Proc Natl Acad Sci USA A. 2010 február 2; 107(5):-2265 2270.
Absztrakt
Annak ellenére, hogy a gerinces agy specifikus érzékszervi és motoros funkcióiról ismert, a globális agyállapot szabályozása kevésbé ismert. Nemrég azt javasolta, hogy egy általánosított arousal (Ag) nevű függvény az idegrendszer leggyakoribb hajtóereje, amely felelős az összes viselkedési válasz kezdeti aktiválásáért. A fokozottabb generalizált központi idegrendszeri izgalommal rendelkező állatnak nagyobb a motoros aktivitása, az érzékszervi ingerek iránti fokozott érzékenység és a nagyobb érzelmi labilitás. Ebbe az elméletbe implicit volt az a predikció, hogy az általánosított felkeltés növekedése növelné az izgalmától függő specifikus motivált viselkedéseket. Itt az ötletet közvetlenül úgy vizsgáljuk, hogy az egerek magas vagy alacsony szintjein tenyésztett két vonalat teszteljük, és értékeljük a válaszokat a viselkedési arousal, a szex és a szorongás / feltárás specifikus formáinak vizsgálatában. Úgy tűnik, hogy a differenciált generalizált izgalomra kiválasztott állatok szenzoros, motoros és érzelmi reaktivitásukban jelentősen megnövekedett az érzelmi vizsgálatunk. Továbbá, a nagy általánosított arousal szintre kiválasztott hím egerek ingerlők voltak, és az első intromission (IN) előtt még hiányosabb szerelvényeket mutattak, de ezt az IN-t elérve sokkal kevesebb IN-t mutattak ki az ejakuláció előtt, valamint sokkal hamarabb az első IN-t követően. , ami a szexuális izgalom magas szintjét jelzi. Ezen túlmenően mindkét nemből származó, magasan felkeltő állatok nagyobb szorongásszerű viselkedést mutattak, és csökkentették a feltáró viselkedést a megemelt plusz labirintusban és a világos-sötét dobozban. Összességében ezek az adatok az Ag motivált viselkedésre gyakorolt hatását mutatják be.
Az összes gerinces állat számára az egyik alapvető kihívás az, hogy nagyszámú környezeti körülményre kell reagálniuk a viselkedési válaszokra, amelyek közül néhány fenyeget. Nemrég javasoltunk (
Előfordulhat, hogy a következő popper felhasználói felület vezérlés nem elérhető. A következő gomb megnyomásával visszatérhet a vezérlés egy elérhető verzióra.
Pusztítsd el a felhasználói felület vezérlését1), hogy a gerinces idegrendszerben egy olyan funkció létezik, amely nagyszámú válasz viselkedési aktiválását indítja el ennek az alapvető kihívásnak, egy általánosított izgalomnak nevezett függvénynek. Az általánosított felkeltő mechanizmusokat kiszolgáló neuronok érzékszervi bemeneteket kapnának mind a külső környezet, mind a belső környezetből, és gyorsan képesek aktiválni az izgalmas állapotokat, amelyek a konkrétabb, motiváltabb viselkedési válaszokat erősítik. Ennek a rendszernek a növekedése növelné az általánosított felkeltést, olyan motort termel, amely nagyobb motoros aktivitással, nagyobb érzékszervi érzékenységgel és fokozott érzelmi labilitással rendelkezik. Az itt bemutatott munka célja az volt, hogy növelje az általános arousal funkció fennállásának bizonyítékát (az egerek magas és alacsony arousalis vonalak tenyésztésének megkezdésével), valamint a magas vagy alacsony generalizált arousal állapotok specifikus motivált viselkedésre gyakorolt hatásának tesztelését: férfi szexuális viselkedés és szorongás / feltárás.
Eddig az általánosított élesedés mint mérhető és élettanilag releváns központi idegrendszeri állapot létezését három különálló megközelítésből állapítottuk meg, amelyek közül a harmadik szerepel itt.
Először a fő komponens elemzéseket használtuk, hogy kivonjuk a legnagyobb egyedülálló tényezőt, amely a viselkedés felidézését támasztja alá
Az összes gerinces állat számára az egyik alapvető kihívás az, hogy nagyszámú környezeti körülményre kell reagálniuk a viselkedési válaszokra, amelyek közül néhány fenyeget. Nemrég javasoltunk (1), hogy a gerinces idegrendszerben egy olyan funkció létezik, amely nagyszámú válasz viselkedési aktiválását indítja el ennek az alapvető kihívásnak, egy általánosított izgalomnak nevezett függvénynek. Az általánosított felkeltő mechanizmusokat kiszolgáló neuronok érzékszervi bemeneteket kapnának mind a külső környezet, mind a belső környezetből, és gyorsan képesek aktiválni az izgalmas állapotokat, amelyek a konkrétabb, motiváltabb viselkedési válaszokat erősítik. Ennek a rendszernek a növekedése növelné az általánosított felkeltést, olyan motort termel, amely nagyobb motoros aktivitással, nagyobb érzékszervi érzékenységgel és fokozott érzelmi labilitással rendelkezik. Az itt bemutatott munka célja az volt, hogy növelje az általános arousal funkció fennállásának bizonyítékát (az egerek magas és alacsony arousalis vonalak tenyésztésének megkezdésével), valamint a magas vagy alacsony generalizált arousal állapotok specifikus motivált viselkedésre gyakorolt hatásának tesztelését: férfi szexuális viselkedés és szorongás / feltárás.
Eddig az általánosított élesedés mint mérhető és élettanilag releváns központi idegrendszeri állapot létezését három különálló megközelítésből állapítottuk meg, amelyek közül a harmadik szerepel itt.
Először a fő komponens elemzéseket használtuk, hogy kivonjuk a legnagyobb egyedülálló tényezőt, amely a viselkedés felidézését (2). Ennek az elemi erőnek a CNS-ébredéshez viszonyított relatív hozzájárulásának meghatározásához egér viselkedési képernyőn meta-analízist végeztünk egerekkel (3). A viselkedési arousal adatok százalékos aránya a kényszerített egyfaktoros megoldással az 29% -tól az 45% -ig terjedő öt kísérletben változott. Tehát azt mondhatjuk, hogy az általánosított központi idegrendszeri ébredés létezik, és ezeknek a kísérleteknek az adatai körülbelül egyharmadát teszik ki.
Másodszor, van egy csomó kémiai és anatómiai és fiziológiai adat a közeli mechanizmusokról, amelyek a központi idegrendszer felidézésére támaszkodnak. Neuroanatómiai értelemben a növekvő és csökkenő pályák jól ismertek. Az arousal állapotok neuronális szabályozását egy elosztott, kétirányú, kétirányú neuronális hálózat szabályozza, amely összeköti az alsó agyköteget és az előfutamot (refs. 1, 4). A fiziológiailag az agyi gyulladásos rendszerek fejlődtek, hogy fenntartsák a spontán (nem feltétlenül feladat-függő) aktivitást a kéreg alapértelmezett hálózatában (5 -7). Az éles átmenet (8) a csendes éberségtől az aktív felderítő viselkedéshez az alacsony frekvenciájú oszcillációk csökkenése (9) az agykortikális neuronok membránpotenciáljai közötti csökkent korrelációk miatt (10). Az alvástól az ébrenlétig tartó átmeneteket valószínűleg elősegíti a növekvő retikuláris aktiváló rendszer és a medulláris raphe-csoportok (pl.11 -13). Az általánosított ébredés neurokémia is kidolgozásra kerül. A neurokémiailag különbözõ sejtcsoportokból származó szálak az agystílusban, pl. A monoaminerg útvonalak, befolyásolják a neuronokat a thalamic, hypothalamicus és más elõbbi célpontokban. A hipotalamuszban ezek a bemenetek a neuronok aktivitását idéző neuronok, mint például a hypocretin és a hisztamin. Fontos, hogy ezek a kapcsolatok szintén kétirányúak, hiszen a hipotalamusz hisztamin és hypocretin neuronjai visszahelyeznek az agyköri arousal régiókba, és egy olyan hálózat részét képezik, amely szabályozza az izgalmat és az alvást (14). Például egy „kapcsolót” írtak le a globális agyi ingerlés szabályozására, ahol a GABAerg alvás-aktív neuronok a ventrolaterális preoptikus területen (vlPO) elősegítik az alvást mind azáltal, hogy közvetlenül gátolják a felemelkedő felkiáltó monoamin rendszereket (norepinefrin, szerotonin, hisztamin, stb.). ) és a hypocretin neuronok gátlásával az oldalsó hypothalamusban (LHA), amelyek általában felkeltik a monoamin útvonalakat és az előjátékot (15). Az útvonal reciprok, mivel a vlPO-ban a szerotonerg, noradrenerg és hisztaminerg bevitel gátolja az ébrenlétet (16). A vlPO-aktivitás ezáltal gátolja a felemelkedő izgalmi aktivitást és a saját aktivitásánál is megszünteti a tonikus gátlást (4). Hasonlóképpen a monoaminerg sejtcsoportok gátolják a vlPO aktivitást, és ezzel gátolják saját aktivitásukat. Ily módon a hypothalamicus aktivitás szabályozhatja és behatolhatja a növekvő monoaminerg bevitel aktivitását az előtérbe. Végül, genomi szempontból valószínűleg több, mint az 100-gén, ami az általánosított központi idegrendszeri arousal, beleértve, de nem kizárólagosan, az arousal kapcsolatos transzmitterek, neuropeptidek és ezek receptorai szintetikus enzimeket kódoló géneket, például a hypocretin rendszert (17). Így a generalizált arousal funkció mechanizmusait neuroanatómiai, neurofiziológiai és neurokémiai szinten dokumentálják.
Ezek az elosztott növekvő és csökkenő rendszerek részt vesznek mind a központi idegrendszeri megbetegedések globális szabályozásában, mind pedig a viselkedési állapotokra, például a szorongásra, a félelemre, az éhségre, a szomjúságra és a szexuális meghajtásra gyakorolt különféle hatásokban, amelyek szubsztrátot képeznek, amelyen az agyi globális változások következnek be az ingerlékenység az adott viselkedések változásai lehetnek (18 -20).
Itt egy harmadik támogatási vonalról számolunk be az általánosított izgalom létezéséről: egy nagyszabású szelektív tenyésztési projekt adatai, amelyeket úgy vezettek be, hogy olyan egerek sorait állítsák elő, amelyeket nagy vagy alacsony generalizált arousalra választottak ki. Ennek érdekében kvantitatív és automatizált vizsgálatot dolgoztunk ki az általánosított arousal-ban, és ezt az assay-t használtuk az erősen tenyésztett egerek kiválasztására az arousal viselkedés általános indexe alapján. Amint már említettük, az általánosított felkéréselmélet egyik kulcseleme, hogy az általánosított felkeltés változásainak képesnek kell lenniük a specifikus motivált viselkedések erősségének modulálására. Így megvizsgáltuk a generalizált arousal és férfi szexuális viselkedés szintjei közötti összefüggést, a hormonfüggő viselkedést, amelyről korábban kimutatták, hogy ugyanazokat a neurokémiai anyagokat érintik, amelyek részt vesznek a központi idegrendszeri ingerlésben (pl. Hisztamin és hypocretin) (21, 22). A „szorongás” két vizsgálatát is használtuk, a megnövekedett plusz labirintus és a fény / sötét átmeneti teszt, feltételezve, hogy a szorongás növekedése a feltárás csökkenéséhez vezet. Az eredmények azt mutatták, hogy a magas versus és alacsony szintű általánosított izgalmakra tenyésztett állatok jelentős különbségeket mutatnak az izgalom specifikus megnyilvánulásának tesztjeiben: szexuális és szorongás / feltáró viselkedés.
Eredmények
Kidolgoztunk egy általánosított központi idegrendszeri arousal viselkedési vizsgálatot, amely figyelembe veszi az arousal viselkedés, a motoros aktivitás, az érzékszervi érzékenység és az érzelmi képesség három javasolt aspektusát (3). Genetikailag heterogén egereket teszteltünk ebben a vizsgálatban ( SI szöveg ) a speciális tenyésztési adatok tekintetében) és a rangsorokat a magas és alacsony arousal esetében az általánosított ébredés mindhárom alskálájában állapították meg. A legmagasabb (és legkisebb) pontszámokat mutató egereket az egyes generációkban a három alskálában összesítettük, majd a következő generáció alapítójaként használtuk. A „magas” szülőkből származó hím és nőstény egereket HM-nek és HF-nek nevezzük, míg az „alacsony” szülők utódai LM és LF. Mindegyik esetben az egereket az egyéni viselkedésmódok alapján választottuk szét az arousal assay-ben, hogy összehasonlítsuk a szülői arousal és az utódok arousal viselkedési teljesítményre gyakorolt hatásait. S1 az 5 (G5) generációs egerek élesedési pontjait mutatta, amelyek az ebben a kéziratban levő kísérleti egerek (G6) állományaként szolgáltak.
A vizsgálatunkban mért általánosított ébredés magasabb volt az egerekben a magas vonalról. Mind a nőstény, mind a magasan általánosított arousal egerek több otthoni ketrec aktivitást mutatnak (Ábra 1 HIRDETÉS ), főként a sötét fázis korai szakaszában a nagyobb aktivitásnak köszönhetően. Ezen túlmenően mindkét nemből származó nőstények és magasan felkeltett állatok jobban félelmetes viselkedést mutattak ki a kontextusban megfogalmazott kondicionáló paradigmában (Ábra 1E ). Végül a neutrális szagú anyag adagolásával szembeni viselkedési reaktivitás magasabb volt a magas állatok között, mint az alacsony arousal esetében (Ábra 1F ); bár nem volt különbség a nemek között. Ezek az adatok azt mutatják, hogy még az 6 generációkon belül is előfordulhat, hogy generálódnak az általánosított élesedés differenciális mintáit mutató egerek eltérő vonalai.
A szelektív tenyésztés megváltoztatja a viselkedést az generalizált arousal assay-ben. Minden adatot átlagként (± SEM) mutatunk be. (A) Az otthoni ketrec mozgási aktivitásának teljes távolsága 1-h tartályokban és az 4 egymást követő napokon átlagolva. A (B) fényidő, (C) a sötét időszak első 4 h, és (D) a sötét időszak végén. (E) A félelem kondicionáló paradigma visszakeresési fázisában az akklimatizációtól a posttoneig terjedő teljes távolság változása. Beam törések (a mérés alapján). \ T F) függőleges tevékenység, (G) horizontális tevékenység, és (H) egy teljes szagú szag (a levegő áthalad az 100% benzaldehiden) megjelenése alapján. * Jelentősen különbözik a magas és az alacsony értékek között. A különbségeket statisztikailag szignifikánsnak tekintjük, ha P <0.05. HF, n = 29, LF, n = 21, HM, n = 27, LM, n = 18.
Ezután arra törekedtünk, hogy meghatározzuk, hogy a genetikailag kódolt különbségek az általánosított ébredésben az arousal-függő motivált viselkedések bizonyos típusaiban változnak-e. Ebből a célból a G6 egereket vettük, és két különböző módon osztottuk el őket (i) szülői arousal - függetlenül attól, hogy szüleik magas vagy alacsony vonalakban voltak - és (ii) utódok felkeltése - hogy az adott állat (G6) az arousal eloszlás tetején vagy alján volt. Először is, a hím egereket egymást követő napokon egy szexuálisan naiv konspecifikusnak (a Het8 törzsnek) tesszük ki, amíg párosodnak. A magas rangú férfiak és azok az utódok, akik nagyfokú általánosított izgatottságot mutattak ki, a szexuális viselkedés sajátos mintázatát mutatják, ami magasabb szintű ingerlékenységgel és szexuális izgalommal függ össze (Ábra 2). A magasan felkeltett férfiak a behatolás előtt több tartókkal rendelkeztek (Ábra 2 A és a E ), majd az ejakuláció előtt kevesebb behatolást (Ábra 2 B és a F ), és gyorsabban ejakuláltak az első behatolás után (Ábra 2 C és a G ). Továbbá, a behatolási kísérletek százalékos aránya, amely sikeresen vezetett a behatoláshoz, szignifikánsan alacsonyabb volt a magas arousal vonalú férfi egerek között (Ábra 2 D és a H ). A szexuális viselkedés mintázata azt jelzi, hogy a magas arousal férfiak nem megfelelő módon ingerültek, amint azt a nagyon alacsony intromission: teljes szerelési arány jelzi. Fontos, hogy a párosítási idő időbeli szerkezete hasonló volt a vonalak között, mivel nem volt különbség a genetikai vonalak és az utódok magas és alacsony arousal csoportjai közötti beillesztés, behatolás vagy ejakuláció késleltetésében (Ábra 3 A-F ).
A nagy általánosított arousal magas szexuális izgalommal jár. Minden adatot átlagként (± SEM) mutatunk be. Az első behatolás előtti összeszerelés száma (A) szülői arousal, (E) utódok felkeltése, és (I) mindkét körülmények között. Az első beavatkozás előtti behatolások száma (B) szülői arousal és (F) utódok felkeltése. Az állatokba történő első behatolás után az ejakuláció késleltetése (C) szülői arousal és (G) és az utódok felkeltése és intromission: mount aránya (sikeres behatolások száma / összeszerelésszám + intromission),D) szülői arousal és (H) utódok felkeltése. A különbségeket statisztikailag szignifikánsnak tekintjük, ha P <0.05. HM, n = 6, LM, n = 6.
A szexuális viselkedés magas generalizált arousal egerekben megtartja az időbeli struktúrát. Minden adatot átlagként (± SEM) mutatunk be. Rögzítés késleltetése (A, Dés G), késleltetés a behatolásra (B, Eés H), és az ejakulátum késleltetése (C, Fés I) nem különböznek a sorok között vagy az utódok felidézésén alapulnak. A különbségeket statisztikailag szignifikánsnak tekintjük, ha P <0.05. HM, n = 6, LM, n = 6.
Ezután feltettük a kérdést, hogy a központi idegrendszeri arousal növekedése a szorongásszerű / feltáró viselkedés növekedéséhez vezet? A magas és alacsony egereket mindkét nem esetében teszteltük a megnövekedett plusz labirintus és világos-sötét átmeneti feladatokon. Érdekes, hogy a különbségek szignifikánsak voltak az arousal szülői szintje szerint, de nem voltak szisztematikusan különböztetve az ébredésben különbözõ állatok között. A megemelt plusz labirintusban a magas vonalból származó egerek a szorongásszerű viselkedések általános növekedését mutatják (a felfedezés csökkenése), amint azt a kevésbé töltött idő a nyitott karokon (Ábra 4A ), egy hosszabb késleltetés, hogy először egy nyitott karhoz \ tÁbra 4B ), és a felderítő viselkedés általános csökkenése, amint azt a teljes karbejegyzés jelzi (Ábra 4D ). Mindenesetre a tenyésztéstől független nőstények kevesebb időt töltöttek a nyitott karon, és hosszabb késleltetést mutattak be először egy nyitott karhoz. Nem volt következetes kapcsolat az utódok arousal pontszáma és a megnövekedett plusz labirintus viselkedése között (Ábrákon. 4 E-H ). A világos-sötét tesztben a magas vonalból származó egerek nem különböztek a fényben eltöltött időtől (Ábra 5A ), de hosszabb idő elteltével a doboz sötét oldalára lépett (Ábra 5B ) és a doboz két oldala között jelentősen kevesebb átmenet volt (Ábra 5C ). Ismét csak a szülői felidézés, és nem az utódok ébredése jósolta a viselkedést a világos-sötét feladatban (Ábra 5 D-F ). Összességében a magas vonalból származó állatok szorongásosabb viselkedést mutattak, és csökkentették az általános kutatást.
A nagy általánosított ébredés kiválasztása szorongásszerű viselkedést vált ki. Minden adatot átlagként (± SEM) mutatunk be. Az egerek a magas Ag-vonalakból eltöltött idő alatt mind a nyitott (A) és zárt karok (B) és hosszabb késleltetést mutattak be egy nyílt karhoz (C) és kevesebb teljes karbejegyzést (D). Az arousal assay-ben az egyes pontszámok között nem volt összefüggés (E-H). A különbségeket statisztikailag szignifikánsnak tekintjük, ha P <0.05. HF, n = 22, LF, n = 22, HM, n = 24, LM, n = 15.
A nagy általánosított ébredés kiválasztása megváltoztatja a fény-sötét átmenet viselkedését. A vonalak nem különböztek meg a fényben (vagy sötétben) eltöltött teljes időtartamban (A), de a magas Ag-állatok hosszabb késleltetést mutattak be a kamra sötét oldalára (B) és kevesebb átfogó fény-sötét átmenet (C). Nem volt összefüggés az arousal assay kivonásakor az egyes pontszámok között (D-F). HF, n = 22, LF, n = 22, HM, n = 24, LM, n = 15.
Végül az általánosított felkérésvizsgálatunkból összegyűjtött adatok legszembetűnőbb jellemzőinek kinyeréséhez használt matematikai módszert használtunk. Ez a módszer a motor, érzékszervi és érzelmi (félelem) mérések relatív hozzájárulásának elemzésére szolgál, mivel ezek befolyásolják az arousal legnagyobb, legkritikusabb dimenzióját. Ez azt jelenti, hogy az arousal assay-ben működő legelterjedtebb, elemi erőt az adatkészletünk kényszerített egykomponensű megoldása mutatja be.2). A legfontosabb komponensek elemzéséből a legérdekesebb összehasonlításokat a Ábra 6. Bemutatja a Motor Tevékenység, az Olfactory Responsivity és Fear Component # 1 félelmének különálló hozzájárulását, amely a legelterjedtebb, erőteljesebb erőt generáló viselkedést határozza meg ezekben az élesítési vizsgálatokban. Ban ben Ábra 6, ha egy intézkedés (-) jelet tartalmaz, ez azt jelenti, hogy valóban csoportosították a főösszetevő #1 erőivel, de fordított irányban (alacsony a viselkedés értékei erősen kapcsolódnak a fő komponens # 1 hozzájárulásához az arousal kapcsolatos viselkedések előállításához). A #1 fő összetevő a motoros aktivitás magas fokát tükrözi. Elemzésünk felveti azt a kérdést, hogy az ébresztő funkciók struktúrái azonosak a férfiak és a nők körében.
Az általánosított ébredés matematikai struktúrája különbözik a férfiak és a nők között, akiket az általánosított arousal szintjei különböznek. A motor, az érzékszervi (szaglás) és az érzelmi (félelem) mérések differenciált hozzájárulása az arousal assay-ben a legáltalánosabb erőkifejtési viselkedéshez, nevezetesen az 1 fő komponenshez. Ezeknek a hozzájárulásoknak a mintái különböztek a HM és az LM között, a HF és az LF között, a HM és a HF között, valamint az LM és az LF között. Például az LM-ek alacsonyak voltak, mert a motormérések nem hajtották végre az 1-t. Továbbá, a HM-nek magas, pozitív hatása volt a félelemnek az 1 fő komponensének (A HF nem), de a HM-nek hiányzott a HF erős szaglásérzékenysége. Azok a vezérlők, amelyek ugyanazokat a nagy adathalmazokat kódolták, és a véletlen számokat használó vezérlők nem kaptak hasonló mintákat, és élesen csökkentették a fő komponens 1 által kifejtett adatainak százalékos arányát.
Ábra 6 azt mutatja, hogy a HM és az LM közötti legnagyobb különbség a HM motoros aktivitásának a fő komponenshez (# 1) való jelentős hozzájárulása, valamint a félelem hozzájárulásának különbsége. Valójában a motoros aktivitás meghibásodása a #1 főösszetevő által történik, ami az LM férfiakat inkább a HM helyett teszi. A HM magas mozgási sebességgel rendelkezik, és csúszósak. A nőstények eltérőek. A legnagyobb különbség a HF és az LF között a HF erős szaglásos bemeneti reakciójához vezet. Ami a nemi különbségeket illeti, a HM és a HF között nagy különbségek vannak a # 1 fő alkotóelemre gyakorolt szaglásérzékenység és a félelem között. Feltételezzük, hogy egy HF-asszony, aki készen áll a párosodásra, miután sok időt töltött a barlangjában, közvetlenül az ovuláció előtt válik ki a barlangjából. Hiányzik a félelem és a lokomote széles körű elterjedése, a hüvelyi váladékok szagának terjesztése, a bánásmód viselkedésének olyan formája, amely arra ösztönzi a férfiakat, hogy éppúgy párosuljanak, mint az ovuláció. Erőteljes szaglási válaszának köszönhetően egészséges, erőteljes férfiakat választanak az alom potenciális apjaként.23, 24). Az LM és az LF között a fő különbség az, hogy az LF-nek nagy motoros hozzájárulása volt a #1 főösszetevőhöz, valamint kisebb különbség az LM és LF között a félelemben. A fő komponenselemzés alkalmazásából arra következtetünk, hogy az elsődleges arousal komponens szerkezete nem azonos a férfiaknál, mint a nőknél.
Megbeszélés
Ezek az adatok arra utalnak, hogy a genetikailag módosított generalizált arousal mélyen befolyásolja a szexuális és feltáró / szorongásos viselkedést. A férfiak szexuális viselkedését ebben a tanulmányban jellemezték, hogy a HM állatok jobban ingerültek, gyorsabban mozogtak, és sok korai és sikertelen szerelést mutattak az első sikeres pénisz beillesztésük előtt, majd ejaculáció után minimális számú további behatolás után. Így az intromiesziók aránya a gerjesztett preintromission tartókhoz szignifikánsan alacsonyabb volt a HM-ben az LM-állatokhoz képest. Érdekes, hogy ezek az eredmények azt mutatták, hogy az állatokat szüleik vagy saját arousal pontszámuk szerint rendezték. Ezen túlmenően, a nagyfokú általánosított felkeltés kiválasztása csökkentett feltáró viselkedést eredményezett a világos-sötét és emelkedett plusz labirintus feladatokban. Ez az eredmény meglepő módon a szülői arousal pontszámok függvénye volt, és független volt a vizsgált állatok általánosított arousal értékeitől.
Ha az általánosított ébredés bizonyos specifikus izgalmi altípusokra utal, akkor a két fogalom között fiziológiai kapcsolatokra van szükség. A jelenlegi munkában két specifikus felkeltési állapotra összpontosítottunk: szex és félelem. A közelmúltban az ösztrogén beadását követő nőstény generalizált arousal és szexuális izgalom növekedésének mintáját is meghatároztuk.3, 25). Ez mind közvetlenül, mind közvetetten specifikus és általánosított arousal kapcsolatos neurokémiai anyagok indukálásával történik. Valójában számos neurokémiai jel, amely elősegíti a teljes központi idegrendszeri általánosságot, elősegíti a szexuális izgalmat a limbikus struktúrákban (1, 26). Például az arousal kapcsolatos neurotranszmitter hisztamin egy erős arousal-promóciós kémia, amely növeli a kortikális aktivitást és gátolja a ventrolaterális preoptikai terület alvást elősegítő neuronjait. A hisztamin-dekarboxiláz-hisztamin-szintézis enzim hiányában lévő hím egerek csökkent párosító viselkedést és prenatális expozíciót mutattak ki az antihisztaminok véglegesen károsodott férfi szexuális viselkedésében (27, 28). Ezenkívül a ventromedialis hypothalamusban a hisztamin megkönnyíti az elektromos aktivitást és a lordózis viselkedését a női rágcsálókban (21, 29). Hasonlóképpen, a hypocretin peptidek növelik a teljes központi idegrendszeri ébredést, és a hypocretin mikroinjekciói a mediális preoptikai területre növelik a férfi szexuális viselkedését (22). Az inverz példa ugyancsak bizonyítékot szolgáltat ugyanarra a pontra, az ösztradiol primer adagjait megelőzően beadott érzéstelenítők megakadályozzák a lordózis viselkedését és a párzáshoz kapcsolódó gének indukcióját (30, 31) mivel az amfetamin-adagolás elősegíti a párzás ösztrogén indukcióját (\ t32). Összefoglalva, ezek az adatok összekapcsolják a szexuális viselkedést és az általánosított felkeltést, és jelzik azokat a lehetséges mechanizmusokat, amelyek révén a nagy általánosított arousal való genetikai szelekció befolyásolhatja az olyan különleges ébresztési állapotokat, mint a szex.
A genetikai szelekció a nagyfokú általánosított izgalomhoz csökkentette a feltáró viselkedést a világos-sötét és emelkedett plusz labirintus vizsgálatokban. A feltáró magatartás csökkentését ezekben a feladatokban a szorongásszerű viselkedés jelzésére lehetne értelmezni (33). Ez azt jelenti, hogy az általánosított központi idegrendszeri ébredés magas szintje nagyobb otthoni ketrecben mozgó aktivitást eredményezett, de újszerű környezetben csökkentette a feltáró aktivitást (világos-sötét doboz és emelkedett plusz labirintus). Azt a következtetést vontuk le, hogy a felemelkedett mozgásvezérlés a High arousal állatokban jobban ellensúlyozza a szorongásszerű állapotok megnövekedését, amely a felfedezés elnyomását szolgálja. Fontos, hogy bár a szexuális viselkedést mind a szülői, mind az utódok felkeltése befolyásolta, a feltáró / szorongásszerű viselkedést csak a szülők felkeltő állapota változtatta meg. Pontosan meg kell határozni, hogyan alakult ki ez a szülői törzshatás.
Az általánosított arousal koncepció összekapcsolását a konkrét viselkedési állapotokkal más rendszerekkel kapott eredmények is alátámasztják. Például egy cirkadiánus funkció, amely intenzív ellenőrzést kapott, az alvás szabályozása. Jelenleg az Egyesült Államokban a felnőttek több mint 15% -ában van valamilyen alvászavar. Annak ellenére, hogy az alvás biológiai funkciói ellentmondásosak, az alvás közben kikapcsolt idegsejtek helyszíneit és néhány tulajdonságát ábrázolták (34). Végső soron az alvás és ébredés közötti éles átmenetek szabályozása függhet a hipotalamusz és a bazális elülső idegsejtek közötti negatív visszacsatolási hurkoktól (4). Az ébresztő mechanizmusok ellenőrzésének problémái nyilvánvalóak, mivel az alvási problémák rendkívül gyakoriak (35), mint a depresszióval kapcsolatos arousal problémák (\ t36) és a stressz (37). Továbbá, Aston-Jones és mtsai. (38) képesek voltak az arousal kapcsolatos hypocretin neuronok aktiválására az oldalsó hipotalamuszban a jutalom-kereső viselkedésben. Mindegyik specifikus viselkedési állapot - pl. Az alvás, a stressz, a hangulat és a jutalomkeresés - általánosított arousal a viselkedés aktiválásához a legalapvetőbb, primitív neuronális erőt nyújtja, pontos viselkedési hatását pedig az adott környezeti körülmény alakítja ki.
Alternatív értelmezések.
Az arousal méréseink mind a mozgásszervi aktivitástól függnek, mint a fő leolvasástól. Ezért azzal érvelhetünk, hogy egy olyan gén mesterséges szelekciója, amely a lokomotoros aktivitás általános szintjét növelné, a központi idegrendszeri felkeltés növekedéseként értelmezhető (vagy félreértelmezhető). Az arousal assay specifikus részletei azonban nem támogatják az ilyen egyszerű magyarázatot. Valójában a vizsgálat érzékszervi és félelem komponensei esetében a viselkedési reaktivitás meghatározására a posztimulációs válaszokból levonjuk a háttéraktivitást. További értelmezési kérdésként meg kell jegyezni, hogy a differenciált alvó állapotok potenciális véletlen zavarok a vizsgálat érzékszervi komponenséhez. Azonban ez a zavar minimalizálható az olyan rotációs (vestibularis) ingerek bemutatásával, amelyek valószínűleg ébresztik az állatokat a szaglás stimulálása előtt, amely az adott részvizsgálat, amelyen a kiválasztás alapul. Mindenesetre az olyan új kontextusokban, mint a megnövekedett plusz labirintus és a világos-sötét doboz, a magasabb általánosított arousal szelekciója kevésbé teljes felderítő viselkedést eredményez, mint az alacsony választású egerek. Úgy tűnik, hogy a magas egerek nem csak a nagyobb mozgásszervi aktivitás kiválasztása mellett, hanem a félelemre és a szexuális meghajtókra vonatkozó viselkedésnövekedéssel együttesen is nagyobb általánosított központi idegrendszeri felidézést mutatnak.
Egy másik alternatív magyarázat az, hogy az arousal kapcsolatos neurotranszmisszió szabályozásában résztvevő egyetlen génben különbségeket generáltunk. Mivel az idegrendszeri neurokémiai rendszerek kölcsönösen szabályozottak és átfedik az egyik rendszerben lévő gén megváltozását, az általánosított központi idegrendszeri ébredés és viselkedés növekedését okozhatja. Továbbá felismertük, hogy csak a legutóbbi generáció eredményeit mutattuk be; következésképpen a legnagyobb mennyiségi szétválasztást mutatta a Magas Arousal és az Alacsony Arousal vonalak között. A további generációk adatai az elkövetkező évben válnak elérhetővé. Ezek a vonalak hasznosak lehetnek az anatómiai és genetikai mechanizmusok vizsgálatára, amelyekkel a környezeti nyomás befolyásolja az általánosított ébredést a nemek közötti fejlődési stádiumok között és az 24 h fény / sötét időszakban. A jövőben a tanulmányok a magas és alacsony vonalak közötti neurokémiai, anatómiai és genomiális különbségeket fogják kezelni.
Összességében elmondható, hogy az általánosított arousal magas szintjeire genetikailag kiválasztott egerek tiszta fenotípust hoznak létre, amelyre jellemző a nagyobb ketrec-aktivitás, az érzékszervi érzékenység és az érzelmi labilitás. Érdekes, hogy a magas érzékenységű fenotípus túlzott szexuális izgalommal és a felderítő viselkedés csökkenésével társul, ha összehasonlítjuk az alacsony arousal szintre kiválasztott egerekkel. Ezek az adatok együttesen támogatják az általánosított felkeltés potenciális szerepét a specifikus motivált viselkedés mozgatórugójaként.
Mód
Mód.
Minden kísérletet a Nemzeti Egészségügyi Intézetek irányelveinek megfelelően végeztünk, és követettük a Rockefeller Egyetem Intézményi Állatgondozási és Használati Bizottság által jóváhagyott eljárásokat.
Az ebben a vizsgálatban használt törzs egy Het-8 kiterjedt tenyészállományból származik, amely több mint nyolc külsős törzs kiterjedt keresztezéséből származik, amelyet több mint 60 generált strukturált kitermelés követett.39). Az egereket négy és öt azonos nemű testvér között csoportosították laboratóriumi körülmények között, ad libitum hozzáféréssel az élelmiszerhez és a szűrt csapvízhez. Minden állatot 12: 12 fény / sötét ciklusban helyeztek el (az 0600 fényei világítanak).
Tenyésztési eljárás.
Az ebben a kéziratban szereplő állatok hatodik generációs választékot képviselnek mind a magas, mind az alacsony szintű általánosított ébredéshez. A következő generációk mindegyikében az egereket általánosított arousal assay-ben teszteltük, és általános arousal pontszámot generáltunk (lásd SI szöveg a viselkedési tesztek leírása). Röviden, az 24 h napon áthaladó teljes távolságot az otthoni ketrec vizsgálatban, a szaglási inger vízszintes aktivitását és a függőleges aktivitás relativizált változását a félelem edzésszakaszban választási változóként használtuk. Mindegyik változónál az állatokat rangsoroltuk a pontszámok alapján, hozzáadtuk a pontszámokat, és a legmagasabb pontszámmal rendelkező állatokat (hat legmagasabb és legalacsonyabb) választottuk a következő generáció alapítóinak. A tenyésztés folyamatban van.
Kiegészítő anyag
Lábjegyzetek
A szerzők nem jeleznek összeférhetetlenséget.
Ez a cikk online információkat tartalmaz www.pnas.org/cgi/content/full/0914014107/DCSupplemental.
;
