KOMENTARI:
Biol Psychiatry. 2010 lipanj 15; 67 (12): 1199-204. doi: 10.1016 / j.biopsych.2009.12.029.
Davis JF, Loos M, Di Sebastiano AR, Brown JL, Lehman MN, Coolen LM.
izvor
Zavod za biologiju stanica, Sveučilište u Cincinnatiju, Cincinnati, Ohio, SAD.
Sažetak
POZADINA:
Nesposobnost inhibiranja ponašanja nakon što postanu maladaptivna je komponenta nekoliko psihijatrijskih bolesti, a medijski prefrontalni korteks (mPFC) identificiran je kao potencijalni posrednik inhibicije ponašanja. Trenutna studija testirana je je li mPFC uključen u inhibiciju seksualnog ponašanja kada je povezan s averzivnim ishodima.
METODE:
Korištenjem mužjaka štakora, učinci lezija infralimbičkog i prelimbičnog područja mPFC-a na ekspresiju seksualnog ponašanja i sposobnost inhibicije parenja testirani su pomoću paradigme nepopunjenosti.
REZULTATI:
Medijalne lezije prefrontalnog korteksa nisu promijenile izražavanje seksualnog ponašanja. Nasuprot tome, lezije mPFC-a potpuno su blokirale stjecanje uvjeta spolne averzije i životinje s lezijama nastavile su se pariti, za razliku od robustne inhibicije ponašanja prema kopulaciji u mPFC intaktnim životinjama, što je rezultiralo da se samo 22% intaktnih muških životinja nastavlja parenja. Međutim, štakori s mPFC lezijama bili su sposobni formirati uvjetovano mjesto u odnosu na seksualnu nagradu i uvjetovanu averziju mjesta za litijev klorid, što ukazuje da te lezije nisu promijenile asocijativno učenje ili osjetljivost za litijev klorid.
Zaključak:
Trenutna studija pokazuje da su životinje s mPFC lezijama vjerojatno sposobne stvoriti asocijacije s averzivnim ishodima svog ponašanja, ali nemaju sposobnost suzbijanja traženja seksualne nagrade uslijed averzivnih posljedica. Ti podaci mogu pridonijeti boljem razumijevanju uobičajene patologije u osnovi poremećaja kontrole impulsa, jer kompulzivno seksualno ponašanje ima visoku prevalenciju komorbiditeta s psihijatrijskim poremećajima i Parkinsonovom bolešću.
UVOD
Medijalni prefrontalni korteks (mPFC) uključen je u mnoge funkcije višeg reda u živčanom sustavu sisavaca, uključujući regulaciju emocionalnog uzbuđenja, ponašanja nalik anksioznosti, kao i fleksibilnost u ponašanju i donošenje odluka (1-5). Smatra se da odlučivanje na temelju nagrade kontrolira neuronski krug koji se sastoji od mPFC, amigdale i striatuma (6) u kojem mPFC djeluje kao "top-down" kontroler ovog procesa (7,8). Središnje obilježje donošenja odluka na temelju nagrađivanja je sposobnost praćenja odnosa „odgovor-ishod“ tijekom vremena (9). Na taj način, kada posljedice povezane s ponašanjem postanu nepovoljne, učestalost tih postupaka se smanjuje. To rezultira pozitivnom prilagodbom ponašanja, a taj odgovor ovisi o intaktnoj funkciji mPFC (8, 10). Nemogućnost mijenjanja ponašanja nakon što dovedu do nepovoljnih posljedica je simptom koji je zajednički različitim poremećajima ovisnosti (11-15).
Seksualno ponašanje muškaraca u glodavaca je prirodno ponašanje temeljeno na nagrađivanju u kojem se prate odnosi između odgovora i ishoda kako bi se postigao cilj kopulacije (16). Međutim, mužjaci štakora se suzdržavaju od kopuliranja kada je seksualno ponašanje povezano s aversivnim stimulusom litijevog klorida (LiCl; 17, 18). Aktivnost mPFC je povezana s spolnim ponašanjem muškaraca u glodavacas (19-25) i ljudi (26). Međutim, točna uloga mPFC-a u seksualnom ponašanju ostaje nejasna. Cilj ove studije bio je opisati učinke lezija mPFC-a na izražavanje seksualnog ponašanja, te na stjecanje inhibicije ponašanja prema seksualnom ponašanju kod štakora koristeći se modelom nepoželjne averzije. Lezije su uključivale infralimbičku (IL) i prelimbičnu (PL) jezgru mPFC-a, jer se pokazalo da ove podregije projiciraju na područja mozga uključena u regulaciju seksualnog ponašanja (20). Rezultati ove studije pokazuju da intaktna funkcija mPFC nije potrebna za normalno izražavanje seksualnog ponašanja. Umjesto toga, rezultati podupiru hipotezu da mPFC regulira izvršavanje inhibicije ponašanja prema seksualnom ponašanju kada je to ponašanje povezano s averzivnim ishodima.
MATERIJALI I METODE
Životinje
Odrasli mužjaci (250-260 grama) Sprague Dawley štakori dobiveni iz Harlanovih laboratorija (Indianapolis) bili su smješteni pojedinačno u umjetno osvijetljenoj prostoriji na ciklusu obrnutog svjetla / tame (12: 12 h, svjetla isključena u 10 AM) na temperaturi od 72 ° F. Hrana i voda su uvijek bili dostupni. U svim testovima parenja upotrijebljeni su ovarijektomizirani estrogenski (sc silastična kapsula s 5% 17-beta-estradiol benzoatom) i progesteron (sc injekcija 500 μg u 0.1 ml sezamovog ulja) premazanih ženki Sprague Dawley štakora (210-225 grama) počelo je četiri sata nakon početka tamnog perioda i ponašanje je provedeno u ispitnom kavezu od pleksiglasa pravokutnog oblika (60 × 45 × 50 cm) pod slabim crvenim osvjetljenjem. Sve postupke odobrilo je Povjerenstvo za njegu i uporabu životinja Sveučilišta u Cincinnatiju, Odbor za brigu o životinjama Zapadnog Ontarija, te su se pridržavali smjernica NIH-a i CCAC-a koje su uključivale kralježnjake u istraživanju.
Operacija lezije
Životinje su anestezirane dozom 1-ml / kg (87 mg / kg ketamina i 13 mg / kg ksilazina). Životinje su smještene u stereotaksični aparat (Kopf instrumenti, Tujunga, CA USA), napravljen je rez kako bi se otkrila lubanja, a rupe su izbušene iznad mjesta ubrizgavanja pomoću dremmel svrdla (Dremmel, USA). Ibotenska kiselina (0.25μl, 2% u PBS) infundirana je bilateralno korištenjem dvije injekcije na različitim dorsoventralnim koordinatama, svaka tijekom 1.5 minutnog perioda korištenjem 5μl Hamilton šprica na slijedećim koordinatama u odnosu na Bregma (s lubanjom izravnanom vodoravno): Za PL i IL lezije: AP = 2.9, ML = 0.6, DV = - 5.0 i - 2.5. Sham lezije izvedene su korištenjem istih metoda, ali korištenjem injekcija nosača (PBS). Svim životinjama je dopušteno da se oporave tijekom 7-10 dana prije testiranja ponašanja.
dizajn
Izražavanje seksualnog ponašanja
PL i IL lezije su izvedene kod životinja koje su bile seksualno naivne prije operacije. Nakon oporavka, životinjama je dopušteno da se pare jednom tjedno dok se ne prikaže jedna ejakulacija, ukupno četiri uzastopna tjedna nakon operacije. Razlike u spolnim parametrima (tj. Latencije za montažu, intromisija, ejakulacija i broj montiranja i intromisije) unutar svakog eksperimenta analizirane su pomoću jednosmjerne ANOVA s operacijom lezije kao čimbenikom. Post hoc usporedbe su provedene korištenjem Fishers PLSD testova, svi sa 5% razinama značajnosti.
Povišeni eksperimenti s labirintom
Životinje s lezijama ili lažnim tretmanom testirane su na povišenom plus labirintu (EPM). Test je proveden pet tjedana nakon operacije i tjedan dana nakon posljednjeg parenja. EPM je načinjen od čistog pleksiglasa i sastojao se od četiri jednake duljine krakova od središnje arene koja je oblikovala oblik znaka plus. Dvije ruke labirinta bile su otvorene prema vanjskom okruženju, a druge dvije ruke labirinta bile su zatvorene tamnim sporednim kolosijekom (40cm visok) koji se protezao duž cijele dužine ruke. Granice između srednjeg područja i ruku definirane su bijelim prugama na rukama smještenim 12cm od sredine labirinta. EPM testovi su provedeni pod slabim osvjetljenjem, 1 – 4 sati nakon početka mračnog razdoblja. Razlike između lažnih i oštećenih životinja određene su studentskim t-testovima s razinom značajnosti 5%.
Uvjetovana odbojnost prema spolu
Mužjaci štakora su podvrgnuti tri sjednice parenja kako bi dobili seksualno iskustvo prije lezije ili lažne operacije. Životinje koje su pokazivale ejakulaciju tijekom najmanje dva od tri testa prije parenja uzete su u ovu studiju i nasumce podijeljene u četiri eksperimentalne skupine: Sham-LiCl, Lesion-LiCl, Sham-Saline i Lesion-Saline. Lezije ili lažne operacije obavljane su 3 dana nakon posljednjeg treninga. Životinjama je bilo dopušteno da se oporave tjedan dana nakon operacija prije početka liječenja. Tijekom kondicionih sesija, polovica lažnih i oštećenih mužjaka primila je LiCl odmah nakon parenja (Sham-LiCl i Lesion-LiCl), dok je druga polovica lažnih i oštećenih mužjaka služila kao kontrola i primala fiziološku otopinu odmah nakon parenja (Sham-Saline) i lezija-fiziološka otopina). Na dan 1 kondicioniranja, životinjama je dopušteno da se pare s jednom ejakulacijom i injicirane su unutar jedne minute nakon ejakulacije s 20ml / kg dozom bilo 0.15M LiCl ili fiziološke otopine i zatim vraćene u kućne kaveze. Ujutro na dan 2 kondicioniranja, svi mužjaci su izvagani, a životinjama koje su podvrgnute fiziološkoj otopini davana je 20ml / kg doze 0.15M LiCl, dok su životinje s LiCl uvjetima injektirane s ekvivalentnom dozom fiziološke otopine. Ova se paradigma ponavljala tijekom dvadeset uzastopnih dana u ukupnom broju od deset potpunih sesija kondicioniranja. Parametri seksualnog ponašanja zabilježeni su tijekom svakog ispitivanja. Razlike u postocima životinja koje su pokazivale gore i intromisije, ili ejakulacije su analizirane za svako ispitivanje pomoću Chi-Square analize s 5% razine značajnosti. Budući da nisu otkrivene razlike između skupina Sham-Saline i Lesion-Saline u bilo kojem parametru, te dvije skupine su kombinirane za statističku analizu (n = 9) i uspoređene su s Lesion-LiCl ili Sham-LiCl skupinom.
Uvjetovana preferencija mjesta
Životinje koje su bile seksualno naivne, podvrgnute su operaciji lezije kao što je gore opisano i ostavljene su da se oporave tjedan dana prije ispitivanja ponašanja. Sva bihevioralna ispitivanja započela su 4 sati nakon početka mračnog razdoblja. Uređaj s preferencijalnim položajem podijeljen je u tri komore s neutralnom središnjom komorom. Jedna strana komore imala je bijele zidove i rešetkaste podove, dok je druga strana bila crna sa šipkama od nehrđajućeg čelika kao podnice, središnja komora bila je siva s podom od pleksiglasa (Med Associates, St. Albans, VT). Prvo, provedeno je predtest kako bi se utvrdila prirodna preferencija za svakog pojedinca prije početka pripreme, sve životinje su stavljene u središnju komoru sa slobodnim pristupom u sve komore tijekom petnaest minuta i zabilježeno je ukupno vrijeme provedeno u svakoj komori. Sljedećeg dana, tj. Dan 1 kondicioniranja, mužjaci su se sparili s jednom ejakulacijom u njihovom kućnom kavezu na kojoj su odmah bili stavljeni u početno nepoželjnu komoru trideset minuta bez pristupa drugim komorama ili su ih smjestili u svoju prvotnu komoru za trideset minuta bez prethodnog seksualnog ponašanja. Drugi dan kondicije, mužjaci su dobili suprotan tretman. Ta se uvjetna paradigma ponovila još jednom. Sljedećeg dana proveden je post-test koji je bio proceduralno identičan pred-testu. Dvije odvojene vrijednosti upotrijebljene su za određivanje da li su životinje mPFC lezije formirale uvjetovano mjesto u odnosu na spol. Prvi rezultat bio je razlika u rezultatima, definirana kao razlika između vremena provedenog u prvotno poželjnoj komori i vremena provedenog u inicijalno nepoželjnoj komori. Preferirani rezultat je bio definiran kao vrijeme provedeno u početno ne-preferiranoj komori podijeljeno s vremenom provedenim u početno ne-preferiranoj komori plus vrijeme provedeno u početno poželjnoj komori. Preferirani i različiti rezultati uspoređeni su za svaku životinju između pred-testa i post-testa pomoću uparenih studentskih t-testova s razinama značajnosti 5%. Prethodne studije su pokazale da rezultati parenja u robusnoj uvjetovanoj preferenciji mjesta koriste ovu paradigmu, te da kontrolni tretmani ne rezultiraju promjenama preferencija (27-29).
Uvjetovana odbojnost mjesta
Životinje koje su bile seksualno naivne, podvrgnute su leziji ili lažnoj operaciji kao što je gore opisano i ostavljene su da se oporave tjedan dana prije ispitivanja ponašanja. Sva bihevioralna ispitivanja započela su 4 sati nakon početka svjetlosnog razdoblja. Pomoću gore opisanog CPP aparata, LiCl ili injekcije fiziološke otopine uparene su s početno preferiranom ili ne-preferiranom komorom tijekom dva kondicionirana pokusa na uravnotežen način. Provedeni su prije i poslije ispitivanja, a podaci su analizirani kao što je gore opisano korištenjem uparenih studentskih t-testova s razinama značajnosti 5%.
Provjera lezije
Za verifikaciju lezija životinje su perfundirane transkardijalno s 4% paraformaldehidom i mozgovi su podijeljeni (koronalno). Sekcije su imunoprocesirane za neuronski marker NeuN pomoću primarnog antiseruma u inkubacijskoj otopini za prepoznavanje NeuN (monoklonski anti-NeuN antiserum; 1: 10,000; Chemicon) i standardne metode imunoperoksidaze (19). Položaj i veličina ibotenskih lezija određena je analizom područja u susjednim sekcijama mPFC-a, bez lišenja NeuN neurona. Lezije mPFC-a obično su se protezale na udaljenosti od AP + 4.85 do + 1.70 u odnosu na bregma (Slika 1A – C). Lezije su smatrane potpunim ako je 100% IL i 80% PL uništeno, a samo su životinje s potpunim lezijama uključene u statističke analize (eksperiment ponašanja na spol, lezija n = 11, sham n = 12; EPM eksperiment, lezija n). = 5, sham n = 4, eksperiment uz uvjetnu averziju prema spolu, sham-slanu otopinu n = 4, sham-LiCl n = 9, lezija-slana n = 5, lezija-LiCl n = 12, kondicionirani eksperiment s preferencama mjesta, lezija n = 5 uvjetovanom averzijskom eksperimentu, lažno n = 12, lezija n = 9).
REZULTATI
Seksualno ponašanje
PL / IL lezije nisu utjecale na bilo koji seksualni parametar ispitan u muškaraca koji su bili seksualno naivni prije operacije (Slika 1D – F). U skladu s tim, nisu otkriveni nikakvi učinci PL / IL lezija na seksualno ponašanje u spolno iskusnih muškaraca uključenih u eksperiment uvjetovane averzije spola, tijekom prvog ispitivanja, dakle prije sparivanja LiCl sa seksualnim ponašanjem (Tablica 1). Dakle, PL / IL lezije nisu utjecale na seksualno ponašanje neovisno o seksualnom iskustvu.
Povišen Plus labirint
U skladu s prethodnim izvješćima (27-29), mužjaci štakora s mPFC lezijama mužjaci su pokazali više unosa u otvorene krakove EPM u usporedbi s kontrolama (Slika 1G), sugerirajući da je funkcija mPFC kritična za situacije koje zahtijevaju procjenu rizika.
Uvjetovana odbojnost prema spolu
Učinci LiCl uvjeta na seksualno ponašanje
Kondicioniranje s LiCl rezultiralo je značajnim smanjenjem postotaka prividnih mužjaka koji su pokazivali izdanke, intromisije ili ejakulaciju u usporedbi s kontrolama slanih otopina soli (Slika 2A – B). Međutim, lezije mPFC potpuno blokiraju inhibiciju uzrokovanu LiCl kondicioniranjem. Hi-kvadratna analiza otkrila je značajne razlike između skupina koje su otkrivene u postocima životinja koje su pokazivale izdanke (Slika 2A, intromissions (nisu prikazani; podaci identični Slika 2A), ili ejakulacije (Slika 2B). Točnije, postotci mužjaka koji su pokazali uzdizanja, intromisije ili ejakulaciju bili su značajno niži u Sham-LiCl skupini u usporedbi s kontrolnim životinjama koje su tretirane fiziološkom otopinom (Sham i Lesion), što ukazuje na ometajući učinak LiCl uvjeta na kopulaciju u Sham životinja. Nasuprot tome, učinak kondicioniranja LiCl nije opažen kod mužjaka Leion-LiCl (Slike 2A – B). Stoga je funkcija mPFC ključna za stjecanje uvjetovane inhibicije seksualnog ponašanja. Međutim, moguće je da lezije PL / IL prigušuju asocijativno učenje povezano sa seksualnom nagradom, te su u odvojenoj studiji ispitani učinci PL / IL lezija na stjecanje uvjetovane preferencije mjesta za seksualnu nagradu.
Uvjetovana preferencija mjesta i odbojnost
Štakori s mPFC lezijama pokazali su normalno asocijativno učenje kontekstualnih znakova uparenih sa seksualnom nagradom, što je naznačeno povećanim rezultatom razlike i sklonosti preferencijama tijekom post-testa (Slika 3A – B). Štoviše, lezije nisu utjecale na asocijativno učenje kontekstualnih znakova s LiCl-om izazvanom slabošću, što se pokazuje značajnim smanjenjem rezultata razlike i preferencija tijekom post-testa (Slika 3C – D).
RASPRAVA
U ovoj studiji, izvještavamo da lezije IL i PL regija mPFC-a ne utječu na izražavanje seksualnog ponašanja, niti na stjecanje uvjetovane preferencije mjesta za seksualnu nagradu. Umjesto toga, lezije sprečavaju stjecanje uvjetovane odbojnosti prema spolu. Ovi rezultati pružaju funkcionalne dokaze za hipotezu da je sposobnost za adaptivne promjene ponašanja regulirana IL i PL podregijama mPFC-a.
Prethodni podaci iz našeg laboratorija pokazali su da se mPFC neuroni aktiviraju tijekom seksualnog ponašanja kod mužjaka štakora (20). Međutim, štakori mPFC lezija u ovom istraživanju se ne razlikuju od lažnih kontrolnih štakora u bilo kojem od analiziranih parametara seksualnog ponašanja. U skladu s prethodnim izvješćima (30, 32) lezije mPFC-a nisu proizvele anksiolitičke efekte kao što je procijenjeno djelovanjem na povišenom plus labirintu, što ukazuje na to da je naš protokol oštećenja bio učinkovit. Prema tome, trenutni rezultati ukazuju na to da aktiviranje IL i PL podjela unutar mPFC-a tijekom seksualnog ponašanja nije nužno za normalno izražavanje seksualnog ponašanja. Nasuprot tome, prethodna studija koju su proveli Agmo i suradnici pokazala je da su lezije prednjeg dijela zuba (ACA) povećale latenciju montaže i intromije i smanjile postotak muškaraca koji su se slagali (25). Stoga je moguće da ACA igra ulogu u izvedbi seksualnog ponašanja, dok regije IL i PL posreduju u inhibiciji ponašanja kada su povezane s averzivnim ishodima.
Iako je zabilježeno da lezije mPFC ometaju različite oblike konsolidacije memorije (33, 34), učinci mPFC lezija na ovdje opisanu inhibiciju ponašanja ne mogu se pripisati nedostacima učenja. U odvojenom skupu eksperimenata mPFC lezijski mužjaci testirani su na sposobnost uspostavljanja uvjetovane preferencije mjesta prema seksualnom ponašanju. Asocijativno učenje povezano s nagradom ostalo je netaknuto u životinjama mPFC lezijama jer su ti muškarci mogli oblikovati uvjetovano mjesto u odnosu na komoru za seksualnu nagradu. Ovaj nalaz je u skladu s prethodnim studijama koje su ispitivale ulogu PL-a ili kompletnog mPFC-a za stjecanje CPP-a induciranog psihostimulansom (35, 36Osim toga, asocijativno učenje za aversivni podražaj LiCl nije bilo pod utjecajem mPFC lezija, u skladu s prethodnim izvješćima da PFC lezije nisu spriječile stjecanje uvjetovane averzije okusa (34). Ovi podaci ukazuju na to da je prethodno uočena aktivacija podjedinica PL / IL unutar mPFC-a (20) nisu nužni za stjecanje asocijativnog učenja povezanog s nagrađivanjem, ali su nužni za pravilno korištenje tih informacija jer se odnose na izvršenje kontrole ponašanja. Ovaj pojam je u skladu s trenutnom tvrdnjom da je intaktna funkcija IL-a neophodna za ispitivanje i djelovanje prema inhibitornim i uzbudljivim inputima koji prenose informacije o nepredviđenim mogućnostima nagrađivanja (37). Nadalje, životinje s PL (35) ili IL (8, 37, 38) lezije pokazuju normalno učenje izumiranja unatoč nemogućnosti korištenja tih informacija za donošenje odluka usmjerenih na cilj.
U zaključku, trenutna studija pokazuje da su životinje s lezijama mPFC-a vjerojatno sposobne formirati asocijacije s averzivnim ishodima svog ponašanja, ali im nedostaje sposobnost da potiskuju traženje seksualne nagrade usprkos negativnim posljedicama. U ljudi seksualno uzbuđenje je složeno iskustvo pri čemu obrada kognitivno-emocionalnih informacija služi kako bi se utvrdilo jesu li hedonistička svojstva određenog poticaja dovoljna da djeluju kao seksualni poticaj (39). Trenutni podaci ukazuju da disfunkcija mPFC-a može pridonijeti seksualnom riziku ili kompulzivnom traženju seksualnog ponašanja.
Štoviše, disfunkcija mPFC je povezana s nekoliko psihijatrijskih poremećaja (13, 40sugerirajući da disfunkcija mPFC može biti temeljna patologija koja se dijeli s drugim poremećajima i da kompulzivno seksualno ponašanje može biti povezano s drugim poremećajima. Uistinu, kod ljudi se navodi da hiperseksualnost ili kompulzivno seksualno ponašanje imaju visoku prevalenciju komorbiditeta s psihijatrijskim stanjima (uključujući zlouporabu supstanci, anksioznost i poremećaje raspoloženja) (41), i otprilike 10% prevalencije Parkinsonove bolesti zajedno s kompulzivnim kupovanjem, kockanjem i jedenjem (42-44).
fusnote
Izjava izdavača: Ovo je PDF datoteka neobjavljenog rukopisa koji je prihvaćen za objavljivanje. Kao uslugu našim klijentima pružamo ovu ranu verziju rukopisa. Rukopis će biti podvrgnut kopiranju, slaganju i pregledu rezultirajućeg dokaza prije nego što bude objavljen u konačnom obliku. Imajte na umu da se tijekom proizvodnog procesa mogu otkriti pogreške koje mogu utjecati na sadržaj, a sve pravne izjave koje se odnose na časopis pripadaju.
;