Proc Natl Acad Sci US A. 2010 febrúar 2; 107(5): 2265-2270.
Abstract
Þrátt fyrir að mikið sé vitað um sérstaka skyn- og hreyfivirkni hryggdýraheilans er minna skilið um stjórnun á heilaástandi í heiminum. Við höfum nýlega lagt til að aðgerð sem kallast almenn örvun (Ag) þjóni sem frumskilyrði drifkrafts í taugakerfinu sem ber ábyrgð á fyrstu virkjun allra hegðunarviðbragða. Dýri með aukna almenna örvun miðtaugakerfisins einkennist af meiri hreyfifærni, aukinni svörun við skynjunarörvun og meiri tilfinningalegum áreynslu. Mikilvægt í þessari kenningu var spáin um að aukning á almennri örvun myndi auka tiltekna áhugasama hegðun sem er háð vekjun. Hér komum við beint að hugmyndinni með því að prófa tvær línur af músum sem ræktaðar eru fyrir mikið eða lítið magn af almennri vöknun og meta svörun þeirra í prófunum á sérstökum tegundum atferlisvakningar, kynlífs og kvíða / könnunar. Við greinum frá því að dýr sem valin voru til mismununar almennrar örvunar sýni verulegar aukningar á skynjun, hreyfli og tilfinningalegum viðbrögðum í örvunarprófi okkar. Ennfremur voru karlkyns mýs valdar fyrir mikið magn af almennri örvun spennandi og sýndu ófullnægjandi fjöður fyrir fyrsta innrennsli (IN) en eftir að hafa náð því IN sýndu þeir mun færri IN áður en þeir sáðust út, auk þess sem þeir sáðust út miklu fyrr eftir fyrsta IN sem bendir þannig til mikillar kynferðislegrar örvunar. Að auki sýndu dýr af báðum kynjum miklar vekjur af kvíðalíkri hegðun og minnkuðu könnunarhegðun í upphækkuðum plús völundarhúsum og ljósdökkum kassaverkefnum. Samanlagt sýna þessi gögn áhrif Ag á áhugasama hegðun.
Ein grunnáskorunin sem öll hryggdýra stendur frammi fyrir er nauðsyn þess að virkja fjölda atferlisviðbragða við miklum fjölda umhverfisaðstæðna sem sumar eru ógnandi. Við höfum nýlega lagt til (
Eftirfarandi stjórn notanda viðmóts notanda er hugsanlega ekki aðgengileg. Flipaðu á næsta hnapp til að snúa stjórninni yfir í aðgengilega útgáfu.
Eyðilegðu stjórnun notendaviðmóta1) að aðgerð sé til í taugakerfi hryggdýra sem hefji hegðun virkjunar á miklum fjölda svara til að mæta þessari grunnáskorun, aðgerð sem við höfum kallað almenna örvun. Taugafrumur sem þjóna almennum örvunaraðferðum fengu skynjunaraðgerðir bæði frá ytra umhverfi og innra umhverfi og geta hratt virkjað vökunarástand sem veitir sértækari og hvetjandi hegðunarviðbrögð. Aukning á virkni þessa kerfis myndi auka almenna örvun, framleiða dýr með meiri hreyfigetu, meiri skynsamleg svörun og aukna tilfinningalegan áreynslu. Tilgangurinn með verkinu sem hér er greint frá var að bæta við sönnunargögnin um að almenn almenn örvunaraðgerð sé fyrir hendi (með því að hefja ræktun á háum og lágum vöktunarlínum músa) og prófa áhrif mikilla eða lágra almennra örvunarstiga á sérstaka áhugasama hegðun: karlkyns kynhegðun og kvíði / könnun.
Hingað til hefur verið dregið af tilvist almennrar örvunar sem mælanlegs og lífeðlisfræðilega viðeigandi miðtaugakerfis frá þremur aðskildum aðferðum, en þar er greint frá þeirri þriðju.
Fyrst notuðum við meginþáttagreiningar til að draga stærsta einstaka þáttinn sem liggur til grundvallar atferlisvakningu
Ein grunnáskorunin sem öll hryggdýra stendur frammi fyrir er nauðsyn þess að virkja fjölda atferlisviðbragða við miklum fjölda umhverfisaðstæðna sem sumar eru ógnandi. Við höfum nýlega lagt til (1) að aðgerð sé til í taugakerfi hryggdýra sem hefji hegðun virkjunar á miklum fjölda svara til að mæta þessari grunnáskorun, aðgerð sem við höfum kallað almenna örvun. Taugafrumur sem þjóna almennum örvunaraðferðum fengu skynjunaraðgerðir bæði frá ytra umhverfi og innra umhverfi og geta hratt virkjað vökunarástand sem veitir sértækari og hvetjandi hegðunarviðbrögð. Aukning á virkni þessa kerfis myndi auka almenna örvun, framleiða dýr með meiri hreyfigetu, meiri skynsamleg svörun og aukna tilfinningalegan áreynslu. Tilgangurinn með verkinu sem hér er greint frá var að bæta við sönnunargögnin um að almenn almenn örvunaraðgerð sé fyrir hendi (með því að hefja ræktun á háum og lágum vöktunarlínum músa) og prófa áhrif mikilla eða lágra almennra örvunarstiga á sérstaka áhugasama hegðun: karlkyns kynhegðun og kvíði / könnun.
Hingað til hefur verið dregið af tilvist almennrar örvunar sem mælanlegs og lífeðlisfræðilega viðeigandi miðtaugakerfis frá þremur aðskildum aðferðum, en þar er greint frá þeirri þriðju.
Fyrst notuðum við greiningar á meginþáttum til að draga stærsta staka þáttinn sem liggur að baki atferlisvakningu (2). Til að ákvarða hlutfallslegt framlag þessa grunnskólakrafts fyrir örvun miðtaugakerfis í atferlisskjám músa gerðum við metagreiningu á fimm atferlis tilraunum með músum (3). Hlutfall gagna um atferlisörvun, sem neydd var til með eins þætti, var mismunandi milli tilraunanna fimm frá 29% til 45%. Þannig getum við sagt að almenn vöktun miðtaugakerfis sé til og nam um þriðjungur gagna í þessum tilraunum.
Í öðru lagi er fjöldinn allur af efnafræðilegum og líffræðilegum og lífeðlisfræðilegum upplýsingum um nálægar aðferðir sem liggja til grundvallar örvun miðtaugakerfisins. Í taugalíffræðilegum skilmálum eru stigandi og lækkandi ferlar vel þekkt. Taugafrumulögun örvunarríkja er stjórnað af dreifðu, tvíhliða, tvíhliða taugakerfi með samtengingum milli neðri heilastofns og framheila (skoðað í tilvísunum. 1, 4). Lífeðlisfræðilega hafa örvunarkerfi í heilaæxli þróast til að viðhalda skyndilegri (ekki endilega verkstengdri) virkni í sjálfgefnu neti í heilaberki (5 -7). Skörp umskipti (8) frá rólegu vakandi til virkrar könnunarhegðunar einkennist af minnkaðri samstillingu lágs tíðni sveiflna (9) vegna minni fylgni milli himnufaraldurs í heilabarkar taugafrumum (10). Skiptin frá svefni yfir í vökuna eru líklega auðveldari með aukinni rafvirkni í meðhöndluðum hlutum uppstigandi retive örvunarkerfisins og medullary raphe hópunum (td (11 -13). Einnig er verið að vinna í taugefnafræði almennrar örvunar. Trefjar frá taugakemískum aðgreindum frumuhópum í heilaæxli, td ein-samsöfnum ferlum, hafa áhrif á taugafrumur í talalamíum, undirstúku og öðrum fyrirheilum. Í undirstúku ýta þessi aðföng virkni taugafrumna sem framleiða örvunartengd taugakemísk efni svo sem hypocretin og histamín. Mikilvægt er að þessar tengingar eru einnig tvíátta og histamín og hypocretin taugafrumur í undirstúkuverkefninu til baka til heilaörvunar svæðanna og eru hluti af neti sem stjórnar uppvakningu og svefni (14). Til dæmis hefur verið lýst „rofi“ til að stjórna alheimsvöðvun heila þar sem GABAergic svefnvirkar taugafrumur á ventrolateral preoptic svæði (vlPO) stuðla að svefni bæði með því að hindra bein uppsöfnun mónóamínkerfa (noradrenalín, serótónín, histamín osfrv. .) og einnig með því að hindra hypocretin taugafrumur í hliðar undirstúku (LHA) sem venjulega vekja mónóamínleiðir og framhandlegg (15). Leiðin er gagnkvæm vegna þess að serótónínvirk, noradrenvirk og histamínvirk aðföng vlPO hindra virkni meðan á vöku stendur (16). vlPO virkni hindrar þannig stigvaxandi virkni og fjarlægir einnig tonic hömlun á eigin virkni (4). Á sama hátt hindra ein-samsettu frumuhópar vlPO virkni og hindra þannig eigin virkni. Með þessum hætti getur undirstúkuvirkni stjórnað og stýrt virkni hækkandi ein-samsöfnum aðföngum að framheilanum. Að lokum, frá erfðamengjasjónarmiði, eru líklega fleiri en 100 gen sem hafa áhrif í almennri örvun miðtaugakerfis, þar á meðal, en ekki takmörkuð við, gen sem eru kóðuð fyrir tilbúið ensím fyrir örvutengda sendi, taugapeptíð og viðtaka þeirra, td hypocretin kerfið (17). Þannig er verið að skjalfesta aðferðir til almennrar örvunaraðgerðar á taugalíffræðilegum, taugalífeðlisfræðilegum og taugakemískum stigum.
Þessi dreifðu stigandi og lækkandi kerfi taka þátt bæði í alþjóðlegri stjórnun á örvun miðtaugakerfisins en einnig í margvíslegum sértækum áhrifum á hegðunarástand, td kvíða, ótta, hungur, þorsta og kynhvöt sem veita undirlag sem alþjóðlegar breytingar á heila örvun getur þýtt breytingar á ákveðinni hegðun (18 -20).
Hér er greint frá þriðju lína af stuðningi við tilvist almennrar örvunar: gögn úr sérhæfðu ræktunarverkefni í stórum stíl sem hefur verið ráðist í að framleiða línur af músum sem valdar eru annað hvort fyrir háa eða lága almenna örvun. Í því skyni höfum við þróað megindlega og sjálfvirka greiningu á almennri vöktun og notuðum þá prófun til að velja mjög útréttar mýs byggðar á heildarvísitölu örvunarhegðunar. Eins og getið er er lykilþáttur í almennri örvunarkenningunni að breytingar á almennri örvun ættu að geta mótað styrk sérstaks áhugasamra atferla. Þannig höfum við kannað tengslin milli stigs almennrar örvunar og kynferðislegrar hegðunar karlmanna, hormónaháðrar hegðunar sem áður hefur verið sýnt fram á að hafa áhrif á nokkrar af sömu taugakemíum sem taka þátt í örvun miðtaugakerfisins (td histamín og hypocretin) (21, 22). Við notuðum einnig tvær prófanir á „kvíða“, hækkuðu plús völundarhúsinu og ljós / dökku umbreytingarprófinu, að því gefnu að aukning á kvíða myndi þýða lækkun á rannsóknum. Niðurstöður sýndu að dýr ræktað fyrir hátt á móti lágu stigi almennrar örvunar sýna marktækan mun á prófunum á sérstökum einkennum örvunar: kynhneigð og kvíða / könnunarhegðun.
Niðurstöður
Við höfum þróað hegðunarrannsókn á almennri örvun miðtaugakerfis sem tekur mið af þremur fyrirhuguðum þáttum vaknandi hegðunar, hreyfifærni, skynjunarviðbrögðum og tilfinningasemi (3). Erfðafræðilega ólíkar mýs voru prófaðar í þessari prófun ( SI Texti ) fyrir sérstakar ræktunarupplýsingar) og komið var fyrir röðunarröð fyrir háa og lága vöktun á hverju af þremur undirflokkum almennrar örvunar. Mýsnar sem sýndu hæstu (og lægstu) stig sem voru dregin saman yfir þrjá undirkvarðana í hverri kynslóð voru síðan notaðar sem stofnendur næstu kynslóðar. Karlkyns og kvenkynsmús, sem eru fengin frá „háum“ foreldrum, er vísað til HM og HF, hvort um sig, en afkvæmi „lága“ foreldra eru LM og LF. Í öllum tilfellum aðgreindum við mýs byggðar á hegðun einstaklingsins í örvunarprófunum til að bera saman áhrif foreldranna gagnvart afkomu foreldra á frammistöðu hegðunar. Mynd S1 sýnir vöktunarstig fyrir kynslóð 5 (G5) músa sem þjónuðu sem stofninn sem tilraunamúsin (G6) í þessu handriti voru fengin frá.
Almenn vöktun mæld með greiningu okkar var hærri hjá músum frá hálínunni. Bæði kvenkyns og miklar almennar músar sýndu meiri virkni heima búr (Fig. 1 A – D ), að mestu leyti vegna meiri virkni á fyrri hluta myrkra fasans. Að auki sýndu konur og hár vakandi dýr af báðum kynjum óttaðari hegðun í samhengisbundinni ástandi hugmyndafræði (Fig. 1E ). Að lokum var hegðunarviðbrögð við gjöf hlutlauss lyktarefnis hærri hjá háum dýrum samanborið við þau sem valin voru fyrir lágt vökva (Fig. 1F ); þó enginn kynjamunur væri áberandi. Þessi gögn benda til þess að jafnvel innan 6 kynslóða geti byrjað að mynda ólíkar línur af músum sem sýna mismunandi mynstur almennrar örvunar.
Sérhæfð ræktun breytir hegðun í almennri örvunarprófi. Öll gögn eru kynnt sem meðaltal (± SEM). (A) Heildarfjarlægð hreyfingarvirkni heima búr í 1-h-köllum og var að meðaltali 4 daga samfellt. Alls vegalengd farin á (B) ljós tímabil, (C) fyrsta 4 klst myrkratímabilsins, og (D) seint á myrkrinu. (E) Breyting á heildarvegalengd frá aðlögun í pósttón í endurheimt áfanga ótti skilyrðingar hugmyndafræði. Geislabrot (mæld með F) lóðrétt virkni, (G) lárétta virkni, og (H) heildarfjarlægð til að bregðast við framsetningu lyktarefnis (loft fór í gegnum 100% bensaldehýð). * Verulega mismunandi á milli hátt og lágt. Mismunur er talinn tölfræðilega marktækur ef P <0.05. HF, n = 29, LF, n = 21, HM, n = 27, LM, n = 18.
Næst leituðum við að því að ákvarða hvort erfðafræðilegur kóðaður munur á almennri vöktun myndi þýða breytingar á sértækum tegundum örvunarháðra hvata. Í því skyni tókum við músina í G6 og skiptum þeim á tvo mismunandi vegu með (i) vöktun foreldra — hvort sem foreldrar þeirra voru í háu eða lágu línunum — og (ii) vekja afkvæmi — hvort dýrið sem um ræðir (G6) var efst eða neðst í vökvadreifingunni. Í fyrsta lagi voru karlkyns músar útsettar fyrir kynferðislega naívu samsærum (af Het8 stofni) samfellt daga þar til þær pöruðust saman. Karlar úr háum línum og afkvæmi sem sýndu mikið magn almennrar örvunar sýndu sérstakt mynstur kynferðislegrar hegðunar í tengslum við hærra stig spennandi og kynferðislegs örvunar (Fig. 2). Karlar með mikla vakningu sýndu fleiri festingar fyrir innrás (Fig. 2 A og E ), og síðan færri tilfærslur áður en sáð er frá (Fig. 2 B og F ), og þeir sáðust út hraðar eftir fyrsta innrásina (Fig. 2 C og G ). Að auki var hlutfall festingartilrauna sem tókst að leiða til innbrots verulega lægra meðal karlmúsa frá háu örvunarlínunni (Fig. 2 D og H ). Mynstrið kynferðislegrar hegðunar bendir til þess að karlmenn sem eru mjög vaknir voru óspartir á óviðeigandi hátt, eins og gefið er til kynna með mjög lágu hlutfalli af upphitun: heildarfjölgun. Mikilvægt er að tímabundin uppbygging pörunarlotunnar var svipuð á milli línanna þar sem enginn munur var á töfinni til að festa, smita eða hafa sáðlát milli erfðalínanna og milli afkvæma hár og lágt örvunarhópa (Fig. 3 A – F ).
Mikil alhæfing vekur upp mikla kynferðislega örvun. Öll gögn eru kynnt sem meðaltal (± SEM). Heildarfjöldi festinga fyrir fyrstu innrásina sundurliðað með (A) vekja foreldra, (E) afkvæmi vekja, og (I) yfir báðar aðstæður. Fjöldi aðlögunar fyrir fyrsta fjall fyrir (B) vekja foreldra og (F) afkvæmi vekja. Seinkun til að sáðlát eftir fyrsta innrásina hjá dýrum skipt í (C) vekja foreldra og (G) og afkvæmi og upphleyping afkvæma: hækkunarhlutfall (fjöldi árangursríkra innbrots / heildarfjöldi fjallraða + fyrirgjafir) sundurliðaður eftir (D) vekja foreldra og (H) afkvæmi vekja. Mismunur er talinn tölfræðilega marktækur ef P <0.05. HM, n = 6, LM, n = 6.
Kynferðisleg hegðun hjá músum sem eru mjög almennar örvandi, heldur tímabundinni uppbyggingu. Öll gögn eru kynnt sem meðaltal (± SEM). Seinkun til að tengja (A, Dog G), seinkun vegna intromit (B, Eog H) og seinkun til að sáðlát (C, Fog I) eru ekki munir á milli línanna eða byggjast á afkvæmi. Mismunur er talinn tölfræðilega marktækur ef P <0.05. HM, n = 6, LM, n = 6.
Næst spurðum við spurninguna, þýða aukning á örvun miðtaugakerfisins aukningu á kvíða eins og könnunarhegðun? Háar og lágar mýs af báðum kynjum voru prófaðar á upphækkuðum plús völundarhúsi og ljósdökkum umskiptaverkefnum. Athyglisvert er að munur var marktækur eftir foreldra stigi vakna en var ekki kerfisbundið ólíkur hjá dýrum sem voru ólíkir í upphafi. Í upphækkuðu plús völundarhúsinu sýndu mýs frá hálínunni heildar aukningu á kvíða-líkri hegðun (fækkun könnunar), eins og gefið er til kynna með minni tíma í opnum örmum (Fig. 4A ), lengri seinkun til að fara fyrst inn í opinn handlegg (Fig. 4B ), og heildarlækkun á rannsóknarhegðun eins og gefið er til kynna með heildarfjölda handleggs (Fig. 4D ). Í öllum tilvikum eyddu konur, óháð kynbótategund, einnig minni tíma í opnum handlegg og sýndu lengra leynd til að komast fyrst inn í opinn handlegg. Ekki var stöðugt samband milli stigafjötrunar afkvæma og hegðunar í upphækkuðu plús völundarhúsi (Figs. 4 E-H ). Í ljósdimmu prófinu voru mýs frá háu línunni ekki frábrugðnar þeim tíma sem varið var í ljósinu (Fig. 5A ) en komst inn í myrku hlið kassans eftir lengra tímabil (Fig. 5B ) og höfðu marktækt færri umbreytingar milli tveggja hliða kassans (Fig. 5C ). Aftur, aðeins var vekja foreldraávöxtunina og ekki afnám afkvæmisins sem spá fyrir um hegðun í ljósmyrkri verkefninu (Fig. 5 D-F ). Á heildina litið sýndu dýr frá hálínunni meiri kvíða lík hegðun og lækkun á heildar könnun.
Val á mikilli almennri örvun veldur kvíða líkri hegðun. Öll gögn eru kynnt sem meðaltal (± SEM). Mýs frá háum Ag línunum tíma í bæði opið (A) og lokaðir handleggir (B) og sýndi lengri leynd til að fara í opinn handlegg (C) og sýndi færri færslur í heildarmur (D). Engin tengsl voru milli einstakra skora á örvunarprófi (E-H). Mismunur er talinn tölfræðilega marktækur ef P <0.05. HF, n = 22, LF, n = 22, HM, n = 24, LM, n = 15.
Val á mikilli almennri örvun breytir ljósmyrkri umbreytingarhegðun. Línurnar voru ekki frábrugðnar í heildartímanum í ljósinu (eða myrkrinu) (A) en dýr með hár Ag sýndu lengri seinkun til að komast inn í myrku hlið hólfsins (B) og færri heildar ljós-dökkar umbreytingar (C). Engin tengsl voru á milli einstakra skora á vöktunarprófsvökvunum (D-F). HF, n = 22, LF, n = 22, HM, n = 24, LM, n = 15.
Að lokum, til að vinna úr upplýsingum um mest áberandi eiginleika þeirra gagna sem safnað var úr almennri vöktunargreiningu okkar, notuðum við stærðfræðilega aðferð sem kallast greining á helstu hlutum. Þessi aðferð er notuð hér til að greina hlutfallsleg framlög hreyfiaðgerða, skynjunar og tilfinningalegra (óttast) aðgerða þar sem þau hafa áhrif á stærsta, frumlegasta vídd vekjunar. Það er að segja að alhæfði grunnskólinn sem starfar í örvunarprófi okkar kemur í ljós með þvinguðum einsþáttalausn gagnasafnsins (2). Skemmtilegasti samanburðurinn sem kemur fram við greiningar á helstu íhlutum er sýndur í Fig. 6. Það sýnir fram á sérstök framlög vélknúinna aðgerða, lyktarskynfærni og ótta við aðalhluta #1, þá þætti sem magngreinir mest alhæfða, öflugasta afl sem framkallar hegðun í þessum örvunarrannsóknum. Í Fig. 6, þegar mælikvarði er með (-) merki, þýðir það að hann var reyndar flokkaður með sveitunum á aðalhlutanum #1 en í öfugri átt (Low gildi þeirrar hegðunar eru sterklega tengd framlagi aðalhluta # 1 til framleiðslu á hegðunartengdri hegðun). Aðalhluti #1 endurspeglar mikla hreyfiflutning. Greining okkar vekur upp þá spurningu hvort uppbygging örvunaraðgerða sé sú sama hjá körlum og konum.
Stærðfræðileg uppbygging almennrar örvunar er mismunandi milli karla og kvenna sem valdar eru fyrir mismunandi stig almennrar örvunar. Mismunandi framlög mælinga á hreyfingum, skynjun (lyktarskyni) og tilfinningum (ótti) til almennustu afl aksturshegðunarinnar í örvunargreiningunni, nefnilega, aðalhluti 1. Mynstur þessara framlaga voru mismunandi á milli HM og LM, milli HF og LF, milli HM og HF og milli LM og LF. Sem dæmi má nefna að LM voru lágir vegna þess að mótor mælingar keyrðu ekki aðalhlutinn 1. Ennfremur hafði HM hátt, jákvætt framlag ótta við aðalhluta 1 (HF gerði það ekki), en HM skorti sterkt framlag HF af svörun í lyktarskyni. Eftirlit með því að nota þessi sömu stóru gagnagrunna og stýringar með handahófi númerum skiluðu ekki svipuðum mynstrum og drógu verulega úr hlutfalli gagna sem útskýrt var af aðalhluta 1.
Fig. 6 sýnir að meginmunurinn á HM og LM kemur frá miklu framlagi hreyfivirkni HM til aðalhluta #1, sem og munur á framlagi ótta. Reyndar er það bilun í hreyfivirkni knúin áfram af aðalíhlutanum #1 sem gerir þessa karlmenn að LM frekar en HM. HM hafa mikla hreyfigetu og eru skörpir. Konur eru ólíkar. Helsti munurinn á HF og LF kemur frá sterkri hvarfvirkni HF til lyktarinnsláttar. Að því er varðar kynjamun er á milli HM og HF mikill munur á framlagi lyktarskynfæra til aðalhluta #1, auk ótta. Við veltum því fyrir okkur að kvenkyns HF-kona sem sé tilbúin að parast, hafi eytt miklum tíma í holunni sinni, komi úr gröf hennar rétt fyrir egglos. Hún hlýtur að skortir ótta og locomote mikið og dreifa lyktinni af seytum í leggöngum, mynd af hegðun sem hvetur karla til að parast alveg eins og hún er með egglos. Aftur á móti mun öflug lyktarsvörun hennar hjálpa henni að velja heilbrigða, kröftuga karla sem mögulega feður í gotinu (23, 24). Milli LM og LF stafar aðalmunurinn af því að LF hafði mikið mótorframlag til aðalhluta #1, sem og minni munur á milli LM og LF í ótta. Út frá þessari beitingu grunnþátta greiningar, ályktum við að uppbygging frumuppgangsþáttarins sé ekki sú sama hjá körlum og hjá konum.
Discussion
Þessi gögn veita vísbendingar um að erfðabreytingar á almennri örvun hafi mikil áhrif á kynferðislega og könnunar- / kvíðahegðun. Kynferðisleg hegðun karlmanna í þessari rannsókn einkenndist af því að HM dýr voru skemmtilegri, sýndu hraðari hreyfingar, sýndu mörg ótímabæra og misheppnaða festingu áður en fyrstu vel settu peníngjöf voru tekin út og sáðust síðan hratt út eftir lágmarks fjölda viðbótarmyndunar. Þannig var hlutfall aðskotahluta og spennandi festingar fyrir forgjafargjöf verulega lægra í HM samanborið við LM dýr. Athyglisvert er að þessar niðurstöður virtust hvort sem dýrum var raðað eftir foreldrum þeirra eða eftir eigin vöktunarstigum. Að auki leiddi val á háu stigi almennrar örvunar til skertra könnunaraðferða í ljósmyrkri og upphækkuðu plús völundarhúsverkefnum. Þessi niðurstaða kom á óvart þátt í að vekja upp stig foreldra og var óháð almennum örvunarstigum hjá dýrunum sem voru prófuð.
Ef almenn vöktun hefur afleiðingar fyrir sérstakar undirtegundir örvunar, þá er það ástæða þess að það ætti að vera lífeðlisfræðileg tengsl milli hugtakanna tveggja. Í núverandi verkum beinum við sjónum okkar að tveimur sérstökum auknum ástandi vekja: kynlífi og ótta. Við höfum einnig nýlega afmarkað mun aukningar á almennri kvenvakningu og kynferðislegri örvun eftir gjöf estrógen (3, 25). Þetta gerist bæði beint og einnig óbeint, með því að framkalla sértæk og almenn uppvakningartengd taugakemíum. Reyndar ýmis taugefnafræðileg merki sem stuðla að almennri örvun um miðtaugakerfið stuðla einnig að kynferðislegri örvun í útlimum mannvirkjum (1, 26). Til dæmis er örvunartengd taugaboðefni histamín öflugt efling sem hvetur til örvunar sem eykur barksteravirkni og hindrar svefn sem stuðlar að taugafrumum á vöðvalítrum forstillta svæðisins. Karlkyns mýs sem skortu histamínmyndun ensímsins histidín decarboxylase sýndu minnkaða pörunarhegðun og útsetningu fyrir fæðingu gegn andhistamínum varanlega skert kynhegðun karla (27, 28). Að auki auðveldar histamín í undirstúku ventromedials bæði rafvirkni og hálshegðun hjá kvenkyns nagdýrum (21, 29). Að sama skapi eykur hypocretin peptíð heildarvakningu miðtaugakerfisins og örgjafar hypocretin inn í miðgildi forstilltar svæði auka kynferðislega hegðun karla.22). Andhverfa dæmið gefur einnig vísbendingar um sama stig, svæfingarlyf sem gefin voru áður en byrjaðir voru skammtar af estradíóli koma í veg fyrir tjáningu lordosis hegðunar og framköllun para sem tengjast pörun (30, 31) á meðan gjöf amfetamíns auðveldar estrógenfrumun á mökun (32). Samanlagt mynda þessi gögn tengsl milli kynferðislegrar hegðunar og almennrar örvunar og benda til hugsanlegra aðferða þar sem erfðafræðilegt val á mikilli almennri örvun gæti haft áhrif á sérstök vökunarástand eins og kynlíf.
Erfðafræðilegt val fyrir mikið magn almennrar örvunar leiddi til skertrar rannsóknaraðferðar í ljósdimmu og hækkuðu plús völundarhúsarannsóknum. Hugsanlegt væri að draga úr könnunarhegðun í þessum verkefnum sem vísbending um kvíða lík hegðun (33). Það er að segja, mikið magn almennrar örvunar miðtaugakerfis framkallaði aukinn hreyfingu heima í búrinu en dró úr könnunarvirkni í skáldsögulegu umhverfi (ljósdimmur kassi og upphækkaður plús völundarhús). Við ályktum að aukinn hreyfiakstur í dýrum með mikla vekju sé meira en veginn upp af auknum örvun í kvíðalíkum ríkjum sem myndu þjóna til að bæla rannsóknir. Mikilvægt er að þó að kynhegðun hafi orðið fyrir áhrifum bæði af foreldri og afkvæmum, var könnunar- / kvíða lík hegðun foreldra aðeins breytt. Enn á eftir að ákvarða hvernig þessi foreldraálagsáhrif komu fram.
Tenging almenns örvunarhugtaks við ákveðin hegðunarástand bendir einnig til niðurstaðna með öðrum kerfum. Sem dæmi má nefna að dægurfyrirtæki sem hefur fengið mikla athugun er að stjórna svefni. Sem stendur eru meira en 15% fullorðinna í Bandaríkjunum með einhvers konar svefnröskun. Þrátt fyrir að líffræðilegar aðgerðir svefnsins séu umdeildar, hafa staðsetningar og sumir eiginleikar taugafrumna slökkt á svefni verið kortlögð (34). Að lokum, stjórnun skörpra umbreytinga milli svefns og vöku getur verið háð neikvæðum endurgreiðslu lykkjum meðal taugafrumna í undirstúku og basal framheila (4). Vandamál í eftirliti með örvunaraðferðum koma fram þar sem svefnvandamál eru mjög algeng (35), eins og vandamál varðandi örvun tengd þunglyndi (36) og streita (37). Ennfremur, Aston-Jones o.fl. (38) hafa getað haft áhrif á örvunartengd hypocretin taugafrumur í hliðar undirstúku við umbunarleitandi hegðun. Fyrir hvert af þessum sérstaka atferlisástandi - td svefni, streitu, skapi og umbunaleit - er almenn vöktun grunn frumlegasta taugakrafturinn til að virkja hegðun og nákvæm hegðunaráhrif þess mótast af sérstökum umhverfisaðstæðum.
Aðrar túlkanir.
Ráðstafanir okkar til að vekja eru allar háðar hreyfingarvirkni sem aðalupplestri. Þess vegna mætti halda því fram að gerviúrtaka fyrir gen sem myndi hafa tilhneigingu til að auka heildar stig hreyfingarvirkni væri túlkað (eða mistúlkað) sem aukningu á miðtaugakerfinu. Sértæk smáatriði varðandi örvunarpróf okkar styðja ekki svo einfalda skýringu. Reyndar, vegna skyn- og óttaþátta greiningarinnar, drögum við frá bakgrunnsvirkni frá svörun eftir örvun til að ákvarða hegðun á hegðun. Til viðbótar við túlkunarmál er rétt að minna á að mismunandi svefnástand er hugsanlegt handahófi fyrir skynjunarþátt greiningarinnar. Samt sem áður er það ringulreið lágmarkað með framsetningu á snúningsörvuninni (vestibular) sem líklegt er að veki dýr fyrir lyktarskynörvunina sem er sérstök undirpróf sem val var byggt á. Hvað sem því líður, í skáldsögulegu samhengi eins og upphækkuðum plús völundarhúsi og ljósdökkum kassa, veldur valið á hærri almennri örvun minni heildar rannsóknarhegðun samanborið við lága valda mýs. Frekar en að velja einfaldlega fyrir meiri hreyfingu, þá virðast Mýsnar sýna meiri almenna örvun miðtaugakerfisins á tónleikum með aukinni hegðun sem tengist bæði ótta og kynhvötum.
Önnur valkostaskýring er sú að við höfum framleitt mismun á einu geni sem tekur þátt í stjórnun á örvunartengdum taugaboðefnum. Vegna þess að taugefnafræðilegu kerfin eru gagnkvæm stjórnað og skörun breytinga á geni fyrir eitt af þessum kerfum gæti valdið aukningu á almennri örvun og hegðun á miðtaugakerfinu. Ennfremur við gerum okkur grein fyrir því að við höfum aðeins kynnt niðurstöður frá nýjustu kynslóðinni; þar af leiðandi sá sem sýndi mesta megindlegan aðskilnað á milli línur með mikla vakningu og lága upphugsun. Gögn frá viðbótarkynslóðum munu liggja fyrir á komandi ári. Þessar línur geta verið gagnlegar til að rannsaka líffærafræðilega og erfðafræðilega fyrirkomulag sem umhverfisþrýstingur hefur haft í för með sér til að aðlaga almenna örvun á þroskastigum milli kynja og yfir 24 klst. Ljós / dimmt tímabil. Framundan munu rannsóknir fjalla um taugakemískan, líffærafræðilegan og erfðafræðilegan mun milli háu og lágum línanna.
Í stuttu máli eru músir erfðafræðilega valdar vegna mikillar almennrar örvunar og framleiða skýra svipgerð sem einkennist af meiri virkni heima búr, skynjunarviðbrögð og tilfinningaleg sveigjanleiki. Athyglisvert er að svipgerð af mikilli vöktun tengist ýktri kynferðislegri örvun og minnkun á rannsóknarhegðun, samanborið við mýs sem valdar voru fyrir lítið stig. Samanlagt veita þessi gögn stuðning við mögulegt hlutverk almennrar örvunar sem ökumaður sérstakrar áhugasamrar hegðunar.
aðferðir
Aðferðir.
Allar tilraunir voru gerðar í samræmi við viðmiðunarreglur um heilbrigðisstofnanir og þeim var fylgt eftir aðferðum sem samþykktar voru af Rockefeller háskólanefndinni um umönnun dýra og notkun.
Stofninn sem notaður var í þessari rannsókn var fenginn úr víðfeðmum stofni, Het-8, sem leiddi af umfangsmikilli milliland yfir meira en átta útréttar stofna og síðan fleiri en 60 kynslóðir með uppbyggðri ræktun (39). Mýs voru til húsa í hópum fjögurra til fimm systkina af sama kyni við venjulegar rannsóknarstofuaðstæður með aðgang að libitum að mat og síað kranavatn. Öll dýrin voru hýst í 12: 12 ljós / dökk hringrás (ljós kveikt á 0600).
Ræktunaraðferð.
Dýrin í þessu handriti tákna sjöttu kynslóð okkar úrvali bæði fyrir hátt og lítið magn almennrar örvunar. Í hverri af næstu kynslóðum voru mýs prófaðar í almennri örvunarprófi og heildarupphugsunarskor var myndað (sjá SI Texti til að lýsa hegðunarprófunum). Í stuttu máli má segja að heildarvegalengdin sem fór yfir 24 klst. Dag í heimabúrsgreiningunni, lárétta virkni frá lyktarskynskyni og afstæð breyting á lóðréttri virkni á óttaæfingu var notuð sem valbreytur. Dýr voru raðað eftir stigum á hverri af þessum breytum, stigunum var bætt við og dýrin með mestu stigatölurnar (sex hæstu og lægstu) voru valin stofnendur næstu kynslóðar. Ræktun er í gangi.
Viðbótarefni
Neðanmálsgreinar
Höfundarnir lýsa yfir engum hagsmunaárekstrum.
Þessi grein inniheldur stuðningsupplýsingar á netinu á www.pnas.org/cgi/content/full/0914014107/DCSupplemental.
;