출처
신시내티, 신시내티, 오하이오, 미국의 세포 생물학과, 신시내티 대학.
추상
배경 :
일단 그들이 부적응자가되면 행동을 억제 할 수 없다는 것은 여러 정신 의학적 질병의 구성 요소이며 내측 전두엽 피질 (mPFC)은 행동 억제의 잠재적 중재자로 확인되었습니다. 현재의 연구는 mPFC가 혐오적인 결과와 관련이있을 때 성적 행동의 억제에 관여 하는지를 테스트했다.
행동 양식:
수컷 쥐를 이용하여 mPFC의 외상 및 전 림 부위의 병변이 성 행동의 발현 및 교미를 억제하는 능력에 미치는 영향을 교미 - 우발 혐오증의 패러다임을 사용하여 시험 하였다.
결과 :
내측 전두엽 피질 병변은 성 행동의 발현을 변화시키지 않았다. 대조적으로, mPFC 병변은 성욕 혐기 컨디셔닝의 획득을 완전히 차단하고, 손상된 동물은 mPFC 그대로의 수컷 동물에서의 교미에 대한 강력한 행동 억제와는 대조적으로, 짝짓기를 계속하며, 손상되지 않은 수컷 동물의 22 %만이 짝짓기를 계속한다. 그러나 mPFC 병변을 가진 래트는 염화 리튬에 대한 성적 보상 및 조건부 혐오에 대한 조건부 선호를 형성 할 수 있었으며, 이는 이러한 병변이 염화 리튬에 대한 연관 학습 또는 감도를 변경시키지 않았 음을 시사한다.
결론 :
현재 연구에 따르면 mPFC 병변을 가진 동물은 행동의 혐오적인 결과와 연관성을 형성 할 수 있지만 혐오적인 결과에 직면하여 성적 보상 추구를 억제하는 능력이 부족합니다. 이러한 데이터는 충동 조절 장애의 기저에있는 일반적인 병리를 더 잘 이해하는 데 기여할 수 있습니다. 강박적인 성행위는 정신 장애 및 파킨슨 병과의 동반 질환의 유병률이 높기 때문입니다.
소개
내측 전전 두 피질 (mPFC)은 포유류 신경계의 많은 고등 기능에 관여하며, 정서적 각성, 불안과 같은 행동, 행동의 유연성 및 의사 결정을 포함한다1-5). 보상 기반 의사 결정은 mPFC, 편도선 및 선조체로 구성된 연결 회로에 의해 제어되는 것으로 생각됩니다 (6) mPFC는이 프로세스의 "하향식"컨트롤러 역할을합니다 (7,8). 보상 기반 의사 결정의 핵심 기능은 시간이 지남에 따라 "응답 결과"관계를 추적 할 수있는 능력입니다 (9). 이런 식으로 행동 행동과 관련된 결과가 불리 해지면 이러한 행동의 빈도가 감소합니다. 이것은 긍정적 인 행동 적응을 가져 오며,이 반응은 손상되지 않은 mPFC 기능에 달려 있습니다 (8, 10). 불리한 결과를 가져 오면 행동 행동을 변경할 수없는 것은 다양한 중독성 질환에 공통적 인 증상입니다 (11-15).
설치류 남성의 성행위는 자연적 보상 기반 행동으로, 응답 결과 관계를 모니터링하여 교미의 목표를 달성합니다 (16). 그러나 성행위가 혐오 자극 염화 리튬 (LiCl, 17, 18)과 쌍을 이룰 때 수컷 쥐는 교미하지 못하게한다. mPFC 활동은 설치류에서 남성의 성행위와 상관 관계가있다 (19-25)과 인간 (26). 그러나 성행위에서 mPFC의 정확한 역할은 분명하지 않다. 본 연구의 목적은 mPFC 병변이 성행위의 발현에 미치는 영향과 짝 지어주는 우발적 인 혐오 모델을 이용한 쥐의 성 행동에 대한 행동 저해의 획득에 대한 특성을 밝히는 것이었다. 병변에는 mPFC의 외 흉부 (infraimbic, IL)와 전신 림프절 (prelimbic, PL) 핵이 포함되어 있는데,이 소구역은 성 행동 조절에 관여하는 뇌 영역에 투영되는 것으로 나타났습니다20). 이 연구의 결과는 정상적인 mPFC 기능이 정상적인 성행위에 필요하지 않음을 보여줍니다. 대신 mPFC가 일단 이러한 행동이 혐오 적 결과와 관련되면 성 행동에 대한 행동 억제의 실행을 규제한다는 가설을 뒷받침합니다.
대상 및 방법
동물
Harlan 연구소 (인디애나 폴리스)에서 얻은 성체 수컷 (250-260 그램) Sprague Dawley 쥐를 12의 온도에서 역광 / 암주기 (12 : 10 h, 72 AM에서 꺼짐)에서 인위적으로 조명 된 방에 개별적으로 수용했다 ° F. 음식과 물은 항상 이용 가능했습니다. 난소 절제술을받은 에스트로겐 (5 % 17- 베타 - 에스트라 디올 벤조 에이트 함유)과 프로게스테론 (500 ml의 참기름 중 sc 주사 0.1 μg)을 프라이밍 한 여성 Sprague Dawley 쥐 (210-225 그램)를 모든 교미 테스트에 사용 하였다. 어두운 기간이 시작된 후 4 시간 후에 시작되었고, 행동은 어두운 적색 조명하에 직사각형 플렉시 유리 (60 × 45 × 50 cm)에서 수행되었다. 모든 절차는 Western Ontario 동물성 관리위원회 (University of Western Ontario Animal Care Committee)의 신시내티 대학 (University of Cincinnati) 동물 보호 및 사용위원회의 승인을 받았으며, 연구에서 척추 동물과 관련된 NIH 및 CCAC 지침을 준수했습니다.
병변 수술
동물을 1-ml / kg 용량 (87 mg / kg Ketamine 및 13 mg / kg Xylazine)으로 마취시켰다. 동물을 stereotaxic 장치 (Kopf instruments, Tujunga, CA USA)에 넣고 절개하여 두개골을 노출시키고 드레 넬 드릴 (Dremmel, USA)을 사용하여 주사 부위 위에 구멍을 뚫었다. Ibotenic 산성 (PBS에서 0.25μl, 2 %)은 서로 다른 dorsoventral 좌표에서 두 주사를 사용하여 양측으로 주입되었다. Brenma (수평으로 수평을 맞춘 상태)에 대한 다음 좌표에서 1.5μl 해밀턴 주사기를 사용하여 5 분 동안 각각 주입했다 : PL 및 IL 병변 : AP = 2.9, ML = 0.6, DV = -5.0 및 -2.5. 가짜 병변은 동일한 방법을 사용하여 수행했지만 비히클 (PBS) 주사를 사용 하였다. 행동 테스트 전에 모든 동물을 7-10 일 동안 회복시킬 수있었습니다.
디자인
성행위의 표현
PL 및 IL 병변은 수술 전에 성적으로 순진한 동물에서 수행되었다. 회복 후, 동물들은 일주일에 한 번 사정을 표시 할 때까지 짝짓기를 할 수 있었고, 수술 후 총 4 주 연속. 각 실험 내에서 성 매개 변수의 차이 (즉, 잠복기, 내강, 사정 및 장착 횟수 및 침입 횟수)의 차이를 병변 수술을 일원 분산 분석 (one-way ANOVA)을 사용하여 분석했습니다. post hoc 비교는 Fishers PLSD 테스트를 사용하여 수행되었으며 모두 5 % 유의 수준을 사용했습니다.
상승 플러스 미로 실험
병변이나 가짜 치료를받은 동물은 고양 플러스 미로 (EPM)에서 검사를 받았다. 이 검사는 수술 후 5 주 및 마지막 짝짓기를 한 후 일주일 동안 수행되었습니다. EPM은 명확한 플렉시 유리 (Plexiglas)로 만들어졌으며 플러스 기호의 모양을 이룬 중심 무대에서 연장 된 동일한 길이의 4 개의 팔로 구성됩니다. 미로의 두 팔은 외부 환경에 열려 있었고 미로의 다른 두 팔은 팔의 전체 길이를 따라 뻗어있는 어두운 사인 (40cm 높이)으로 둘러싸여있었습니다. 중간 영역과 팔 사이의 경계는 미로의 중간에서 12cm 위치에있는 팔의 흰색 줄무늬로 정의되었습니다. EPM 테스트는 암흑기가 시작된 후 어두운 조명 하에서, 1-4 시간 후에 수행되었다. 가짜와 병소가있는 동물의 차이는 유의 수준이 5 % 인 학생 t- 검정을 사용하여 결정되었다.
조건부 성 혐오
수컷 쥐들은 병변이나 위장 수술 전에 성적 경험을 얻기 위해 3 회의 짝짓기를 받았다. 3 가지 수술 전 교미 검사 중 2 건 이상이 사정을 한 동물을 본 연구에 포함 시켰으며 Sham-LiCl, Lesion-LiCl, Sham-Saline 및 Lesion-Saline의 4 가지 실험군으로 무작위로 나누었습니다. 마지막 훈련 후 3 일 동안 병변 또는 위장 수술을 시행했습니다. 컨디셔닝 세션이 시작되기 전에 수술 후 일주일 동안 동물을 회복시킬 수있었습니다. 컨디셔닝 세션 동안, 가짜 및 병변 남성의 절반은 교미 직후에 LiCl을 받았고 (Sham-LiCl 및 Lesion-LiCl), 가짜 및 병변 남성의 나머지 절반은 대조군으로 사용되었고 교미 직후에 식염수를 받았다 (Sham-Saline 및 병변 - 생리 식염수). 컨디셔닝 당일 1에서 동물을 한 사정에 짝을 지어서 20M LiCl 또는 식염수 중 0.15ml / kg 용량으로 사정 한 후 1 분 이내에 주사 한 다음 다시 홈 케이지에 넣었다. 아침에 컨디셔닝 당일 2에서 모든 수컷의 체중을 측정하고 식염수 조건부 동물에게 20M LiCl의 0.15ml / kg 용량을 투여하고 LiCl 조건부 동물에는 동일한 용량의 식염수를 주입 하였다. 이 패러다임은 10 개의 완전한 컨디셔닝 세션을 총 20 일 동안 반복했다. 성행위의 매개 변수는 각 재판 동안 기록되었습니다. 산과 침입, 사정을 나타내는 동물의 비율의 차이를 5 % 유의 수준의 카이 제곱 분석을 사용하여 각 시험에 대해 분석했습니다. 모든 파라미터에서 Sham-Saline과 Lesion-Saline 그룹간에 차이가 발견되지 않았으므로이 두 그룹을 통계 분석을 위해 결합하여 (n = 9) Lesion-LiCl 또는 Sham-LiCl 그룹과 비교했습니다.
조건부 장소 환경 설정
성적으로 순진한 동물은 전술 한 바와 같이 병변 수술을 받았고, 행동 검사 이전에 일주일 동안 회복되었다. 모든 행동 검사는 암흑기가 시작된 후 4 시간이 시작되었습니다. 조건부 장소 선호 장치는 중립 센터 챔버를 갖는 3 개의 챔버로 분할된다. 챔버의 한면은 흰 벽과 그리드 바닥을 지니고 있었고 다른면은 스테인레스 스틸 막대가있는 검은 색이었고 중앙 챔버는 플렉시 유리 바닥 (Med Associates, St. Albans, VT)이 회색이었습니다. 먼저, 컨디셔닝이 시작되기 전에 각 개인에 대한 자연 선호도를 설정하기 위해 사전 테스트를 수행하여 모든 동물을 15 분 동안 모든 챔버에 자유롭게 액세스 할 수있는 중앙 챔버에 배치하고 각 챔버에서 소비 한 총 시간을 기록했습니다. 다음 날, 즉 컨디셔닝 데이 1에서, 남자들은 집 케이지에있는 한 사정에 짝짓기를하여, 다른 챔버에 접근하지 않고 30 분 동안 처음에 비 선호 챔버에 즉시 두었거나, 처음에 선호 된 챔버에 넣었다. 성행위를하지 않고 30 분. 두 번째 컨디셔닝 당일에 수컷은 정반대의 치료를 받았다. 이 조절 패러다임은 한 번 더 반복되었습니다. 다음날, 사전 테스트와 절차 적으로 동일한 사후 테스트가 수행되었습니다. mPFC 병변 동물이성에 대한 조건부 선호를 형성 하는지를 결정하기 위해 두 개의 개별 값이 사용되었다. 첫 번째 점수는 차이점으로, 처음 선호 된 방에서 보낸 시간과 처음에 선호하지 않는 방에서 보낸 시간 간의 차이로 정의됩니다. 선호도 스코어는 초기에 바람직하지 않은 챔버에서 소비 된 시간을 초기에 바람직하지 않은 챔버에서 소비 된 시간과 초기 선호 챔버에서 소비 된 시간으로 나눈 값으로 정의된다. 5 % 유의 수준을 갖는 한 쌍의 학생 t- 검정을 사용하여 사전 테스트와 사후 테스트 사이의 각 동물에 대한 선호도와 차이점 점수를 비교했다. 이전의 연구들은 짝짓기가이 패러다임을 사용하여 강건한 조건부 장소 선호도를 나타내며, 대조군 처리가 선호도의 변화를 가져 오지 않는다는 것을 입증했다 (27-29).
조건부 혐오감
성적으로 순진한 동물은 전술 한 바와 같이 병변 또는 위장 수술을 받았고, 행동 검사 이전에 일주일 동안 회복되었다. 모든 행동 검사는 조명 기간이 시작된 후 4 시간이 시작되었습니다. 전술 한 CPP 장치를 사용하여, LiCl 또는 식염수 주사를 카운터 밸런스 방식으로 2 회의 컨디셔닝 시도 동안 초기에 바람직한 또는 바람직하지 않은 챔버와 각각 쌍을 이뤘다. 5 % 유의 수준을 갖는 한 쌍의 학생 t- 검정을 사용하여 전술 한 바와 같이 사전 및 사후 테스트를 실시하고 데이터를 분석 하였다.
병변 확인
병변 검증을 위해 동물을 4 % 파라 포름 알데히드로 경피적으로 관류하고 뇌를 절개 (관상 동맥) 하였다. NeuN (단클론 항 -NeuN 항혈청, 1 : 10,000, Chemicon) 및 표준 면역 퍼 옥시다아제 방법을 인식하는 배양 용액에서 1 차 항혈청을 사용하여 신경 마커 NeuN에 대한 절편을 면역 처리 하였다19). ibotenic 병변의 위치와 크기는 NeuN 신경 세포 염색이없는 인접한 mPFC 절의 영역을 분석하여 결정 하였다. mPFC의 병변은 전형적으로 브레 그마에 비해 AP + 4.85에서 + 1.70까지의 거리에 걸쳐 있습니다 (그림 1A-C). 병변은 PL의 IL 및 100 %의 80 %가 파괴되고 완전한 병변을 갖는 동물 만 통계 분석에 포함되었다 (성 행동 실험, 병변 n = 11, 사기 n = 12, EPM 실험, 병변 n 5, 병변 - 생리 식염수 n = 4, 병변 - LiCl n = 4, 조건부 선호 실험, 병변 n = 9, 조건화 된 반향 실험, 가짜 n = 5, 병변 n = 12).
결과
성행위
PL / IL 병변은 수술 전에 성 순진한 남성에서 검사 한 성 매개 변수에 영향을 미치지 않았다.그림 1D-F). 일치하여, 성 행동에 대한 PL / IL 병변의 영향은 첫 번째 시도에서 조건 성관계 실험에 포함 된 성적 경험 남성에서 발견되지 않았으므로 성행위와 LiCl의 페어링 이전에표 1). 따라서 PL / IL 병변은 성 경험과는 별개로 성적 행동에 영향을 미치지 않았다.
고가 플러스 미로
이전 보고서 (27-29), mPFC 병변 남성을 가진 수컷 쥐들은 대조군에 비해 EPM의 열린 팔에 더 많은 항목을 나타내었다 (그림 1G), 이는 mPFC 기능이 위험 평가가 필요한 상황에 중요하다는 것을 암시합니다.
조건부 성행 혐오
성 행동에 대한 LiCl 조건의 영향
LiCl 컨디셔닝은 가짜 염분 조절기에 비해 장착, 내강 또는 사정을 나타내는 가짜 수컷의 비율을 현저하게 감소 시켰습니다 (그림 2A-B). 그러나, mPFC 병변은 LiCl 컨디셔닝에 의해 야기 된 억제를 완전히 차단했다. 카이 제곱 분석은 산을 나타내는 동물의 비율로 발견 된 그룹간에 유의 한 차이를 나타 냈습니다 (그림 2A), 내강 (도시되지 않음, 그림 2A), 또는 사정 (그림 2B). Sham-LiCl 군에서는 Sham 동물에서의 교미에 대한 LiCl 조건화의 파괴적인 효과를 나타내는 해열 처리 대조군 동물 (Sham 및 Lesion)과 비교하여 산, 침입 또는 사정을 나타내는 남성의 비율이 현저히 낮았다. 대조적으로, LiCl 컨디셔닝의 효과는 병변 -LiCl 수컷에서 관찰되지 않았다 (피규어 2A-B). 따라서, mPFC 기능은 성 행동의 조절 된 억제의 획득에 중요합니다. 그러나 PL / IL 병변이 성적인 보상과 관련된 연관 학습을 약화시킬 수 있으므로 성적 보상을위한 조건부 장소 선호도를 획득 할 때 PL / IL 병변의 별도 연구 효과를 테스트 할 수 있습니다.
토론
본 연구에서는 mPFC의 IL 및 PL 부위의 병변이 성적 행동의 발현에 영향을 미치지 않으며 성적 보상에 대한 조건부 장소 선호의 획득에도 영향을 미치지 않는다고보고했다. 대신, 병변은 조건 성 혐오의 획득을 방해합니다. 이러한 결과는 적응 행동 변화를 만드는 능력이 mPFC의 IL 및 PL 하위 영역에 의해 규제된다는 가설에 대한 기능적 증거를 제공합니다.
우리 연구실의 이전 데이터에 따르면 mPFC 뉴런은 수컷 쥐의 성행위 중에 활성화됩니다 (20). 그러나,이 연구에서 mPFC 병소가있는 쥐는 분석 된 성 행동의 매개 변수 중 어떤 것이라도 sham control rat과 구별 할 수 없다. 이전 보고서 (30, 32) mPFC 병변은 상승 된 플러스 미로에서의 성능에 의해 평가 된 불안 완화 효과를 나타내어 우리의 병변 치료 프로토콜이 효과적이었다. 따라서 현재의 결과는 성 행동 중 mPFC 내의 IL과 PL 세분화의 활성화가 성행위의 정상적인 발현에는 필요하지 않다는 것을 암시한다. 대조적으로 Agmo와 공동 연구자에 의한 이전의 연구에 따르면 전치부 부위 (ACA)의 병변이 산과 침습 잠복기를 증가시키고 교미하는 남성의 비율을 감소 시켰습니다 (25). 그러므로 ACA는 성적 행동의 수행에 역할을하는 반면, IL 및 PL 영역은 혐오 적 결과와 관련된 행동의 억제를 매개 할 수 있습니다.
mPFC 병변이 여러 형태의 기억 병합을 방해한다고보고되었지만 (33, 34), 여기에보고 된 행동 저해에 대한 mPFC 병변의 영향은 학습 적자로 볼 수 없다. 별도의 실험 세트에서 mPFC 병소 남성은 성 행동에 대한 조건부 환경을 설정하는 능력을 테스트 받았다. 보상 관련 연상 학습은 mPFC 병적 동물에서 성적인 보상 쌍이 된 방에 조건부 환경을 형성 할 수 있었기 때문에 그대로 유지되었습니다. 이 발견은 정신 자극제 유도 된 CPP의 획득을위한 PL 또는 완전한 mPFC의 역할을 조사한 이전의 연구와 일치한다 (35, 36), 또한 PBC 병변이 조미료 혐오증의 획득을 예방하지 못했다는 이전의보고와 일치하여, 퇴행성 자극 LiCl에 대한 연관 학습은 mPFC 병변에 의해 영향을받지 않았다34). 총괄적으로 이들 데이터는 이전에 관찰 된 mPFC 내의 PL / IL 세분화의 활성화 (20)은 보상 관련 연상 학습을 획득하는 데 필요하지 않지만 행동 제어의 실행과 관련하여이 정보를 적절하게 활용하는 데 필요합니다. 이 개념은 손상되지 않은 우발 사고에 대한 정보를 전달하는 억제 및 흥분성 입력을 조사하고 행동하기 위해 손상되지 않은 IL 기능이 필요하다는 현재의 주장과 일치한다 (37). 또한 PL (35) 또는 IL (8, 37, 38) 병변은 목표 지향적 결정을 내리기 위해이 정보를 활용할 수 없더라도 정상적인 멸종 학습을 표시합니다.
결론적으로, 현재의 연구는 mPFC 병변이있는 동물은 그들의 행동의 혐오스러운 결과로 연관성을 형성 할 가능성이 있지만 혐오스런 결과에 직면하여 성적 보상을 찾는 것을 억제 할 능력이 없다는 것을 보여줍니다. 인간의 성적 흥분은 복잡한 감정으로 감정적 인 정보 처리가 특정 자극의 쾌락 성질이 성적인 자극으로 작용하기에 충분한 지 결정하는 역할을합니다 (39). 현재의 데이터는 mPFC 기능 장애가 성적 위험을 감수하거나 성행위를 강압적으로 추구하는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 더욱이, mPFC 기능 장애는 여러 정신 질환 (13, 40) mPFC의 기능 장애가 다른 질환과 공유되는 근본적인 병리학 일 수 있으며 강박적인 성행위가 다른 질환과 연관 될 수 있음을 시사한다. 사실, 인간의 경우, 초자연성 또는 강박적인 성행위는 정신병 상태 (물질 남용, 불안 및 기분 장애 포함)와의 동반 질환의 유병율이 높은 것으로보고되었습니다 (41), 그리고 약 10 %의 파킨슨 병 유병률, 구매, 도박 및 식사 (42-44).
각주
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