sumber
Departemen Biologi Sel, Universitas Cincinnati, Cincinnati, Ohio, AS.
Abstrak
LATAR BELAKANG:
Ketidakmampuan untuk menghambat perilaku setelah mereka menjadi maladaptif adalah komponen dari beberapa penyakit kejiwaan, dan medial prefrontal cortex (mPFC) diidentifikasi sebagai mediator potensial dari penghambatan perilaku. Studi saat ini menguji apakah mPFC terlibat dalam penghambatan perilaku seksual ketika dikaitkan dengan hasil permusuhan.
METODE:
Dengan menggunakan tikus jantan, efek lesi pada area infralimbic dan prelimbic pada mPFC pada ekspresi perilaku seksual dan kemampuan untuk menghambat kawin diuji menggunakan paradigma penghindaran kontingen-kopulasi.
HASIL:
Lesi korteks prefrontal medial tidak mengubah ekspresi perilaku seksual. Sebaliknya, lesi mPFC sepenuhnya menghalangi akuisisi pengkondisian seks dan hewan lesi terus kawin, berbeda dengan penghambatan perilaku yang kuat terhadap kopulasi pada hewan mPFC utuh laki-laki, menghasilkan hanya 22% dari hewan jantan utuh yang terus kawin. Namun, tikus dengan lesi mPFC mampu membentuk preferensi tempat yang dikondisikan untuk imbalan seksual dan penolakan tempat terkondisi untuk lithium klorida, menunjukkan bahwa lesi ini tidak mengubah pembelajaran asosiatif atau sensitivitas untuk lithium klorida.
KESIMPULAN:
Studi saat ini menunjukkan bahwa hewan dengan lesi mPFC kemungkinan besar mampu membentuk asosiasi dengan hasil yang tidak menyenangkan dari perilaku mereka tetapi tidak memiliki kemampuan untuk menekan pencarian penghargaan seksual dalam menghadapi konsekuensi yang tidak menyenangkan. Data ini dapat berkontribusi untuk pemahaman yang lebih baik tentang patologi umum yang mendasari gangguan kontrol impuls, karena perilaku seksual kompulsif memiliki prevalensi komorbiditas yang tinggi dengan gangguan kejiwaan dan penyakit Parkinson.
PENGANTAR
Korteks prefrontal medial (mPFC) terlibat dalam banyak fungsi tingkat tinggi dari sistem saraf mamalia termasuk pengaturan gairah emosional, perilaku seperti kecemasan, serta fleksibilitas perilaku dan pengambilan keputusan (1-5). Pengambilan keputusan berdasarkan hadiah dianggap dikendalikan oleh sirkuit neuronal yang terdiri dari mPFC, amygdala, dan striatum (6) di mana mPFC bertindak sebagai pengontrol "top-down" dari proses ini (7,8). Fitur sentral dari pengambilan keputusan berbasis imbalan adalah kemampuan untuk melacak hubungan "respons-hasil" dari waktu ke waktu (9). Dengan cara ini, ketika konsekuensi yang terkait dengan tindakan perilaku menjadi tidak menguntungkan, frekuensi tindakan ini berkurang. Ini menghasilkan adaptasi perilaku positif, dan respons ini bergantung pada fungsi mPFC yang utuh (8, 10). Ketidakmampuan untuk mengubah tindakan perilaku setelah mereka menyebabkan konsekuensi yang merugikan adalah gejala umum untuk berbagai gangguan kecanduan (11-15).
Perilaku seksual pria pengerat adalah perilaku berbasis imbalan alami di mana hubungan respons-hasil dipantau untuk mencapai tujuan sanggama (16). Namun, tikus jantan pantang bersetubuh ketika perilaku seksual dipasangkan dengan stimulus lithium klorida permusuhan (LiCl; 17, 18). Aktivitas mPFC telah dikorelasikan dengan perilaku seksual pria pada tikus (19-25) dan manusia (26). Namun, peran pasti mPFC dalam perilaku seksual masih belum jelas. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkarakterisasi efek lesi mPFC pada ekspresi perilaku seksual, dan pada akuisisi penghambatan perilaku terhadap perilaku seksual pada tikus menggunakan model permusuhan kontingen-kopulasi. Lesi termasuk inti infralimbic (IL) dan prelimbic (PL) dari mPFC, karena subregion ini telah ditunjukkan untuk memproyeksikan ke area otak yang terlibat dalam regulasi perilaku seksual (20). Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa fungsi mPFC utuh tidak diperlukan untuk ekspresi normal perilaku seksual. Sebagai gantinya, hasil mendukung hipotesis bahwa mPFC mengatur pelaksanaan penghambatan perilaku terhadap perilaku seksual setelah perilaku ini dikaitkan dengan hasil permusuhan.
BAHAN DAN METODE
hewan
Laki-laki dewasa (250-260 gram) Tikus Sprague Dawley yang diperoleh dari Harlan labs (Indianapolis) ditempatkan secara individual di ruangan terang artifisial pada siklus cahaya / gelap terbalik (12: 12 h, lampu mati di 10 AM) pada suhu 72) ° F. Makanan dan air tersedia setiap saat. Ovariektomi, estrogen (sc silastic capsule dengan 5% 17-beta-estradiol benzoate) dan progesteron (sc injeksi 500 μg dalam 0.1 ml minyak wijen) prima betina tikus Sprague Dawley (210-225 gram) digunakan dalam semua tes perkawinan, yang dimulai empat jam setelah permulaan periode gelap dan perilaku dilakukan dalam sangkar uji Plexiglas persegi panjang (60 × 45 × 50 cm) di bawah pencahayaan merah redup. Semua prosedur telah disetujui oleh Komite Perawatan dan Penggunaan Hewan dari Universitas Cincinnati, Komite Perawatan Hewan Universitas Ontario Barat, dan sesuai dengan pedoman NIH dan CCAC yang melibatkan hewan vertebrata dalam penelitian.
Bedah Lesi
Hewan dibius dengan dosis 1-ml / kg (87 mg / kg Ketamine dan 13 mg / kg Xylazine). Hewan ditempatkan di alat stereotaxic (instrumen Kopf, Tujunga, CA USA), sayatan dibuat untuk mengekspos tengkorak, dan lubang dibor di atas lokasi injeksi menggunakan bor dremmel (Dremmel, USA). Asam Ibotenat (0.25μl, 2% dalam PBS) diinfuskan secara bilateral menggunakan dua injeksi pada koordinat dorsoventral yang berbeda, masing-masing selama periode menit 1.5 menggunakan jarum suntik 5μl Hamilton pada koordinat berikut ini relatif terhadap Bregma (dengan tengkorak diratakan secara horizontal): Untuk PL dan IL lesi: AP = 2.9, ML = 0.6, DV = −5.0 dan −2.5. Lesi palsu dilakukan dengan menggunakan metode yang sama, tetapi menggunakan injeksi kendaraan (PBS). Semua hewan dibiarkan pulih selama 7 – 10 hari sebelum pengujian perilaku.
Mendesain
Ekspresi perilaku seksual
Lesi PL dan IL dilakukan pada hewan yang naif secara seksual sebelum operasi. Setelah pemulihan, hewan-hewan diizinkan untuk kawin seminggu sekali sampai menunjukkan satu ejakulasi, untuk total empat minggu berturut-turut setelah operasi. Perbedaan dalam parameter seksual (yaitu latensi untuk pemasangan, intromisi, ejakulasi, dan jumlah pemasangan dan intromisi) dalam setiap percobaan dianalisis menggunakan ANOVA satu arah dengan operasi lesi sebagai faktor. Perbandingan post hoc dilakukan dengan menggunakan uji Fishers PLSD, semua dengan tingkat signifikansi 5%.
Eksperimen Labirin Plus Tinggi
Hewan dengan lesi atau perawatan palsu diuji pada labirin tinggi ditambah (EPM). Tes ini dilakukan lima minggu setelah operasi dan satu minggu setelah sesi perkawinan terakhir. EPM terbuat dari Plexiglas yang jelas dan terdiri dari empat lengan dengan panjang yang sama memanjang dari arena tengah yang membentuk bentuk tanda tambah. Dua lengan labirin terbuka untuk lingkungan eksternal dan dua lengan labirin lainnya tertutupi oleh sisi-sisi gelap (tinggi 40cm) yang membentang di sepanjang seluruh lengan. Perbatasan antara area tengah dan lengan ditentukan oleh garis-garis putih pada lengan yang terletak 12cm dari tengah labirin. Tes EPM dilakukan di bawah pencahayaan redup, 1-4 jam setelah timbulnya periode gelap. Perbedaan antara hewan palsu dan lesi ditentukan menggunakan uji-t siswa dengan tingkat signifikansi 5%.
Aversi Seks dengan Pengondisian
Tikus jantan menjadi sasaran tiga sesi kawin untuk mendapatkan pengalaman seksual sebelum lesi atau operasi palsu. Hewan yang menunjukkan ejakulasi selama setidaknya dua dari tiga tes kawin pra-operasi dimasukkan dalam penelitian ini dan dibagi secara acak dalam empat kelompok eksperimental: Sham-LiCl, Lesion-LiCl, Sham-Saline, dan Lesion-Saline. Operasi lesi atau palsu dilakukan 3 hari setelah sesi pelatihan terakhir. Hewan dibiarkan pulih selama satu minggu setelah operasi sebelum sesi pengkondisian dimulai. Selama sesi pengkondisian, setengah dari laki-laki palsu dan lesi menerima LiCl segera setelah kawin (Sham-LiCl dan Lesion-LiCl), sedangkan separuh lainnya dari laki-laki palsu dan lesi berperan sebagai kontrol dan menerima salin segera setelah kawin (Sham-Saline dan Lesion-Saline). Pada hari pengkondisian 1, hewan dibiarkan kawin dengan satu ejakulasi dan disuntikkan dalam satu menit setelah ejakulasi dengan dosis 20ml / kg baik 0.15M LiCl atau saline dan kemudian dimasukkan kembali ke kandang kandang. Di pagi hari pada hari pengkondisian 2, semua pejantan ditimbang dan hewan yang diberi saline diberi 20ml / kg dosis LiN 0.15M / kg, sedangkan hewan yang dikondisikan LiCl disuntik dengan dosis salin yang setara. Paradigma ini diulang selama dua puluh hari berturut-turut berjumlah sepuluh sesi pengkondisian lengkap. Parameter perilaku seksual dicatat selama setiap percobaan. Perbedaan dalam persentase hewan yang menampilkan tunggangan dan intromisi, atau ejakulasi dianalisis untuk setiap percobaan menggunakan analisis Chi-Square dengan tingkat signifikansi 5%. Karena tidak ada perbedaan yang terdeteksi antara kelompok Sham-Saline dan Lesion-Saline dalam parameter apa pun, kedua kelompok ini digabungkan untuk analisis statistik (n = 9) dan dibandingkan dengan kelompok Lesion-LiCl atau Sham-LiCl.
Preferensi Tempat Yang Dikondisikan
Hewan yang naif secara seksual menjalani operasi lesi seperti yang dijelaskan di atas dan diizinkan untuk pulih selama satu minggu sebelum pengujian perilaku. Semua pengujian perilaku dimulai 4 jam setelah timbulnya periode gelap. Peralatan preferensi tempat yang dikondisikan dipartisi menjadi tiga ruang dengan ruang pusat netral. Satu sisi bilik memiliki dinding putih dan lantai kotak, sementara sisi lainnya hitam dengan batang baja stainless sebagai lantai, bilik tengah berwarna abu-abu dengan lantai Plexiglas (Med Associates, St. Albans, VT). Pertama, pra-tes dilakukan untuk menetapkan preferensi alami untuk setiap individu sebelum pengkondisian dimulai, semua hewan ditempatkan di ruang pusat dengan akses gratis ke semua kamar selama lima belas menit dan total waktu yang dihabiskan di setiap kamar dicatat. Pada hari berikutnya, yaitu hari pengkondisian 1, laki-laki dikawinkan dengan satu ejakulasi di kandang rumah mereka di mana mereka segera ditempatkan ke dalam ruang yang awalnya tidak disukai selama tiga puluh menit tanpa akses ke kamar lain atau ditempatkan ke dalam kamar yang awalnya mereka sukai untuk tiga puluh menit tanpa perilaku seksual sebelumnya. Pada hari pengkondisian kedua, pria menerima pengobatan yang berlawanan. Paradigma pengkondisian ini diulangi sekali lagi. Pada hari berikutnya, post-test dilakukan yang secara prosedural identik dengan pre-test. Dua nilai terpisah digunakan untuk menentukan apakah hewan lesi mPFC membentuk preferensi tempat yang dikondisikan untuk jenis kelamin. Skor pertama adalah skor perbedaan, yang didefinisikan sebagai perbedaan antara waktu yang dihabiskan di kamar yang awalnya disukai dan waktu yang dihabiskan di kamar yang awalnya tidak disukai. Skor preferensi didefinisikan sebagai waktu yang dihabiskan di kamar awalnya tidak disukai dibagi dengan waktu yang dihabiskan di kamar awalnya tidak disukai ditambah waktu yang dihabiskan di kamar awalnya disukai. Preferensi dan skor perbedaan dibandingkan untuk setiap hewan antara pre-test dan post test menggunakan paired student t-test dengan tingkat signifikansi 5%. Studi sebelumnya telah menunjukkan bahwa perkawinan menghasilkan preferensi tempat terkondisi kuat menggunakan paradigma ini, dan bahwa perawatan kontrol tidak menghasilkan perubahan preferensi (27-29).
Pengalihan Tempat Yang Dikondisikan
Hewan yang naif secara seksual menjalani lesi atau operasi palsu seperti yang dijelaskan di atas dan dibiarkan pulih selama satu minggu sebelum pengujian perilaku. Semua pengujian perilaku dimulai 4 jam setelah onset periode cahaya. Menggunakan peralatan CPP yang dijelaskan di atas, injeksi LiCl atau saline dipasangkan dengan ruang yang awalnya disukai atau tidak disukai masing-masing selama dua percobaan pengkondisian dengan cara yang seimbang. Tes pra dan pasca dilakukan dan data dianalisis seperti dijelaskan di atas menggunakan uji-t berpasangan siswa dengan tingkat signifikansi 5%.
Verifikasi Lesi
Untuk verifikasi lesi, hewan diperfusi secara transcardial dengan 4% paraformaldehyde dan otak dipotong (secara koronal). Bagian dan imunoproses untuk penanda neuron NeuN menggunakan antiserum primer dalam larutan inkubasi mengenali NeuN (monoclonal anti-NeuN antiserum; 1: 10,000; Chemicon) dan metode imunoperoksidase standar (19). Lokasi dan ukuran lesi ibotenik ditentukan dengan menganalisis area di bagian mPFC yang berdekatan tanpa pewarnaan neuron NeuN. Lesi mPFC biasanya membentang jarak dari AP + 4.85 ke + 1.70 relatif terhadap bregma (Gambar 1A – C). Lesi dianggap lengkap jika 100% dari IL dan 80% dari PL dihancurkan, dan hanya hewan dengan lesi lengkap yang dimasukkan dalam analisis statistik (Eksperimen perilaku seks, lesi n = 11, palsu n = 12; Eksperimen EPM, lesi n = 5, palsu n = 4; eksperimen penolakan seks terkondisi, palsu-saline n = 4, palsu-LiCl n = 9, lesi-salin n = 5, lesi-LiCl n = 12; eksperimen preferensi tempat terkondisi, lesi n = 5 ; eksperimen penolakan tempat terkondisi, sham n = 12, lesi n = 9).
Gambar 1
HASIL
Perilaku Seksual
Lesi PL / IL tidak memengaruhi parameter seksual apa pun yang diuji pada pria yang naif secara seksual sebelum operasi (Gambar 1D – F). Dalam perjanjian, tidak ada efek lesi PL / IL pada perilaku seksual yang terdeteksi pada laki-laki yang berpengalaman secara seksual termasuk dalam percobaan penghindaran seks terkondisi, selama percobaan pertama, maka sebelum memasangkan LiCl dengan perilaku seksual (Tabel 1). Oleh karena itu, lesi PL / IL tidak mempengaruhi perilaku seksual yang independen dari pengalaman seksual.
Tabel 1
Labirin Plus Tinggi
Sesuai dengan laporan sebelumnya (27-29), tikus jantan dengan lesi mPFC jantan ditampilkan lebih banyak entri ke lengan terbuka dari EPM dibandingkan dengan kontrol (Gambar 1G), menunjukkan bahwa fungsi mPFC sangat penting untuk situasi yang memerlukan penilaian risiko.
Keengganan berhubungan seks
Efek pengkondisian LiCl pada perilaku seksual
Pengkondisian LiCl menghasilkan pengurangan yang signifikan dari persentase pria palsu yang menampilkan tunggangan, intromisi, atau ejakulasi dibandingkan dengan kontrol saline palsu (Gambar 2A – B). Namun, lesi mPFC sepenuhnya memblokir penghambatan yang disebabkan oleh pengkondisian LiCl. Analisis chi-square mengungkapkan perbedaan signifikan antara kelompok yang terdeteksi dalam persentase hewan yang menunjukkan tunggangan (Gambar 2A), intromissions (tidak ditampilkan; data identik dengan Gambar 2A), atau ejakulasi (Gambar 2B). Secara khusus, persentase pria yang menunjukkan tunggangan, intromisi, atau ejakulasi secara signifikan lebih rendah pada kelompok Sham-LiCl dibandingkan dengan hewan kontrol yang diberi Saline (Sham dan Lesi), menunjukkan efek mengganggu pengkondisian LiCl pada kopulasi pada hewan Sham. Sebaliknya, tidak ada efek pengkondisian LiCl yang diamati pada laki-laki Lesion-LiCl (Gambar 2A – B). Dengan demikian, fungsi mPFC sangat penting untuk memperoleh penghambatan terkondisi dari perilaku seksual. Namun, ada kemungkinan bahwa lesi PL / IL menipiskan pembelajaran asosiatif yang terkait dengan hadiah seksual, sehingga dalam studi yang terpisah efek lesi PL / IL pada akuisisi preferensi tempat yang dikondisikan untuk hadiah seksual diuji.
Gambar 2
Preferensi dan Pengalihan Tempat yang Dikondisikan
Tikus dengan lesi mPFC menunjukkan pembelajaran asosiatif normal isyarat kontekstual dipasangkan dengan imbalan seksual, seperti ditunjukkan oleh peningkatan skor perbedaan dan skor preferensi selama post-test (Gambar 3A – B). Selain itu, lesi tidak mempengaruhi pembelajaran asosiatif isyarat kontekstual dengan malaise yang diinduksi LiCl, ditunjukkan oleh penurunan yang signifikan dalam perbedaan dan skor preferensi selama post test (Gambar 3C – D).
Gambar 3
PEMBAHASAN
Dalam penelitian ini, kami melaporkan bahwa lesi daerah IL dan PL dari mPFC tidak memengaruhi ekspresi perilaku seksual, atau perolehan preferensi tempat yang dikondisikan untuk imbalan seksual. Sebaliknya, lesi mencegah akuisisi keengganan berhubungan seks. Hasil ini memberikan bukti fungsional untuk hipotesis bahwa kemampuan untuk membuat perubahan perilaku adaptif diatur oleh IL dan PL subregional dari mPFC.
Data sebelumnya dari laboratorium kami menunjukkan bahwa neuron mPFC diaktifkan selama perilaku seksual pada tikus jantan (20). Namun, tikus lesi mPFC dalam penelitian ini tidak dapat dibedakan dari tikus kontrol palsu di salah satu parameter perilaku seksual yang dianalisis. Sesuai dengan laporan sebelumnya (30, 32) Lesi mPFC memang menghasilkan efek ansiolitik sebagaimana dinilai oleh kinerja pada labirin yang ditinggikan plus, menunjukkan bahwa protokol lesi kami efektif. Oleh karena itu, hasil saat ini menunjukkan aktivasi subdivisi IL dan PL dalam mPFC selama perilaku seksual tidak diperlukan untuk ekspresi normal perilaku seksual. Sebaliknya, penelitian sebelumnya oleh Agmo dan rekan kerja menunjukkan bahwa lesi daerah cingulate anterior (ACA) meningkatkan latensi pemasangan dan intromisi dan mengurangi persentase pria yang bersanggama (25). Oleh karena itu, ada kemungkinan bahwa ACA memainkan peran dalam kinerja perilaku seksual, sementara daerah IL dan PL memediasi penghambatan perilaku yang pernah dikaitkan dengan hasil permusuhan.
Meskipun lesi mPFC telah dilaporkan mengganggu berbagai bentuk konsolidasi memori (33, 34), efek dari lesi mPFC pada penghambatan perilaku yang dilaporkan di sini tidak dapat dianggap berasal dari defisit belajar. Dalam serangkaian percobaan terpisah, mPFC lesi jantan diuji kemampuannya untuk menetapkan preferensi tempat yang dikondisikan terhadap perilaku seks. Pembelajaran asosiatif terkait hadiah tetap utuh pada hewan yang mengalami lesi mPFC karena pejantan ini mampu membentuk preferensi tempat yang dikondisikan untuk ruang pasangan berpasangan seksual. Temuan ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yang meneliti peran PL atau mPFC lengkap untuk akuisisi CPP yang diinduksi psikostimulan (35, 36Selain itu, pembelajaran asosiatif untuk stimulus permusuhan LiCl tidak terpengaruh oleh lesi mPFC, konsisten dengan laporan sebelumnya bahwa lesi PFC tidak mencegah akuisisi keengganan rasa yang terkondisi (34). Secara kolektif data ini menunjukkan bahwa aktivasi subdivisi PL / IL yang diamati sebelumnya dalam mPFC (20) tidak diperlukan untuk perolehan pembelajaran asosiatif terkait hadiah, namun diperlukan untuk pemanfaatan yang tepat dari informasi ini karena berkaitan dengan pelaksanaan kontrol perilaku. Gagasan ini sesuai dengan pendapat saat ini bahwa fungsi IL utuh diperlukan untuk mensurvei dan bertindak atas input penghambat dan rangsang yang menyampaikan informasi tentang kemungkinan kontingensi penghindaran hadiah (37). Selanjutnya, hewan dengan PL (35) atau IL (8, 37, 38) lesi menunjukkan pembelajaran kepunahan yang normal meskipun tidak mampu memanfaatkan informasi ini untuk membuat keputusan yang diarahkan pada tujuan.
Sebagai kesimpulan, studi saat ini menunjukkan bahwa hewan dengan lesi mPFC kemungkinan mampu membentuk asosiasi dengan hasil perilaku yang tidak menyenangkan, tetapi tidak memiliki kemampuan untuk menekan pencarian imbalan seksual dalam menghadapi konsekuensi permusuhan. Pada manusia, gairah seksual adalah pengalaman yang kompleks di mana pemrosesan informasi kognitif-emosional berfungsi untuk menentukan apakah sifat hedonis dari stimulus tertentu cukup untuk bertindak sebagai insentif seksual.39). Data saat ini menunjukkan bahwa disfungsi mPFC dapat berkontribusi pada pengambilan risiko seksual atau pencarian perilaku seksual yang kompulsif. Selain itu, disfungsi mPFC telah dikaitkan dengan beberapa gangguan kejiwaan (13, 40) menunjukkan bahwa disfungsi mPFC mungkin merupakan patologi dasar yang dibagi dengan gangguan lain dan bahwa perilaku seksual kompulsif dapat dikaitkan dengan gangguan lainnya. Memang, pada manusia, hiperseksualitas atau perilaku seksual kompulsif telah dilaporkan memiliki prevalensi komorbiditas yang tinggi dengan kondisi kejiwaan (termasuk penyalahgunaan zat, kecemasan, dan gangguan mood) (41), dan kira-kira prevalensi 10% pada Penyakit Parkinson bersama dengan pembelian kompulsif, perjudian, dan makan (42-44).
Catatan kaki
Penafian Penerbit: Ini adalah file PDF dari manuskrip yang belum diedit yang telah diterima untuk publikasi. Sebagai layanan kepada pelanggan kami, kami menyediakan naskah versi awal ini. Naskah akan menjalani penyalinan, penyusunan huruf, dan peninjauan bukti yang dihasilkan sebelum diterbitkan dalam bentuk citable akhir. Harap perhatikan bahwa selama proses produksi, kesalahan dapat ditemukan yang dapat memengaruhi konten, dan semua penafian hukum yang berlaku untuk jurnal tersebut.
;