BrdU-positiven Zellen im Gyrus dentatus in beiden Hemisphären zu erhalten.
Um zu beurteilen, ob mütterliches "Lernen" neue Neuronen vor dem Tod rettete und / oder ob SCAR ihr Überleben verhindern würde, wurden Gruppen von pubertierenden Frauen, die dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren (n = 7) oder nicht (No SCAR; n = 7) Vorheriges Experiment wurde einmal mit BrdU injiziert und die Zellzahlen wurden mit denen in zusätzlichen Gruppen verglichen, die keinen Welpen ausgesetzt waren (SCAR, n = 5; keine SCAR, n = 7). Wie bereits erwähnt, begann eine Woche später die mütterliche Sensibilisierung mit den Nachkommen, so wie die meisten der neuen Zellen einen programmierten Zelltod durchmachen würden. Die Weibchen wurden jeden Abend mit ihren Nachkommen aufgenommen, und ihr mütterliches Verhalten wurde aufgezeichnet und analysiert, wie in Experiment 4 beschrieben. Drei Wochen nach der BrdU-Injektion erhielten vier weibliche Gruppen eine letale Dosis Natriumpentobarbital und die Gehirne wurden für Immunhistochemie und mikroskopische Analysen vorbereitet. Aufgrund der Art der BrdU-Injektionen war die Anzahl der Tiere in diesen Gruppen kleiner als die Anzahl der in Experiment 4 präsentierten Daten. Darüber hinaus analysierten wir mögliche Zellzahlunterschiede zwischen dorsalem und ventralem Hippocampus. Um dies zu erreichen, wurden BrdU-markierte Zellen in der ventralen Region mit denen in der dorsalen nach interauralen Koordinaten verglichen. Der dorsale Hippocampus wurde mit Schnitten aus dem rostralen Hippocampus (interaural 3.70 mm bis 6.88 mm) assoziiert, während der ventrale mit Schichten aus dem kaudalen Hippocampus (interaural 2.28 mm bis 3.70 mm) assoziiert war, wie beschrieben25.
Ergebnisse Experiment 5
Die Anzahl der BrdU-markierten Zellen unterschied sich nicht zwischen Frauen, die dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren und 2 Stunden oder 1 Woche später getötet wurden (p> 0.05; Abb. 4A, B). Bei keiner dieser Maßnahmen (0.05 Stunden, 2 Woche, 1 Wochen) konnten wir Unterschiede zwischen dem dorsalen und dem ventralen Hippocampi (p> 3) feststellen. Auch die Exposition gegenüber dem erwachsenen Mann allein hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Anzahl der überlebenden BrdU-markierten Zellen (p = 0.94; Abb. 4C und Abb. 5A). Die Anzahl der BrdU-markierten Zellen stieg jedoch bei Weibchen an, die während der Sensibilisierung der Mutter gegenüber Jungtieren exponiert waren (F(1,25) = 10.03; p <0.005; Fig. 5A). Diese Daten legen nahe, dass die Anwesenheit der Welpen im Käfig ausreichen kann, um das Überleben neu erzeugter Neuronen im Gyrus dentatus des Hippocampus zu erhöhen. Die Wechselwirkung zwischen Welpenexposition und SCAR-Exposition war nahezu signifikant [F (1,22) = 3.66; p = 0.068). Geplante Vergleiche zeigten, dass die Weibchen, die keinem erwachsenen Mann ausgesetzt waren, aber Welpen ausgesetzt waren, mehr BrdU-markierte Zellen in der Zellschicht des Gyrus granulata dentatus hatten als Frauen, die keinen Welpen oder dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren (p = 0.002). Im Gegensatz dazu hatten die Frauen, die dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren und Welpen ausgesetzt waren, nicht signifikant mehr BrdU-markierte Zellen als diejenigen, die keinen Welpen ausgesetzt waren (p = 0.41). Es gab eine signifikante Korrelation zwischen der Anzahl der nach 3 Wochen im Hippocampus verbleibenden Zellen und der Anzahl der mütterlichen Verhaltensweisen, die in Gegenwart der Welpen ausgedrückt wurden (r = 0.55; p <0.05). Frauen, bei denen es weniger wahrscheinlich war, dass sie während der Sensibilisierung mütterliches Verhalten ausdrücken, behielten weniger neue Zellen. Daher wird der potenzielle Einfluss von SCAR auf das Überleben neuer Zellen im Hippocampus nicht unbedingt durch den Stress der SCAR-Erfahrung selbst vermittelt, sondern weil er das Lernen des mütterlichen Verhaltens verringert, was das Überleben der neu erzeugten Zellen zu erhöhen scheint . Diese Daten sind aus zwei Gründen neu: Erstens weisen sie darauf hin, dass die Exposition gegenüber den Nachkommen ausreichen kann, um das Überleben neu erzeugter Zellen im Hippocampus zu erhöhen. Zweitens legen die Daten nahe, dass die SCAR-Erfahrung das Überleben neu erzeugter Zellen im weiblichen Hippocampus durch Defizite beim Lernen, mütterlich zu werden, verringert.
Abbildung 4: SCAR reduzierte die Proliferation neu generierter Zellen im Hippocampus nicht.
(A) SCAR-Expositionen veränderten die Anzahl der neu erzeugten (BrdU-markierten) Zellen zwei Stunden später nicht. (B) Die Anzahl der BrdU-markierten Zellen nahm während der Woche nach der BrdU-Injektion zu, aber die SCAR-Exposition veränderte die Anzahl der Zellen nicht. (C) Drei Wochen später waren die meisten BrdU-markierten Zellen nicht mehr vorhanden und daher vermutlich gestorben. (D,E) Repräsentative Mikrophotographien von BrdU-markierten Zellen an 400X und 1000X im Gyrus dentatus (Körnerzellenschicht) einer pubertierenden Frau.
Abbildung 5: Sensibilisierung der Mutter und Betreuung der Welpen im Zusammenhang mit dem Überleben neu generierter Zellen im Gyrus dentatus.
(A) Bei pubertierenden Weibchen, denen BrdU injiziert wurde und die durch die Sensibilisierung der Mutter gegenüber Nachkommen exponiert waren, wurden mehr BrdU-markierte Zellen erhalten als pubertierende Weibchen, die nicht den Jungen ausgesetzt waren. (B) Frauen, die dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren, waren weniger wahrscheinlich, mütterliches Verhalten auszudrücken und behielten weniger BrdU-markierte Zellen bei. Da die überwiegende Mehrheit dieser Zellen zu Neuronen reifen wird, legen diese Daten nahe, dass das Lernen, eine Mutter zu werden, sich positiv auf das Überleben von neu erzeugten Neuronen im weiblichen Hippocampus bezieht.
Diskussion
Sexuelle Aggression und Gewalt sind ein Problem für Frauen und Männer in vielen Kulturen, einschließlich der Vereinigten Staaten. Die Erfahrung ist besonders häufig bei jungen Frauen in der Pubertät und im frühen Erwachsenenalter. Sexuelle Aggression ist jedoch nicht auf Menschen beschränkt und kann beim Sexualverhalten und bei der Erforschung von Arten vorkommen, die von Reptilien über Nagetiere bis zu nichtmenschlichen Primaten reichen26,27,28,29,30,31,32. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Aggression, insbesondere physische Aggression während der sexuellen Erkundung, es dem Männchen ermöglicht, zu reproduktiven Zwecken Zugang zum Weiblichen zu bekommen27,33,34. Viele Studien haben aggressives Verhalten zwischen Männern untersucht und einige haben Aggression zwischen Männern und Frauen untersucht, aber die meisten konzentrieren sich auf die männliche Antwort. Sehr wenige Labormodelle konzentrieren sich ausschließlich auf die weibliche Reaktion auf sexuelle Aggression, insbesondere solche, die in der Pubertät und im frühen Erwachsenenalter auftreten35,36,37,38,39. Um dieses Bedürfnis zu erfüllen, entwickelten wir das Labormodell für sexuelle Aggression, bekannt als SCAR, bei dem eine pubertierende Frau wiederholt einem sexuell erfahrenen erwachsenen männlichen Artgenossen ausgesetzt wird, bis sie das junge Erwachsenenalter erreicht. Während der Interaktion nähert sich der erwachsene Mann aggressiv, setzt ab und versucht, die pubertierende weibliche Ratte zu montieren, obwohl ihr Vaginalkanal nicht vollständig offen ist (Abb.. 1). Das konsistenteste beobachtete Verhalten war die anogenitale Verfolgung, wobei der erwachsene Mann die anogenitale Region verfolgt, während die Frau um den Käfig herum schießt und versucht zu entkommen. Während der Interaktion steckte der erwachsene Mann die Frau oft nieder, aber weil sie so klein und beweglich war, konnte sie fliehen. Es gab wenige, wenn überhaupt, Intros, und daher führten die Interaktionen nicht zur Kopulation. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass die pubertäre Frau entkommen kann, aber auch weil ihr Vaginalkanal nicht vollständig geöffnet ist und sie nicht ovuliert. Interessanterweise gewöhnten sich die Zahlen von Aggressionsverhalten (Ansteckung und anogenitales Verfolgen) über Tage nicht und behielten ihre Intensität auch nach acht Tagen der Exposition bei und als die pubertierende Frau die Geschlechtsreife erreichte.
Eines der Ziele der vorliegenden Reihe von Experimenten war es, SCAR ein realistisches Modell von Stress bei Frauen zu etablieren. Aus Tierlaborstudien wissen wir, dass stressige Lebenserfahrung eine Vielzahl schädlicher Wirkungen auf neuronale und Verhaltensergebnisse hat. Das heißt, die meisten Tiermodelle beruhen auf Stressfaktoren, die von Menschen, die in der modernen Gesellschaft leben, nicht auftreten (z. B. Stress, aversive Schocks oder Schwimmstress), noch weniger stellen sie Stressfaktoren dar, die bei jungen Frauen häufig vorkommen. Um zu überprüfen, ob die Begegnung mit dem Mann belastend und möglicherweise aversiv war, maßen wir die Kortikosteronkonzentrationen, die erhöht waren. Die mittleren Konzentrationen waren signifikant erhöht im Vergleich zu den mittleren Konzentrationen in einer Gruppe von pubertären Frauen, die jeweils mit einer erwachsenen Frau gepaart waren (Abb. 2A). In einem separaten Experiment stellten wir fest, dass die Wechselwirkung erhöhte Konzentrationen von Corticosteron im Vergleich zu einer Gruppe von Weibchen, die jeweils für denselben Zeitraum in einem neuen Kontext platziert wurden, ergab (Abb. 2B). Basierend auf diesen Ergebnissen schließen wir, dass die Interaktion mit dem erwachsenen Mann eine stressige Erfahrung für die Frau und stressiger ist als die Interaktion mit einer anderen Frau oder die Exposition gegenüber einem neuen Kontext. Daher ist die SCAR-Erfahrung stressiger als die Neuheit an sich. Wie bereits erwähnt, gewöhnten sich die Verhaltensweisen nicht an Sitzungen und blieben sogar acht Tage später erhöht. Wir haben zu diesem Zeitpunkt keine Kortikosteronkonzentrationen gemessen, aber da sich das Verhalten nicht geändert hat, ist es wahrscheinlich, dass die Corticosteronkonzentrationen erhöht bleiben. Diese Daten deuten zumindest darauf hin, dass die SCAR-Erfahrung stressig genug ist, um die HPA-Reaktion innerhalb weniger Stunden dauerhaft zu aktivieren.
Das Studium der sozialen Interaktion und Aggression hat eine lange Geschichte, aber die meisten Studien konzentrieren sich auf männliche / männliche Aggression. Ein Modell ist unserem ähnlich und wird als jugendliche soziale Unterwerfung bezeichnet. In diesen Studien werden männliche oder weibliche pubertierende Nager mit erwachsenen Männchen für 10-min Begegnungen platziert. Insgesamt zeigten ihre Ergebnisse, dass das weibliche Gehirn in seiner Reaktion auf die Begegnung reaktionsfähiger und weniger selektiv war39,40. Besonders aktivierte Hirnregionen sind der basolaterale Nukleus der Amygdala, der Bettnukleus der Stria terminalis und der Hypothalamus. Cooke und seine Kollegen untersuchten auch Depressionen und Angstverhalten bei beiden Geschlechtern nach den Begegnungen. Frauen waren besonders betroffen von mehr Zeit im geschlossenen Arm eines erhöhten Plus-Labyrinths und mehr Hilflosigkeitsverhalten während eines erzwungenen Schwimm-Tests. Wir haben diese Verhaltensweisen hier nicht gemessen, würden aber ähnliche Veränderungen bei der pubertierenden Frau nach täglicher Exposition gegenüber dem erwachsenen Mann erwarten. Anstelle von Maßnahmen des depressiven Verhaltens an sich haben wir uns hier auf lernbezogene Prozesse konzentriert. Und wie gezeigt in Abb. 2Cwiederholte Expositionen gegenüber dem aggressiven Männchen während der Pubertät die Fähigkeit des Weibchens zu lernen, zwei Reize zu assoziieren, die zeitlich getrennt waren, dh während der Trace-Konditionierung. Wir haben auch die Auswirkungen von SCAR auf mütterliches Verhalten im Zusammenhang mit Lernen bewertet (Abb.. 4). Junge weibliche Nagetiere lernen, sich um Nachwuchs zu kümmern, auch wenn sie noch Jungfrauen sind. Dieser Prozess der mütterlichen Sensibilisierung wird häufig in Tiermodellen verwendet, um Veränderungen im mütterlichen Verhalten und im weiblichen Gehirn zu beurteilen. Die Exposition gegenüber dem aggressiven und sexuell erfahrenen Männchen unterbrach die Entwicklung und den Ausdruck komplexer mütterlicher Verhaltensweisen, eine Antwort, die die Anzahl der Nachkommen, die unter naturalistischen Bedingungen überleben würden, begrenzen würde.
Das pubertierende Gehirn ist besonders plastisch und anfällig für stressige Lebenserfahrungen15,41. Der Hippocampus generiert während der Pubertät täglich tausende Zellen mehr als im Erwachsenenalter15. Die Zellproduktion wird jedoch häufig durch stressige Erfahrung verringert. Um zu bestimmen, ob das SCAR-Erlebnis die Zellproliferation im Hippocampus reduziert, wurden Gruppen pubertierender Weibchen wie zuvor dem erwachsenen Männchen oder nicht ausgesetzt und dann mit BrdU (einem Mitosemarker) injiziert und zwei Stunden, eine Woche oder drei Wochen später geopfert . Dieses Verfahren erlaubte es uns, die Auswirkungen von SCAR (Exposition gegenüber einem erwachsenen Mann) auf die Proliferation im Vergleich zum Überleben von neu erzeugten Zellen zu bewerten. Die mittleren Anzahlen von BrdU-markierten Zellen, die zu jedem dieser Zeitpunkte vorhanden waren, waren bei Frauen, die dem erwachsenen Mann ausgesetzt waren, ähnlich und bei denen, die dies nicht waren, was nahelegt, dass die SCAR-Erfahrung die Neurogenese nicht durch eine Abnahme der Zellproliferation reduzierte (Abb.. 4). Wie bereits erwähnt, produzieren Tiere in der Pubertät viel mehr neu erzeugte Neuronen als erwachsene Tiere15. Nichtsdestotrotz gab es keinen Effekt der SCAR-Erfahrung auf die Anzahl von BrdU-markierten Zellen, die 2-h oder eine Woche nach der anfänglichen Injektion anwesend waren. Der Unterschied trat vielmehr drei Wochen nach der ersten Injektion auf und nur als Reaktion auf die Sensibilisierungserfahrungen der Mutter (Abb. 5A). Daher deuten die vorliegenden Ergebnisse auf eine Veränderung des Überlebens neuer Zellen hin, die bereits vorhanden waren, als das mütterliche Verhalten eher als die Produktion von Zellen erfolgte, de novo.
Obwohl täglich Tausende von Menschen geboren werden, sterben innerhalb von nur wenigen Wochen bis zur Hälfte oder sogar mehr der neuen Zellen21. Wie gezeigt in Abb.. 4, mehr als die Hälfte der neuen Hippocampuszellen, die innerhalb einer Woche erzeugt wurden, waren innerhalb weniger Wochen nicht mehr vorhanden. In einer Reihe von Laborstudien haben wir festgestellt, dass die neuen Zellen durch mühsames Lernen, einschließlich Zellen, die während der Pubertät erzeugt wurden, vor dem Tod gerettet werden können15,16. Wir haben das Überleben der Zellen bei den Tieren, die mit der Trace-Eyeblink-Konditionierung trainiert wurden, nicht untersucht. Wir würden jedoch nicht erwarten, dass bei SCAR-Weibchen neue Nervenzellen vom Tod gerettet werden, einfach weil die SCAR-Weibchen die konditionierte Reaktion nicht gelernt haben42,43,44. Die vorliegenden Daten weisen darauf hin, dass tägliche Interaktionen mit den Nachkommen ausreichend sein können, um zu verhindern, dass viele der neu erzeugten Zellen bei den pubertierenden Weibchen absterben, was weiterhin nahelegt, dass das Vorhandensein von Nachkommen den Zelltod verhindern kann, der normalerweise bei diesen jungen Weibchen auftritt. Darüber hinaus waren neu generierte Zellen eher in der Frau überleben, die gelernt hat, volles mütterliches Verhalten auszudrücken. Somit reagieren neu erzeugte Zellen im Gyrus dentatus des weiblichen Hippocampus auf die Erfahrungen der Mutterschaft und können daher eine wichtige Rolle beim Lernen spielen, Kinder zu erkennen und sich um sie zu kümmern. Diese Daten stimmen mit einem früheren Bericht überein, der darauf hinweist, dass neue Neuronen in adulten Hippocampi väterlicher Männchen auf Interaktionen mit ihren Nachkommen reagieren und möglicherweise an der Erkennung von Nachkommen beteiligt sind45.
Das weibliche Gehirn verändert sich, während es lernt, sich um Nachkommen zu kümmern46,47. Wie in der Einleitung erwähnt, unterdrückt die Exposition gegenüber einem akuten Stress-Ereignis das assoziative Lernen während der klassischen Konditionierung bei der adulten weiblichen Ratte. Stress unterdrückte jedoch nicht das Lernen bei Frauen, die entweder auf natürliche Weise (durch Schwangerschaft) oder durch den Prozess der Sensibilisierung der Mutter auf die Nachkommenschaft aufpassen14. Darüber hinaus sind diese Effekte relativ dauerhaft in dem Maße, in dem Stress diese Art des Lernens nicht unterdrückt, wenn Frauen irgendwann in ihrem Leben gelernt haben, mütterlich zu werden.48 Eine neuere Studie berichtete, dass die Oxytocin-Verabreichung entweder systemisch oder lokal im auditorischen Kortex die Wiedergewinnung von Rattenwelpen durch Mütter, die kein mütterliches Verhalten zeigten, verstärkte49. Basierend auf diesen Daten ist es möglich, dass pubertierende Frauen, die SCAR ausgesetzt sind, lernen würden, mütterliches Verhalten auszudrücken, wenn ihnen Oxytocin ICV zur Verfügung gestellt wird50 oder lokal im auditorischen Kortex während der Sensibilisierung der Mutter49. Eine solche Zunahme des mütterlichen Verhaltens sollte dadurch das Überleben der neu erzeugten Neuronen im Gyrus dentatus des Hippocampus im Vergleich zu ähnlich behandelten Weibchen ohne Exposition gegenüber Oxytocin erhöhen. Zusammen verweisen diese verschiedenen Studien auf Neurogenese als einen potentiellen Mechanismus, durch den Eltern lernen, sich um ihre Jungen zu kümmern. Daher kann das SCAR-Modell nicht nur für die Untersuchung der weiblichen Reaktion auf sexuelle Aggression nützlich sein, sondern auch für die Untersuchung der Entwicklung von mütterlichem Verhalten und seiner möglichen Interaktion mit der Neurogenese im Hippocampus.
Fazit
Über dreißig Prozent der Frauen weltweit erleben sexuelle Aggression oder Körperverletzung in ihrem Leben und viele dieser Erfahrungen treten während der Pubertät und im jungen Erwachsenenalter auf51,52. Sexuelle Aggression und Trauma sind mit dramatischen Zunahmen von Depressionen und kognitiven Störungen bei Frauen verbunden53. Darüber hinaus leiden Frauen, die einer schweren sexuellen und / oder körperlichen Misshandlung in der Kindheit ausgesetzt waren, oft an PTBS, was mit einem Rückgang der Amygdala und des Hippocampus einhergeht, sowie Lerndefiziten54. Darüber hinaus sind Kinder von Müttern, die an PTSD leiden, einem größeren Risiko für traumatische Erfahrungen ausgesetzt, die zu ihrer schlechten Entwicklungsprognose beitragen55. Trotz dieser und anderer Studien am Menschen gibt es unseres Wissens kein etabliertes Tiermodell zur Bewertung der Auswirkungen von sexueller Aggression und Trauma bei Frauen. Die hier vorgestellten Studien präsentieren SCAR als ein nützliches Modell für jugendliches sexuelles Trauma bei Frauen. Dies ist ein wichtiger Beitrag, da wir sehr wenig über die Gehirnmechanismen wissen, die für die Zunahme von Depressionen und anderen Gemütsstörungen bei Frauen mit sexuellem Trauma und Aggression verantwortlich sind, und ohne Tiermodell sind wir in den Arten von Studien eingeschränkt geführt. Die hier präsentierten Daten weisen weiter darauf hin, dass die SCAR-Exposition das Lernen und die Entwicklung des mütterlichen Verhaltens signifikant reduziert, was sich auf die Plastizität des weiblichen Gehirns auswirkt. Wir gehen davon aus, dass das SCAR-Modell und die daraus resultierenden Daten dazu genutzt werden können, klinische Interventionen für Mädchen und junge Frauen zu entwickeln, die sexuelle Gewalt und Traumata erlitten haben und jetzt lernen müssen, sich zu erholenr56,57.
Zusätzliche Angaben
Wie zitiere ich diesen Artikel: Shors, TJ et al. Sexual Conspecific Aggressive Response (SCAR): Ein Modell des sexuellen Traumas, das mütterliches Lernen und Plastizität im weiblichen Gehirn stört. Sci. Rep. 6, 18960; doi: 10.1038 / srep18960 (2016).
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Danksagung
Unterstützt von einem Distinguished Investigator Award der Behavioral Brain Health Foundation und der National Alliance für Schizophrenie und Depression (NARSAD) an TJS und einem INSPIRE Award (NIH: IRACDA New Jersey / New York für wissenschaftliche Partnerschaften in Forschung und Lehre) an KT und Dorthy und David Cooper Fellowship zu HC und DD.
Informationen zum Autor
MITGLIEDSCHAFTEN
1. Behavioral and Systems Neuroscience, Abteilung für Psychologie, Zentrum für kollaborative Neurowissenschaften, Rutgers University.
o Tracey J. Shors
o Krishna Tobόn
o Gina DiFeo
o, Demetrius M. Durham
o & Han Yan M. Chang
Beiträge
TJS entwarf die Experimente, überwachte sie und schrieb den Hauptmanuskripttext. KT, GD, DD und HC trugen zum Design bei, führten Experimente durch und analysierten Daten. HC vorbereitet Abbildungen 1-5. Alle Autoren überprüften das Manuskript.
Konkurrierende Interessen
Die Autoren erklären keine konkurrierenden finanziellen Interessen.
Korrespondierender Autor
Korrespondenz Tracey J. Shors.
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