Curr Opinion Behav Sci. Szerzői kézirat; elérhető a PMC 2015 Jul 1-ban.
Végleges szerkesztett formában megjelent:
Curr Opinion Behav Sci. 2015 június; 3: 38 – 44.
Megjelent online 2015 Jan 24. doi: 10.1016 / j.cobeha.2015.01.009
PMCID: PMC4486624
NIHMSID: NIHMS676768
Absztrakt
A fajok változatos társadalmi viselkedést és párosítási stratégiákat alakítottak ki a környezetükben meglévő szelektív erőkre adott válaszként. Míg a legtöbb gerinces taxon az uralkodó párosítási stratégia, a monogámos párosító rendszerek konvergens fejlődése többször is előfordult a távoli vonalakon. Úgy gondolják, hogy a monogám viselkedését megkönnyíti a neurobiológiai képesség, amely szelektív szociális kötődéseket, vagy páros kötéseket hoz létre és tart fenn párosodó partnerrel. A páros kötés viselkedésének neurális mechanizmusait a legszigorúbban vizsgálták Microtine rágcsálók, amelyek különböző társadalmi szervezetekkel rendelkeznek. Ezek a vizsgálatok rávilágítottak a mezolimbikus dopamin útvonalakra, a szociális neuropeptidekre (oxitocin és vazopresszin) és más idegrendszerekre, mint a párkötések kialakulásának, fenntartásának és expressziójának szerves elemei.
Bevezetés
A családi, baráti és romantikus partnerekkel kialakított kapcsolatok szerves részét képezik az emberi társadalom szervezetének és működésének. Bár ezek a kötések összetettek, azok összetett folyamatokat tartalmaznak, amelyek fajonként vizsgálhatók. A szociális kötődés neurobiológiai alapjainak vizsgálatára kiváló lehetőség a párok kötési viselkedésének független fejlődése a taxonok között. Míg az állatokban a szexuális viszonyok a domináns párzási stratégia (az emlősök 95-97% -ában mutatják be), a társadalmilag monogámos párosítási stratégiák változatos vonalakban alakultak ki, köztük gerinctelen, halak, kétéltűek, hüllők, madarak és emlősök. Ezeket a rendszereket tartós, gyakran élethosszig tartó, szelektív szociális kapcsolatok jellemzik a párzási partnerek között, bár nem mindig szexuális kizárólagosság. Ezeknek a páros kötéseknek a mögöttes neurobiológiája a felülvizsgálat tárgya.
A páros kötés vizsgálata
A viselkedésbiológia vizsgálatának leghatékonyabb lehetőségei a következők: először is a konvergens viselkedést mutató filogenetikus fajok, másrészt a szorosan egymáshoz hasonló viselkedést mutató, egymáshoz szorosan kapcsolódó fajok, és harmadszor az egyéni fajok, amelyek a magatartás magas szintű intraspecifikus variációit mutatják. Ezen összefüggésekben az összehasonlító megközelítések felgyorsíthatják a kérdéses viselkedés alapjául szolgáló neurobiológiai, genetikai, fejlődési és evolúciós tényezők azonosítását [1]. A párkötés neurobiológiájáról való megértésünk nagy része az összes három kontextus összehasonlító megközelítéséből származik, különösen a préri vole vizsgálatával. Microtus ochrogaster. A préri köpenyekben a páros kötés neurobiológiája a felülvizsgálat elsődleges, de nem kizárólagos célpontja lesz.
A nemzetség Microtus sokféle, különböző társadalmi szervezetekkel rendelkező fajból áll. A Prairie-völgyek szociálisan monogámi viselkedést mutatnak, valamint az utódok két-szülői gondozását, az ellenkező neműek elleni szelektív agressziót és a partnerveszteséget követő depresszív viselkedést [2 •,3]. Ezekben a viselkedésekben a Prairie völgyek nagyfokú intraspecifikus variációt mutatnak; például mind a férfiak, mind a nők szokatlan „vándorló” fenotípusokat mutathatnak.
A páros kötés vizsgálatát a laboratóriumban egy kísérletsorozattal indítottuk el a partner preferencia teszt segítségével, amelyben az alany szabadon eltöltheti az idejét ismerős párzási partnere, egy új, szexuálisan fogadó egyénével, vagy elkülönítve egy „semleges” zónában [4]. Ezek a kísérletek azt mutatták, hogy csak egy 24 óra elteltével, egy társdal, prérikus völgyekkel - a kegyetlen montánnal vagy a rétesekkel ellentétben - előnyben részesül partnereikkel. Ezek a „partner-preferenciák” laboratóriumi mérőként lettek kialakítva a párkötés kialakulásában, és ezen a paradigmán belüli neurobiológiai manipulációk azonosították a préri vole-agy egyedi molekuláris jellemzőit, amelyek szelektív szociális kötődést közvetítenek.
Társadalmi neuropeptidek páros kötésben
A szociális neuropeptidek oxitocin (OT) és vazopresszin (AVP) mélyen megőrzött szerepet játszanak a gerinctelen és gerinces taxonok, köztük az emberek szociózis viselkedésének szabályozásában [5]. Az emlősökben az OT-termelõ és AVP-termelõ neuronok neuroanatómiai szervezete és az agyban az axonális vetületei nagyrészt konzerválódnak, míg a célreceptorok - oxitocin receptor (OTR) és az arginin-vazopresszin 1a (AVPR1a) eloszlása változik nagymértékben mind fajokon belül, mind azokon belül [6,7]. Úgy gondolják, hogy ezekben a rendszerekben az evolúciós plaszticitás hozzájárult a természetben megfigyelt sokszínűséghez [7-9].
Az OTR és az AVPR1a eloszlás a préri vole agyában jelentősen különbözik a szorosan összefüggő fajoktól, a különbségek specifikus mesolimbikus jutalmi területeken koncentrálódnak, beleértve a prefrontális kéregt (PFC), a nucleus accumbens-t (NAcc), a ventrális pallidumot (VP) és az oldalsó septumot ( LS) [10]. A prairie voles-ban, az OTR vagy AVPR1a blokkolása ezeken a területeken az együttélés során - különösen az OTR blokkolása az NAcc vagy PFC vagy AVPR1a blokádban az LS vagy VP-ben - megakadályozza a páros kötést [10].
Négy összehasonlító elemzés Microtine a fajok azt találták, hogy a monogámi préri és fenyő vulkánok nagyobb AVPR1a expressziót mutatnak a VP-ben, mint a kegyetlen montane és a rétes vulkánok, ami azt sugallja, hogy az AVPR1a expressziójának növelése a VP-ben hozzájárulhat a páros kötés kialakulásához. Microtines [10]. Ennek a hipotézisnek az alátámasztására az AVPR1a túlzott mértékű expresszálódása a véletlenszerű rétek VP-jében páros kötést vált ki, és az AVPR1a RNS knockdownja a préri-völgyek VP-ben gátolja a páros kötést [11 •]. Azonban mind a monogámos, mind a nem monogámos szarvas egerek magas AVPR1a kifejezést mutatnak a VP-ben [12], ami arra utal, hogy több mechanizmus járul hozzá a rágcsálók monogámos párosítási stratégiáinak kialakulásához; mégis, az a lehetőség, hogy a magas AVPR1a expresszió a VP-ben szükséges a monogámia fejlődéséhez, további összehasonlító vizsgálatot igényel.
A prérikus köpenyekhez hasonlóan a monogámos marmosetek emelt sűrűségű OTR-sűrűséggel rendelkeznek a NAcc-ben, míg a monogámos coppery titi majmok emeltek az AVPR1a-t ezen a területen [13,14 ••]. A humán szövetek elemzése során mind az OTR, mind az AVPR1a esetében a ligandumokat alkalmazták [15], de nagy sűrűségről számoltak be a VP-ben [16]. Fontos lesz az emberi szövet újbóli elemzése érzékenyebb és szelektívebb technikák alkalmazásával; tudomásunk szerint azonban minden eddig vizsgált, társadalmilag monogamikus faj magas OTR és / vagy AVPR1a kifejezést mutatott a NAcc-VP áramkörben; ezek az adatok ösztönzik az ezen áramkör neuropeptiderg szabályozásának további kutatását a társadalmi kötés kialakulásában.
OT és AVP modulálja a kötési viselkedést különböző vonalakban [17]. Az OTR és az AVPR1a homológok blokkolása a monogám cichlid halakban csökkenti az affiliatív viselkedést a kötésképzés során [18], és az exogén OT-szállítás elősegíti a kutyák konspecifikus és emberi partnerei iránti affiliatív viselkedést [19]. Az OTR homológ közvetíti a páros kötési viselkedést a monogámos zebrafüvekben [20,21 •,22]. Az OT és az AVP szabályozza a páros kötési viselkedést a marmosetekben és a coppery titi majmokban [23-25]. Az emberek pár párkötési viselkedést mutatnak, és OXTR és a AVPR1A a gén variánsok kapcsolatállapothoz kapcsolódnak [26,27]; plazma OT-szintek a jövőbeni sikerteljesítményeket a romantikus kapcsolatokban [28]; és a romantikusan összekapcsolt férfiaknál az intranazális OT növeli a NAcc aktivitást, miközben megnéz egy partner arcát, és növeli a preferált interperszonális távolságot az ismeretlen nőktől [29 ••,30].
Mesolimbikus dopamin rendszer párkötés kialakulásában
Minden idegrendszer kihívást jelent a multimodális szenzoros információk folyamatos lezárásának, az adaptív viselkedést irányító tanult egyesületeknek való szűrése, átalakítása és frissítése [8]. énA gerincesek, a mesolimbikus jutalomrendszer, amely részben a ventrális tegmentális terület (VTA), a PFC, a NAcc, a VP és az LS közötti kapcsolatokat tartalmazza, egy evolúciósan megőrzött neurális rendszer, amely megkönnyíti ezt a folyamatot azzal a céllal, hogy motivációt generáljon a jutalom elkerülésében és az elkerülés elkerülésében, és hozzárendeléssel hozzárendelve ezekhez az eredményekhez kapcsolódó jeleket. A dopamin (DA) ezen rendszeren belüli hatása e funkciók szempontjából kritikus [31].
A mesolimbikus DA rendszer elengedhetetlen a páros kötéshez. A partner preferenciák kialakulását elősegíti a párzás, ami növeli a DA kiadást és a NAcc forgalmát[10]. DA kötés kialakulásához szükséges a NAcc-ben az egyik célreceptorára, a D2R-re gyakorolt hatás.10]. A kötés után egy második DA-receptor, D1R, az NAcc-ben szabályozott, és a kötés fenntartásához kritikus az agresszió közvetítésével az ellenkező nemű idegenek felé [32].
A fokozott D1R: D2R jelátviteli arány a ventrális striatumban szintén szerepet játszott a kábítószer-függőségben és a visszaélésekben [33]. Egerekben a kokain ismételt adagolása növeli a D1R: D2R expresszió arányát az NAcc-ben, és ez az átszervezés a későbbi viselkedési plaszticitást közvetíti. Amint már említettük, a préri-kövekben a páros kötés növeli a D1R: D2R expresszió arányát az NAcc-ben, és ez az átszervezés a későbbi viselkedési plaszticitást közvetíti [32]. Ezek az adatok hozzájárultak ahhoz a hipotézishez, hogy a párkötések a párzási partnerek közötti társadalmi függőségeket képviselik, részben a mesolimbikus DA útvonalak szervezése és plaszticitása által közvetítettek. [33]. A zebra finch és coppery titi majomban végzett vizsgálatok azt is jelentették, hogy a kötésképződést követő mesolimbikus jutalmi területeken átszervezték őket, ami arra utal, hogy ezekben az útvonalakban a neurális plaszticitás evolúciósan megőrzött tulajdonsága lehet a fajok közötti párosításnak [34,35].
Komponens folyamatok és egyéb rendszerek a páros kötés kialakításában
Számos komponens folyamat hozzájárul a páros kötéshez. A kezdeti társadalmi interakció a társadalmi közelség toleranciájától, a társadalmi megközelítéstől és az elkerülés / elutasítás viselkedésének gátlásától függ. Mivel a partnerek kölcsönhatásba lépnek, az affiliatív viselkedés, a társadalmi elismerés és a jutalmazási rendszerek hozzájárulnak a kötés kialakulásához. A kötés után a szociális pufferelés, a páros őrzés, a szétválasztás során bekövetkező negatív hatás és a szociálpatialis memória megkönnyíti a kötés fenntartását.
Microtine a fajok változóak a társadalmi toleranciában és a hovatartozásban, talán részben a mesolimbic D1R szervezet különbségei miatt. A prairie-völgyekben, amelyeknek a NAcc D1R alapszintje alacsony, a NAcc D1R kötésindukált emelkedése drámai változást eredményez az ellenkező nemű idegenek viselkedésében (az elkötelezettségtől az elkerülésig / elutasításig) és a szelektív NAcc D1R aktiválás az együttélés alatt gátolja a kötést [10]. A rétes völgyekben, amelyek magasabb alapvonalú NAcc D1R sűrűségűek és kevésbé affiliatívak, szelektív NAcc D1R blokád növeli az affiliatív viselkedést [10]. A zebra-pofáknál a mesolimbikus DA-rendszerek aktiválása korrelál a megközelítéssel, az elkerüléssel és az affiliatív viselkedéssel a férfi-női társadalmi interakció során [36], ami arra utal, hogy a mezolimbikus DA útvonalak modulálhatják a társadalmi toleranciát és a fajokhoz való kötődést.
A páros kötés is függ a társadalmi felismeréstől, egy olyan neurális folyamattól, amely egerekben szagló alapú, és az OT és AVP jelzéstől függ. Az OTR-eket a rágcsálók szaglási feldolgozási magjain keresztül osztják szét, míg a főemlősökben - ahol a meghallgatás és a látás dominánsabb érzékszervi módszerek - az OTR-eket a vizuális és hallási figyelem és feldolgozás szempontjából kritikus területeken fejezik ki, ami arra utal, hogy az OT-jelzés a szenzoros feldolgozás aspektusait modulálhatja fajok, bár az egyes módszerek változhatnak [13,14 ••,37]. Ezzel a hipotézissel összhangban az emberi polimorfizmusok OXTR megjósolja az arcok felismerésének képességét, ami arra utal, hogy az OT szerepe a társadalmi elismerésben megmaradhat a rágcsálók és az emberek között az érzékszervi módokon keresztül [38 ••].
További neurális rendszerek közvetítik a kötés kialakulásának és karbantartásának további összetevőit. Az opioid-jelzés fontos a jutalom-tanulás során, és szabályozza a prérai köpenyek párkötéseinek kialakulását és fenntartását, talán a hedonikusok közvetítésével a kialakulás során és a negatív hedonikák során a karbantartás során.e [39 •,40]. A kortikotropin felszabadító faktor (CRF) rendszer a páros kötés kialakulását és a depresszív jellegű viselkedést közvetíti a partner elválasztása / vesztesége után [3,41]. A szociális pufferelés elősegíti a kötvények fenntartását; a prérikus völgyekben stresszes élmény után a partner jelenlétében történő OT-kibocsátás csökkenti a stresszhormonszinteket és a szorongásszerű viselkedést [42 •]. A kötvények fenntartása a természetben a partner földrajzi területének pontos visszahívásától függ. A legfrissebb terepi vizsgálatok azt mutatták, hogy az OTR és AVPR1a térbeli navigációs / memóriaterületek kötési sűrűsége előrejelzi a térhasználatot, a párosítási stratégiát („rezidens” vagy „vándor”), valamint a prérikus völgyek reproduktív sikerét, esetleg a társadalmi információk integrációjának megkönnyítésével (pl. partnerek, reproduktív versenytársak és / vagy reprodukciós lehetőségek) térbeli térképek [43,44,45 •].
A szelektív szociális kötődés egyéb formái (pl. Anyai kötvények) ugyanazokat a neurális szubsztrátokat és komponens folyamatokat igényelnek - nevezetesen az OT, a DA, a CRF, az opioidok és a társadalmi felismerés - mint szelektív kötést a társak között[17]. Valójában feltételezhető, hogy az emlőspár kötés fejlődhet az evolúciósan ősi anyai kötési rendszerek toborzásával a szociózis kölcsönhatás során, hogy szelektív kötést hozzon létre a párzási partnerrel [46,47].
Tapasztalat és páros kötés
A prériai kövekben, mint az emberek, a korai élet társadalmi környezete befolyásolhatja a felnőtt pár kötését [48] olyan jelenség, amelyet a kötés szempontjából kritikus rendszerek neuroplasztikus változásai közvetíthetnek. Ezzel az elképzeléssel összhangban a melanocortin receptor (MCR) rendszer korai életstimulációja, amely kölcsönhatásba lép a neuropeptid és a jutalmazási rendszerekkel, elősegíti a páros kötés kialakulását felnőttkorban [49]. énn kontraszt, szelektív D1R aktiváció újszülöttekben károsítja a felnőtt kötést [50]. Érdekes módon az intranazális OT krónikus újszülöttkori adagolása bizonyos dózisokban károsította a felnőtt férfi prérikus völgyek kötődését. [51]; azonban a NAcc OTR expressziójának fokozása a pubertás előtti nőkben elősegíti a felnőtt kötést [52] és korai élet apasági megfosztása (manipuláció, amely valószínűleg csökkenti az OT-jelzést) károsítja a felnőtt préri és a mandarin voles kötését [48,53]. Ezek az adatok további kutatást ösztönöznek a korai élet tapasztalatának és az OT-jelzés szerepének a felnőtt társadalmi funkcióban. Érdekes módon a hiszton-dezacetilezés blokkolása a társalgás során növeli a NAcc OTR és az AVPR1a expressziót, és megkönnyíti a páros kötést a prérikus völgyekben, ami arra utal, hogy az epigenetikai módosítás egy olyan mechanizmus, amely révén a tapasztalat az idegrendszereket befolyásolja a kötési viselkedést [54].
Az emberekhez hasonlóan a visszaélés kábítószerei is rontják a prérikus kövekben a szociális kötődések kialakulásának képességét, valószínűleg a mögöttes neurális körökben bekövetkező műanyag változások miatt. A préri-völgyekben az amfetamin által indukált D1R-szabályozás felgyorsítja a kötést; és a kötés után a D1R fel van szabályozva és közvetíti az amfetaminok jutalmi értékének csökkenését (érdekes módon, az OT-kezelés által megfordított jelenség).) [55-57]. Érdekes, hogy az önkéntes alkoholfogyasztás gátolja a férfi, de nem női préri köpenyek kötődését, és az alkoholfogyasztás társadalmi megkönnyítése és gátlása ugyanazon nemű, de nem férfi-női párokban jelentkezik [58,59].
Következtetések és jövőbeli irányok: a párkötés hálózati modellje felé
Gyakori neurális áramkörök, neuromodulátorok, receptorok és neuroplasztikus változások szabályozzák a szelektív társadalmi kötődést a fajok között. A prérikus völgyben feltételezzük, hogy az OTR, az AVPR1a és a D1R / D2R egyedülálló szervezete az előtérben megkönnyíti a partnerekkel kapcsolatos jelzések egyedi kódolását a szociózis interakció során. Jelenlegi modellünk (amint az a ábra 1) az, hogy a párosodás során a DA kiadás modulálja a jutalmazási tanulást és a partnerekkel kapcsolatos jelzések érdeklődését, míg az OT és az AVP kiadás megkönnyíti a partner érzékszervi aláírásának átadását és neurális kódolását a szaglási feldolgozó áramkörök, az amygdala és végül a NAcc-VP között. áramkör, ahol integrálva van a párosodás jutalmával, részben D2R és μ-opioid receptor aktiválás révén. Ezeket az áramköröket egyidejűleg a PFC és az orbitofrontális kéreg magasabb rendű viselkedési-kimeneti és érzékszervi kimeneti áramkörei modulálják. A kötés kialakulása után a D1R felszabályozása az NAcc-ben ezeket az áramköröket az ismeretlen szaglási aláírások kódolásának, mint averzív és elkerülő / elutasító viselkedésnek a kódolására irányítja; Az OT megjelenése a partner jelenlétében szociális pufferként működik; és a CRF által közvetített negatív hatás az elkülönítés során ösztönzi az egyesülést.
A páros kötés viselkedését közvetítő neurobiológiai rendszerek. Ez a vázlatos ábra a párkötés kialakulásának és karbantartásának neurális hálózati modelljét szemlélteti a préri kövekben végzett tanulmányok alapján. A modell kiemeli a páros kötésben részt vevő legfontosabb axonális vetüléseket, neuromodulátorokat és receptor populációkat. Maroon nyilak a bejövő szocioszenzív jelek kulcsfontosságú pontjait mutatják be. A szürke nyilak olyan axonális vetüléseket képviselnek, amelyek a kötés során agyi területeken keresztül közvetítik a társadalmi információkat. A fekete nyíl axonális vetületeit mutatja a motoros magok felé, amelyek viselkedéshez vezetnek. Amint az ábrán látható, a zárt, fehér háromszögekkel ellátott színes előrejelzések neuromodulációs előrejelzéseket jeleznek (dopamin-zöld, oxitocin-rózsaszín, vasopressin-kék), amelyek modulálják a társadalmi információk átvitelét és kódolását a kötés során. A prairie-völgyekben a párkötések kialakulásában vagy fenntartásában szerepet játszó receptor populációkat az agyterületeken lévő szilárd színek jelzik. A fontos neurális lókuszokat rövidített címkékkel (BLA, basolaterális amygdala; CPu, caudate putamen, latOFC, laterális orbitofrontális kéreg, LS, laterális septum, MeA, mediális amygdala; mPFC, medialis prefrontális kéreg; NAcc, nucleus accumbens; PVN, paraventricular nucleus) jelöltük a hypothalamus, a VP, a ventrális pallidum, a VTA, a ventralis tegmentalis terület).
Ezzel az alapvető keretrendszerrel a jövőbeni tanulmányok célja, hogy azonosítsák azokat az idegrendszeri fenotípusokat, amelyek közvetítik ezeket a komponensfolyamatokat, kapcsolódnak a társadalmi információfeldolgozó hálózatokon belül, és pontosan azt, hogy a különböző neurotranszmitterek hogyan modulálják a hálózati funkciót egészében. A fajok közötti összehasonlító genetikai, neurális és viselkedési elemzések; állatmodellekben a pontos neurális áramkörök optogenetikai és elektrofiziológiai lekérdezése; és a funkcionális agyi képalkotó vizsgálatok az emberekben valószínűleg fontos betekintést nyújtanak a szelektív szociális kötődés és kötés neurobiológiai szabályozásába az elkövetkező években.
Köszönetnyilvánítás
A szerzők szeretnék tudni, hogy a Nemzeti Egészségügyi Intézetek támogatják az R01MH096983-ot és az 1P50MH100023-ot az LJY-nek és az OD P51OD11132-nak az YNPRC-nek.
Referenciák és ajánlott olvasás
A felülvizsgálati időszak alatt közzétett, különösen érdekes dokumentumokat kiemelték:
• különösen érdekes
• kiemelkedő érdeklődés