Proc Natl Acad Sci US 2010 Februar 2; 107(5): 2265-2270.
mythologesch
Och wann et eng extensiv Betrag iwwer spezifesch sensoresch a motoresch Funktiounen vum Wirbeldéier Gehir bekannt ass, gëtt manner iwwer d'Reguléierung vun de globale Gehirnstaaten verstanen. Mir hu viru kuerzem virgeschloen datt eng Funktioun genannt generaliséiert Erhuelung (Ag) als déi elementarst Drivkraft am Nervensystem déngt, verantwortlech fir déi initial Aktivatioun vun all Verhalensreaktiounen. En Déier mat enger verstäerkter generaliséierter ZNS-Erhuelung ass geprägt vu méi grousser Motoraktivitéit, verstäerkter Reaktiounsfäegkeet op sensoresch Reizen a méi emotional Labilitéit. Implizit an dëser Theorie war d'Prognose datt d'Erhéijung vun der generaliséierter Erhuelung spezifesch motivéiert Behuelen géif erhéijen, déi vun der Erwiermung ofhänken. Hei adresséiere mir d'Iddi direkt andeems mir zwou Zeilen vu Mais testen fir héich oder niddreg Niveaue vun generaliséierter Erhuelung ze testen an hir Äntwerten an Tester vu spezifesche Forme vu Verhalensbegeeschterung, Sex a Besuergnëss / Exploratioun ze bewäerten. Mir berichten datt Déieren, déi fir differenziell generaliséiert Erhuelung ausgewielt ginn, däitlech Erhéijunge vun der sensorescher, motorescher an emotionaler Reaktivitéit an eiser Erwiermungsassay weisen. Ausserdeem, männlech Mais ausgewielt fir héich Niveaue vun der generaliséierter Erwiermung waren excitabel a weisen méi onkomplett Mounts virun der éischter Intromissioun (IN), awer nodeems se dat IN erreecht hunn, hunn se vill manner IN virum Ejakulatioun ausgestallt, wéi och vill méi séier no der éischter IN ejakuléiert. , also beweist en héije Niveau vun der sexueller Erhuelung. Zousätzlech hunn d'High-Arousal Déiere vu béide Geschlechter méi grouss Niveaue vu ängschtleche Verhalen a reduzéiert Explorativ Verhalen an den erhöhten plus Labyrinth a Liicht-donkel Këscht Aufgaben gewisen. Zesummegefaasst illustréieren dës Donnéeën den Impakt vum Ag op motivéiert Verhalen.
Ee vun de Basis Erausfuerderunge fir all Wirbeldéieren ass d'Noutwennegkeet fir eng grouss Zuel vu Verhalensreaktiounen op eng grouss Zuel vun Ëmweltbedéngungen ze aktivéieren, e puer vun deenen bedrohend sinn. Mir hu viru kuerzem proposéiert (
Déi folgend Popper User Interface Kontroll ass vläicht net zougänglech. Tab op den nächste Knäppchen fir d'Kontroll op eng zougänglech Versioun zréckzekréien.
Zerstéieren Benotzer Interface Kontroll1) datt eng Funktioun existéiert a vertebrate Nervensystemer, déi Verhalensaktivéierung vu grousser Unzuel vun Äntwerten initiéiert fir dës Basis Erausfuerderung z'erreechen, eng Funktioun déi mir allgemeng Erhuelung bezeechent hunn. Neuronen, déi generaliséiert Erhuelungsmechanismen servéieren, kréie sensoresch Input souwuel vum externen Ëmfeld wéi aus dem internen Milieu a kënnen séier Erhuelungszoustand aktivéieren, déi méi spezifesch, motivéiert Verhalensreaktiounen empoweréieren. Eng Erhéijung vun der Aktivitéit vun dësem System géif d'generaliséiert Erhuelung erhéijen, en Déier mat méi Motoraktivitéit produzéieren, méi sensoresch Reaktiounsfäegkeet a verstäerkt emotional Labilitéit. Den Zweck vun der Aarbecht, déi hei gemellt gëtt, war fir de Beweis ze addéieren datt eng generaliséiert Erhuelungsfunktioun existéiert (duerch d'Zucht vun héijen an nidderegen Erhuelungslinne vu Mais unzefänken) an den Impakt vun héijen oder nidderegen generaliséierten Erhuelungszoustand op spezifesch motivéiert Verhalen ze testen: männlech sexuell Verhalen an Besuergnëss / Exploratioun.
Bis elo ass d'Existenz vu generaliséierter Erhuelung als moossbaren a physiologesch-relevanten CNS-Staat aus dräi getrennten Approche ofgeleet ginn, déi drëtt vun deenen hei gemellt gëtt.
Als éischt hu mir Haaptkomponentanalyse benotzt fir dee gréissten eenzege Faktor ze extrahieren deen d'Verhalensbegeeschterung ënnersträicht
Ee vun de Basis Erausfuerderunge fir all Wirbeldéieren ass d'Noutwennegkeet fir eng grouss Zuel vu Verhalensreaktiounen op eng grouss Zuel vun Ëmweltbedéngungen ze aktivéieren, e puer vun deenen bedrohend sinn. Mir hu viru kuerzem proposéiert (1) datt eng Funktioun existéiert a vertebrate Nervensystemer, déi Verhalensaktivéierung vu grousser Unzuel vun Äntwerten initiéiert fir dës Basis Erausfuerderung z'erreechen, eng Funktioun déi mir allgemeng Erhuelung bezeechent hunn. Neuronen, déi generaliséiert Erhuelungsmechanismen servéieren, kréie sensoresch Input souwuel vum externen Ëmfeld wéi aus dem internen Milieu a kënnen séier Erhuelungszoustand aktivéieren, déi méi spezifesch, motivéiert Verhalensreaktiounen empoweréieren. Eng Erhéijung vun der Aktivitéit vun dësem System géif d'generaliséiert Erhuelung erhéijen, en Déier mat méi Motoraktivitéit produzéieren, méi sensoresch Reaktiounsfäegkeet a verstäerkt emotional Labilitéit. Den Zweck vun der Aarbecht, déi hei gemellt gëtt, war fir de Beweis ze addéieren datt eng generaliséiert Erhuelungsfunktioun existéiert (duerch d'Zucht vun héijen an nidderegen Erhuelungslinne vu Mais unzefänken) an den Impakt vun héijen oder nidderegen generaliséierten Erhuelungszoustand op spezifesch motivéiert Verhalen ze testen: männlech sexuell Verhalen an Besuergnëss / Exploratioun.
Bis elo ass d'Existenz vu generaliséierter Erhuelung als moossbaren a physiologesch-relevanten CNS-Staat aus dräi getrennten Approche ofgeleet ginn, déi drëtt vun deenen hei gemellt gëtt.
Als éischt hu mir Haaptkomponentanalyse benotzt fir de gréissten eenzege Faktor ze extrahieren deen d'Verhalenserkennung ënnerläit (2). Fir de relativen Bäitrag vun dëser elementarer Kraaft fir d'ZNS-Erhuelung a Maus-Verhalensscreens ze bestëmmen, hu mir eng Meta-Analyse vu fënnef Verhalensexperimenter mat Mais gemaach (3). De Prozentsaz vun de Verhalensbegeeschterungsdaten, déi duerch eng forcéiert One-Faktor-Léisung ausgefouert goufen, variéiert iwwer déi fënnef Experimenter vun 29% bis 45%. Also kënne mir soen datt generaliséiert ZNS Erhuelung existéiert a fir ongeféier een Drëttel vun den Donnéeën an dësen Experimenter ausgemaach huet.
Zweetens gëtt et e Räichtum vu chemeschen an anatomeschen a physiologeschen Donnéeën iwwer déi proximatesch Mechanismen, déi d'ZNS-Arousal ënnersträichen. An neuroanatomesche Begrëffer sinn opsteigend an erofgaang Weeër bekannt. D'neuronal Reguléierung vun Erhuelungsstaaten gëtt kontrolléiert vun engem verdeelt, bilateralen, bidirektionalen neuronalen Netzwierk mat Verbindungen tëscht dem ënneschten Gehirnstamm a Virgehir (iwwerpréift an Ref. 1, 4). Physiologesch hunn d'Brainstam-Arousalsystemer evoluéiert fir spontan (net onbedéngt Aufgab-relatéiert) Aktivitéit an engem Standardnetz an der Cortex z'erhalen.5 -7). De scharfen Iwwergang (8) vu roueger Erwächen bis zum aktive Exploratiounsverhalen ass geprägt duerch verréngert Synchronitéit vun nidderegfrequenz Schwéngungen (9) wéinst reduzéierter Korrelatiounen tëscht Membranpotentialer an zerebrale kortikale Neuronen (10). Iwwergank vum Schlof op Wakefulness si méiglecherweis erliichtert duerch erhéicht elektresch Aktivitéit a medulläre Portiounen vum opsteigende retikuläre Aktivéierungssystem an de medulläre Raphegruppen (zB.11 -13). D'Neurochemie vun der generaliséierter Erhuelung gëtt och ausgeschafft. Faseren aus neurochemesch ënnerscheeden Zellgruppen am Gehirnstamm, zB déi monoaminergesch Weeër, beaflossen Neuronen an thalamesch, hypothalamesch an aner Virbrain Ziler. Am Hypothalamus féieren dës Inputen d'Aktivitéit vun Neuronen, déi arousal-verbonne Neurochemikalien wéi Hypokretin an Histamin produzéieren. Wichteg sinn dës Verbindungen och bidirektional wéi Histamin- an Hypokretin-Neuronen am Hypothalamus-Projet zréck an d'Gehirnstamm-Arousal-Regiounen a sinn Deel vun engem Netzwierk dat d'Arousal a Schlof reguléieren (14). Zum Beispill ass e "Schalter" fir d'Kontroll vun der globaler Gehireropreegung beschriwwe ginn, wou GABAergesch schlofaktiv Neuronen am ventrolaterale preoptesche Beräich (vlPO) de Schlof förderen souwuel andeems se direkt déi opsteigend Monoaminsystemer (Norepinephrin, Serotonin, Histamin, etc. .) an och duerch d'Inhibitioun vun Hypokretin Neuronen am lateralen Hypothalamus (LHA), déi normalerweis d'Monoaminweeër an de Virgehir excitéieren (15). De Wee ass géigesäiteg well serotonergesch, noradrenergesch an histaminergesch Inputen zum vlPO d'Aktivitéit während der Wakefulness hemmen (16). vlPO Aktivitéit hemmt also opsteigend Erhuelung Aktivitéit an läscht och Tonic Inhibitioun op seng eegen Aktivitéit (4). Ähnlech hemmen déi monoaminergesch Zellgruppen d'vlPO Aktivitéit an doduerch hir eegen Aktivitéit desinhibiéieren. Op dës Manéier kann d'hypothalamesch Aktivitéit d'Aktivitéit vun opsteigende monoaminergeschen Inputen an de Virgehir regelen a portéieren. Schlussendlech, aus enger genomescher Perspektiv, sinn et méiglecherweis méi wéi 100 Genen, déi an der generaliséierter ZNS Erhuelung implizéiert sinn, inklusiv, awer net limitéiert op, Genen, déi fir synthetesch Enzyme codéieren fir arousal-relatéiert Sender, Neuropeptiden, an hir Rezeptoren, zB den Hypokretin System (17). Also, Mechanismen fir eng generaliséiert Erhuelung Funktioun ginn op neuroanatomeschen, neurophysiologeschen an neurochemeschen Niveauen dokumentéiert.
Dës verdeelt opsteigend an erofgaang Systemer sinn an der globaler Reguléierung vun der ZNS-Erhuelung involvéiert, awer och a ville spezifeschen Effekter op Verhalenszoustand, zB Besuergnëss, Angscht, Honger, Duuscht, a sexueller Fuerderung, déi e Substrat ubidden, op deem globalen Ännerungen am Gehir. Excitabilitéit kann an Ännerungen a spezifesche Verhalen iwwersetzen (18 -20).
Hei mellen mir eng drëtt Linn vun Ënnerstëtzung fir d'Existenz vun generaliséierter Erhuelung: Daten aus engem grousse selektiven Zuchtprojet, deen ënnerholl gouf fir Linnen vu Mais ze produzéieren, déi fir entweder héich oder niddereg generaliséiert Erhuelung ausgewielt goufen. Zu dësem Zweck hu mir e quantitativen an automatiséierten Assay vu generaliséierter Erhuelung entwéckelt an deen Assay benotzt fir héich ausgebilte Mais op Basis vun engem Gesamtindex vum Erhuelungsverhalen ze wielen. Wéi scho gesot, e Schlësselkomponent vun der generaliséierter Erhuelungstheorie ass datt Ännerungen an der generaliséierter Erwiermung fäeg sinn d'Kraaft vu spezifesche motivéierte Verhalen ze moduléieren. Also hu mir d'Relatioun tëscht Niveauen vun generaliséierter Erwiermung a männlecher sexueller Verhalen ënnersicht, Hormon-ofhängeg Verhalen, déi virdru gewise goufen, beaflosst ze ginn vun e puer vun de selwechten Neurochemikalien, déi an der ZNS-Erhuelung involvéiert sinn (zB Histamin an Hypokretin) (21, 22). Mir hunn och zwee Assays vun "Besuergnëss" benotzt, den erhiewte Plus-Labyrinth an de Liicht / Donkel Iwwergangstest, unzehuelen datt d'Erhéijung vun der Besuergnëss an d'Ofsenkung vun der Exploratioun iwwersetzt. D'Resultater weisen datt Déieren, déi fir Héich versus Niddereg Niveaue vun generaliséierter Erhuelung geziicht ginn, markéiert Differenzen an Tester vu spezifesche Manifestatiounen vun der Erhuelung weisen: sexuell a Besuergnëss / Explorativ Verhalen.
Resultater
Mir hunn e Verhalensassay vu generaliséierter ZNS-Erhuelung entwéckelt, déi déi dräi proposéiert Facette vum Erhuelungsverhalen, Motoraktivitéit, sensorescher Reaktiounsfäegkeet an Emotionalitéit berücksichtegt (3). Genetesch heterogen Mais goufen an dësem Assay getest ( SI Text ) fir spezifesch Zuchtdetailer) a Ranguerdnunge goufe fir héich an niddreg Erhuelung op jiddereng vun den dräi Subscales vun generaliséierter Erhuelung etabléiert. D'Mais, déi déi héchst (an déi niddregst) Noten ausgestallt hunn, déi iwwer déi dräi Ënnerskalen an all Generatioun zesummegefaasst goufen, goufen dann als Grënner vun der nächster Generatioun benotzt. Männlech a weiblech Mais ofgeleet vu "héich" Elteren ginn als HM respektiv HF bezeechent, wärend d'Nofolger vun "niddereg" Elteren LM an LF sinn. An alle Fäll hu mir och Mais getrennt op Basis vun den individuellen Verhalen an den Erhuelungsassays fir d'Effekter vun der Elterendeelung versus Nofolger Erhuelung op d'Verhalensleeschtung ze vergläichen. Fig. S1 weist d'Arousal Scores fir d'Generatioun 5 (G5) Mais, déi als Stock gedéngt hunn, aus deenen d'experimentell Mais (G6) an dësem Manuskript ofgeleet goufen.
Generaliséiert Opreegung gemooss vun eisem Assay war méi héich bei Mais aus der Héichlinn. Souwuel weiblech wéi héich generaliséiert Erhuelung Mais weisen méi Heemkäfegaktivitéit (Figebam. 1 A-D ), haaptsächlech wéinst méi grousser Aktivitéit am fréien Deel vun der donkeler Phase. Zousätzlech, Weibercher an héich arousal Déiere vu béide Geschlechter weisen méi ängschtlech Verhalen an engem kontextuell-cued Konditioun Paradigma (Figebam. 1E ). Schlussendlech war d'Verhalensreaktivitéit op d'Administratioun vun engem neutralen Geroch méi héich ënner High Déieren am Verglach mat deenen ausgewielt fir Low arousal (Figebam. 1F ); obwuel kee Geschlecht Ënnerscheed offensichtlech war. Dës Donnéeë weisen datt och bannent 6 Generatiounen divergent Linne vu Mais, déi differentiell Mustere vun generaliséierter Erhuelung weisen, kënnen ufänken ze generéieren.
Selektiv Zucht verännert Verhalen an der generaliséierter Erwiermungsassay. All Daten ginn als mëttler (± SEM) presentéiert. (A) Gesamtdistanz vun der Lokomotoraktivitéit vun der Heemkäfeg an 1-h Binsen an duerchschnëttlech iwwer 4 Deeg hannereneen. Gesamt Distanz gereest während der (B) Liichtzäit, (C) éischt 4 Stonnen vun der donkel Period, an (D) spéit an der donkel Period. (E) Ännerung vun der totaler Distanz gereest vun der Acclimatioun op Posttone an der Retrievalphase vum Angschtkonditiounsparadigma. Beam Break (wéi gemooss duerch F) vertikal Aktivitéit, (G) horizontal Aktivitéit, an (H) Gesamtdistanz als Äntwert op Presentatioun vun engem Geroch (Loft duerch 100% Benzaldehyd passéiert). * Bedeitend Ënnerscheed tëscht héich an niddreg. Differenzen sinn statistesch bedeitendst considéréiert wann P < 0.05. HF, n = 29, LF, n = 21, HM, n = 27, LM, n = 18.
Als nächst hu mir versicht ze bestëmmen ob genetesch kodéiert Differenzen an der generaliséierter Erwiermung an Ännerungen a spezifeschen Aarte vun opreegend ofhängeg motivéiert Verhalen iwwersetzen. Dofir hu mir d'Mais vum G6 geholl an se op zwou verschidde Weeër gedeelt duerch (i) Elterendeel Opreegung - egal ob hir Elteren an der héijer oder niddereger Linn waren - an (ii) Nofolger Erhuelung - ob d'Déier a Fro (G6) uewen oder ënnen vun der Erwiermungsverdeelung war. Als éischt goufen männlech Mais un enger sexueller naiver Konspezifesch (vun der Het8 Stamm) op hannereneen Deeg ausgesat, bis se matenee getraff hunn. Männercher aus der Héichlinn an déi Nofolger, déi héich Niveaue vun der generaliséierter Erwiermung ausgestallt hunn, weisen e spezifescht Muster vu sexueller Verhalen verbonne mat engem méi héije Niveau vun der Excitabilitéit a sexueller Erregung (Figebam. 2). Héich Arousal Männercher weisen méi Mounts virun der Intromissioun (Figebam. 2 A an E ), an dann manner Intromissioune virum Ejakulatioun (Figebam. 2 B an F ), a si hunn no der éischter Intromissioun méi séier ejakuléiert (Figebam. 2 C an G ). Zousätzlech ass de Prozentsaz vun de Montéierungsversuche, déi erfollegräich waren fir zu Intromissioun ze féieren, wesentlech méi niddereg ënner männleche Mais aus der héijer Erhuelung Linn (Figebam. 2 D an H ). D'Muster vum sexuelle Verhalen beweist datt héich-arousal Männercher op eng onpassend Manéier excitabel waren, wéi dat duerch déi ganz niddereg Intromissioun: Gesamtmontage Verhältnis uginn. Wichteg ass, datt d'temporär Struktur vun der Matarbekämpfung ähnlech tëscht de Linnen war, well et keng Differenzen an der Latenz waren fir ze montéieren, ze intromitéieren oder ze ejakuléieren tëscht de genetesche Linnen an tëscht Nofolger héich an niddereg Erhuelungsgruppen (Figebam. 3 A – F ).
Héich generaliséiert Erhuelung ass mat héijer sexueller Erhuelung assoziéiert. All Daten ginn als mëttler (± SEM) presentéiert. Total Unzuel u Mounts virun der éischter Intromissioun ausgebrach duerch (A) Elterendeel, (E) Nofolger Erhuelung, an (I) iwwer béid Bedéngungen. D'Zuel vun den Intromissiounen virum éischte Mount fir (B) Elterendeel an (F) Nofolger Opreegung. Latenz fir ze ejakuléieren no der éischter Intromissioun bei Déieren ënnerdeelt an (C) Elterendeel an (G) an Nofolger Erhuelung an Intromissioun: Montéierungsverhältnis (Zuel vun erfollegräichen Intromissiounen / Gesamtzuel vun Mounts + Intromissiounen) opgedeelt duerch (D) Elterendeel an (H) Nofolger Opreegung. Differenzen sinn statistesch bedeitendst considéréiert wann P < 0.05. HM, n = 6, LM, n = 6.
Sexuellt Verhalen an héich generaliséierter Erhuelung Mais behält temporär Struktur. All Daten ginn als mëttler (± SEM) presentéiert. Latenz fir ze montéieren (A, D, an G), latency zu intromit (B, E, an H), an latency zu ejakuléieren (C, F, an I) ënnerscheeden net tëscht de Linnen oder baséiert op Nofolger Erhuelung. Differenzen sinn statistesch bedeitendst considéréiert wann P < 0.05. HM, n = 6, LM, n = 6.
Als nächst hu mir d'Fro gestallt, iwwersetze d'Erhéijung vun der CNS-Erhuelung an d'Erhéijung vun der Angscht-ähnlecher / explorativer Verhalen? Héich an niddreg Mais vu béide Geschlechter goufen op den erhöhten Plus Labyrinth a Liicht-donkel Iwwergangsaufgaben getest. Interessanterweis waren d'Ënnerscheeder bedeitend no dem Elterenniveau vun der Erhuelung, awer waren net systematesch ënnerschiddlech tëscht Déieren, déi sech an der Erhuelung ënnerscheeden. Am erhiewte Plus-Labyrinth hunn d'Mais aus der Héichlinn eng allgemeng Erhéijung vun Angscht-ähnlechen Verhalen ausgestallt (eng Ofsenkung vun der Exploratioun), wéi uginn duerch manner Zäit, déi an den oppene Waffen verbraucht ginn (Figebam. 4A ), eng méi laang Latenz fir als éischt an en oppenen Aarm anzeginn (Figebam. 4B ), an eng allgemeng Ofsenkung vum explorativen Verhalen wéi duerch Gesamtaarmentréeën uginn (Figebam. 4D ). An alle Fäll hunn d'Weibchen, onofhängeg vun der Zuchtaart, och manner Zäit am oppenen Aarm verbruecht an hunn eng méi laang latency gewisen fir als éischt en oppenen Aarm anzeginn. Et war keng konsequent Relatioun tëscht den Nofolger Erhuelung Scores a Verhalen am erhiewte Plus Labyrinth (Figuren. 4 E-H ). Am Liicht-däischter Test hunn d'Mais aus der Héichlinn net ënnerscheet an der Zäit an der Luucht verbruecht (Figebam. 5A ) awer no engem méi laangen Intervall an déi donkel Säit vun der Këscht erakomm (Figebam. 5B ) an hat wesentlech manner Iwwergäng tëscht den zwou Säiten vun der Këscht (Figebam. 5C ). Nach eng Kéier, nëmmen d'Elteren Erhuelung an net d'Erhuelung vun den Nofolger ware viraussiichtlech vum Verhalen an der Liicht-däischter Aufgab (Figebam. 5 D-F ). Insgesamt hunn Déieren aus der Héichlinn méi ängschtlech Verhalen an eng Reduktioun vun der Gesamterfuerschung gewisen.
Selektioun fir héich generaliséiert Erhuelung induzéiert ängschtlecht Verhalen. All Daten ginn als mëttler (± SEM) presentéiert. Mais aus den héije Ag Linnen Zäit verbruecht an de béiden oppenen (A) an zouene Waffen (B) a méi laang latency gewisen fir en oppenen Aarm anzeginn (C) an huet manner total Aarm Entréen ausgestallt (D). Et gouf keng Relatioun tëscht den eenzelne Partituren op der Arousal Assay (E-H). Differenzen sinn statistesch bedeitendst considéréiert wann P < 0.05. HF, n = 22, LF, n = 22, HM, n = 24, LM, n = 15.
Selektioun fir héich generaliséiert Erhuelung verännert Liicht-donkel Iwwergangsverhalen. D'Linnen ënnerscheede sech net an der Gesamtzäit am Liicht (oder Däischter) (A) awer héich Ag Déieren hunn eng méi laang latency gewisen fir an déi donkel Säit vun der Chamber anzegoen (B) a manner allgemeng hell-donkel Iwwergäng (C). Et gouf keng Relatioun tëscht den eenzelne Partituren op der Arousal Assay Arousal (D-F). HF, n = 22, LF, n = 22, HM, n = 24, LM, n = 15.
Schlussendlech, fir Informatioun iwwer déi prominentst Feature vun den Daten aus eisem generaliséierten Erhuelungsassay ze extrahieren, hu mir eng mathematesch Method benotzt, déi Haaptkomponentanalyse genannt gëtt. Dës Method gëtt hei benotzt fir déi relativ Bäiträg vu motoreschen, sensoreschen an emotionalen (Angscht) Moossnamen ze analyséieren, well se déi gréissten, elementarst Dimensioun vun der Erwiermung beaflossen. Dat ass, déi meescht generaliséiert, elementar Kraaft, déi an eiser Erwiermungsassay operéiert gëtt vun enger gezwongener Een-Komponent Léisung vun eisem Dateset opgedeckt (2). Déi interessantst Vergläicher fir aus der Haaptkomponentanalyse erauszekommen sinn illustréiert Figebam. 6. Et weist déi getrennte Bäiträg vun der Motoraktivitéit, der Olfaktorescher Responsabilitéit an der Angscht zum Haaptkomponent #1, de Komponent deen dat generaliséiertem, mächtegst Kraaftgeneréierend Verhalen an dësen Erhuelungsanalysen quantifizéiert. An Figebam. 6, wann eng Moossnam en (–) Zeechen huet, heescht dat, datt se wierklech mat de Kräfte op Haaptkomponent #1 gruppéiert war, awer an der ëmgedréint Richtung (Geréng ass Wäerter vun deem Verhalen si staark mat dem Haaptkomponent #1 säi Bäitrag zu der Produktioun vun Erhuelung-verbonne Verhalen verbonnen). Haaptkomponent #1 reflektéiert en héije Grad vu Motoraktivitéit. Eis Analyse stellt d'Fro op ob d'Strukturen vun den Erhuelungsfunktiounen d'selwecht bei Männercher a Weibchen sinn.
Mathematesch Struktur vun generaliséierter Erhuelung ass anescht tëscht Männercher a Weibercher ausgewielt fir divergent Niveaue vun generaliséierter Erhuelung. Differenziell Bäiträg vu motoreschen, sensoreschen (olfaktoreschen) an emotionalen (Angscht) Miessunge fir dat meescht generaliséierter Kraaftverhalen an der Arousalassay, nämlech Haaptkomponent 1. D'Mustere vun dëse Bäiträg ënnerscheede sech tëscht HM an LM, tëscht HF an LF, tëscht HM an HF, an tëscht LM an LF. Zum Beispill, LM's waren niddereg well Motormiessungen hir Haaptkomponent 1 net gedriwwen hunn. Ausserdeem hat den HM en héije positiven Bäitrag vun der Angscht zum Haaptkomponent 1 (HF net), mee HM feelt dem HF säi staarke Bäitrag vun der olfaktorescher Reaktiounsfäegkeet. D'Kontrollen déi déiselwecht grouss Sätz vun Date verréckelt hunn a Kontrollen mat zoufälleg Zuelen hunn net ähnlech Mustere geliwwert a schaarf reduzéiert de Prozentsaz vun den Daten erkläert vum Haaptkomponent 1.
Figebam. 6 weist datt déi grouss Differenzen tëscht HM an LM aus dem grousse Bäitrag vun der Motoraktivitéit vum HM zum Haaptkomponent #1 kommen, souwéi en Ënnerscheed am Bäitrag vun der Angscht. Tatsächlech ass et den Echec vun der Motoraktivitéit gedriwwen vum Haaptkomponent #1 deen dës Männercher LM mécht anstatt HM. HM hunn héich Bewegungsraten a si skittish. Weibercher sinn anescht. Den Haaptunterschied tëscht HF an LF kënnt vun der staarker Reaktivitéit vum HF op den olfaktoreschen Input. Wat d'Sexdifferenzen ugeet, tëscht HM an HF ginn et grouss Differenzen an de Bäiträg vun der olfaktorescher Reaktioun op d'Haaptkomponent #1, souwéi Angscht. Mir spekuléieren datt eng HF Weibchen prett fir ze paréieren, déi vill Zäit an hirem Burrow verbruecht huet, aus hirem Burrow just virun der Ovulatioun erauskënnt. Si muss Angscht feelen an extensiv locomotéieren, de Geroch vu vaginale Sekretiounen verbreeden, eng Form vu Geriichtsverhalen, déi Männercher encouragéiert ze paréieren just wéi se ovuléiert. Am Tour, wäert hir mächteg olfaktoresch Äntwert hir hëllefen gesond kräfteg Männercher als potenziell Pappe vun hirem Dreck ze wielen (23, 24). Tëscht LM an LF ass de groussen Ënnerscheed wéinst der Tatsaach datt de LF e grousse Motorbeitrag zum Haaptkomponent #1 hat, souwéi e méi klengen Ënnerscheed tëscht LM an LF an Angscht. Aus dëser Applikatioun vun der Haaptkomponentanalyse schléissen mir of datt d'Struktur vun der primärer Erhuelungskomponent net déiselwecht ass bei Männercher wéi bei Weibercher.
Diskussioun
Dës Donnéeë liwweren Beweiser datt genetesch verännert generaliséiert Erwiermung e groussen Afloss op sexuell an explorativ / Angstverhalen huet. Dat männlecht sexuellt Verhalen an dëser Etude war charakteriséiert duerch HM Déieren déi méi excitabel sinn, méi séier Beweegunge weisen, vill virzäiteg an net erfollegräich Mounts ausstellen ier hir éischt erfollegräich Penis Insertion, an duerno séier no enger minimaler Zuel vun zousätzlechen Intromissiounen ejakuléieren. Also, war d'Verhältnis vun intromissions zu opgereegt preintromission mounts wesentlech méi niddereg am HM Verglach zu LM Déieren. Interessanterweis erschéngen dës Resultater ob Déieren no hiren Elteren oder no hiren eegene Erhuelungsscore zortéiert goufen. Zousätzlech huet d'Selektioun fir héich Niveaue vun der generaliséierter Erhuelung zu reduzéierter Exploratiounsverhalen an de Liicht-däischter an erhiewte Plus-Labyrinth Aufgaben gefouert. Dëst Resultat, iwwerraschend, war eng Funktioun vun den Elteren Erhuelung Scores a war onofhängeg vun generaliséierter Erhuelung Scores an den getesten Déieren selwer.
Wann generaliséiert Erhuelung Implikatioune fir spezifesch Erhuelungssubtypen huet, da steet et zum Grond datt et physiologesch Linken tëscht den zwee Konzepter sollte sinn. An der aktueller Aarbecht hu mir eis op zwee spezifesch verstäerkte Staate vun der Erhuelung konzentréiert: Sex an Angscht. Mir hunn och viru kuerzem e Muster vun Erhéijunge vun der weiblecher generaliséierter Erwiermung a sexueller Erwiermung no der Östrogenverwaltung definéiert (3, 25). Dëst geschitt souwuel direkt an och indirekt, iwwer d'Induktioun vu spezifeschen a generaliséierten Erhuelung-relatéierten Neurochemikalien. Tatsächlech förderen eng Zuel vun neurochemesche Signaler déi generaliséiert Erhuelung uechter d'ZNS förderen och sexuell Opreegung an limbesche Strukturen (1, 26). Zum Beispill ass den arousal-relatéierten Neurotransmitter Histamin eng mächteg arousal-förderend Chemikalie déi d'kortikale Aktivitéit erhéicht an d'Schlofförderend Neuronen vum ventrolaterale preoptesche Gebitt hemmt. Männlech Mais, déi den Histamin-Synthese-Enzym Histidin-Decarboxylase feelen, hunn e reduzéierte Paringverhalen a prenatal Belaaschtung fir Antihistaminle stänneg behënnert männlecht sexuellt Verhalen (27, 28). Zousätzlech erliichtert Histamin am ventromedialen Hypothalamus souwuel elektresch Aktivitéit wéi och Lordose Verhalen bei weiblechen Nager (21, 29). Ähnlech erhéijen d'Hypokretin-Peptiden d'allgemeng ZNS-Erhuelung a Mikroinjektiounen vun Hypokretin an d'medial preoptesch Regioun erhéijen männlecht sexuellt Verhalen (22). Dat ëmgedréint Beispill liwwert och Beweiser fir dee selwechte Punkt, Anästhesie, déi virum priming Dosen vun Estradiol verwalt ginn, verhënneren den Ausdrock vum Lordose Verhalen an d'Induktioun vu mating-relatéierten Genen (30, 31) Wärend Amphetaminverwaltung erliichtert estrogenesch Induktioun vun der Paring (32). Zesummegefaasst ginn dës Donnéeën e Link tëscht sexuellem Verhalen an generaliséierter Erhuelung a weisen potenziell Mechanismen un, duerch déi genetesch Selektioun fir héich generaliséiert Erhuelung spezifesch Erhuelungszoustand wéi Sex beaflosse kéint.
Genetesch Selektioun fir héich Niveaue vun generaliséierter Erhuelung huet zu reduzéierten explorativen Verhalen an de hell-däischter an erhöhten Plus-Maze-Assays gefouert. Eng Reduktioun vum explorativen Verhalen an dësen Aufgaben kéint konzeptualiséiert ginn als indikativ fir ängschtlech Verhalen (33). Dat ass, héich Niveaue vun der generaliséierter ZNS-Erhuelung produzéiert eng méi grouss Lokomotoraktivitéit am Hauskäfeg, awer reduzéiert Exploratiounsaktivitéit an engem neien Ëmfeld (hell-donkel Këscht an erhöhte Plus-Labyrinth). Mir schléissen of datt de verstäerkten Lokomotorfahrt bei héijer Opreegungsdéieren méi wéi kompenséiert ass duerch opreegend-induzéiert Erhéijunge vun Angschtähnleche Staaten, déi d'Exploratioun ënnerdrécken. Wichteg ass, obwuel sexuell Verhalen souwuel vu Elterendeel wéi och Nofolger Erhuelung beaflosst gouf, explorativt / ängschtlecht Verhalen gouf nëmmen duerch den Erhuelungszoustand vun den Elteren geännert. Genau wéi dësen Elterestammeffekt geschitt ass bleift ze bestëmmen.
Eng Verknüpfung vum generaliséierten Erhuelungskonzept zu spezifesche Verhalenszoustand gëtt och implizéiert duerch Resultater mat anere Systemer. Zum Beispill, eng circadian Funktioun déi intensiv Kontroll kritt huet ass d'Regulatioun vum Schlof. De Moment hu méi wéi 15% vun Erwuessener an den USA eng Zort Schlofstéierung. Och wann d'biologesch Funktiounen vum Schlof kontrovers bleiwen, sinn d'Plazen an e puer vun den Eegeschafte vun Neuronen ausgeschalt während dem Schlof gezeechent (34). Schlussendlech kann d'Regulatioun vu schaarfen Iwwergäng tëscht Schlof an Erwächen op negativ Réckkopplungsschleifen tëscht Neuronen am Hypothalamus a Basal Virgebrain ofhänken (4). Probleemer an de Kontrollen iwwer Erhuelungsmechanismen manifestéieren sech well Schlofproblemer extrem heefeg sinn (35), sou wéi d'Erwiermungsproblemer am Zesummenhang mat Depressioun (36) an Stress (37). Weider, Aston-Jones et al. (38) konnten d'Aktivatioun vun arousal-relatéierten Hypocretin Neuronen am lateralen Hypothalamus an d'Belounungssich Verhalen implizéieren. Fir jiddereng vun dëse spezifesche Verhalenszoustand - zB Schlof, Stress, Stëmmung a Belounungssich - bitt generaliséiert Erhuelung déi elementarst, primitiv neuronal Kraaft fir d'Aktivatioun vum Verhalen, a seng exakt Verhalenseffekt gëtt vun der spezifescher Ëmwelt- Ëmstänn geformt.
Alternativ Interpretatiounen.
Eis Moossname vun der Erhuelung sinn all ofhängeg vun der Lokomotoraktivitéit als Haaptausliesung. Dofir kéint et argumentéiert ginn datt kënschtlech Selektioun fir e Gen, deen d'Gesamtniveau vun der Lokomotoraktivitéit erhéijen géif als eng Erhéijung vun der ZNS-Erhuelung interpretéiert (oder falsch interpretéiert ginn). Wéi och ëmmer, déi spezifesch Detailer vun eisem Erwiermungsassay ënnerstëtzen net sou eng simplistesch Erklärung. Tatsächlech, fir déi sensoresch an Angscht Komponente vum Assay subtrahéiere mir Hannergrondaktivitéit vun de Poststimulatiounsreaktiounen fir d'Verhalensreaktivitéit ze bestëmmen. Als zousätzlech Fro vun der Interpretatioun sollt et drop higewisen ginn datt differenziell Schlofzoustand e potenziell zoufälleg Verwirrung fir de sensoresche Bestanddeel vun der Assay sinn. Wéi och ëmmer, dës Verwirrung gëtt miniméiert duerch d'Presentatioun vun de rotationalen (vestibuläre) Reizen, déi méiglecherweis Déieren erwächen virun der olfaktorescher Stimulatioun, déi de speziellen Ënnertest ass, op deem d'Selektioun baséiert. Op alle Fall, an neie Kontexter wéi den erhiewte Plus Labyrinth an d'Liicht-donkel Këscht, produzéiert d'Selektioun fir méi héich generaliséiert Erhuelung manner allgemeng explorativ Verhalen am Verglach mat Low-selektionéierte Mais. Anstatt einfach fir méi grouss Lokomotoraktivitéit ze wielen, schéngen d'High Mais méi generaliséierter ZNS Erhuelung ze weisen a Konzert mat Erhéijunge vu Behuelen am Zesummenhang mat Angscht a Geschlechtsfuerderen.
Eng zousätzlech alternativ Erklärung ass datt mir Differenzen an engem eenzegen Gen produzéiert hunn, involvéiert an der Reguléierung vun der arousal-verbonne Neurotransmission. Well d'Arousal neurochemesch Systemer géigesäiteg reglementéiert sinn an d'Ännerung an engem Gen fir ee vun dëse Systemer iwwerlappt, kéint d'Erhéijung vun der generaliséierter ZNS-Erhuelung a Verhalen induzéieren. Weider erkennen mir datt mir Resultater nëmmen aus der leschter Generatioun presentéiert hunn; konsequent, deen deen déi gréisste quantitativ Trennung tëscht High Arousal an Low Arousal Linnen gewisen huet. Date vun zousätzleche Generatiounen wäerten am nächste Joer verfügbar sinn. Dës Linne kënnen nëtzlech sinn fir d'anatomesch an genetesch Mechanismen z'ënnersichen, déi d'Ëmweltdrock engagéiert hunn fir generaliséiert Erhuelung iwwer Entwécklungsstadien tëscht Geschlechter an iwwer d'24 h Liicht / donkel Zäitperiod unzepassen. Zukünfteg Studien wäerten d'neurochemesch, anatomesch a genomesch Differenzen tëscht den High an Low Linnen adresséieren.
Zesummegefaasst, Mais genetesch ausgewielt fir héich Niveaue vun generaliséierter Erhuelung produzéieren e klore Phänotyp, charakteriséiert duerch méi grouss Heemkäfegaktivitéit, sensoresch Reaktiounsfäegkeet an emotional Labilitéit. Interessanterweis ass en High Arousal Phänotyp verbonne mat iwwerdriwwe sexueller Erhuelung a Reduktiounen am explorativen Verhalen, am Verglach mat Mais ausgewielt fir niddereg Niveaue vun der Erhuelung. Zesummegefaasst ginn dës Donnéeën Ënnerstëtzung fir eng potenziell Roll fir generaliséiert Erhuelung als Chauffeur vu spezifesche motivéierte Verhalen.
Methoden
Methoden.
All Experimenter goufen am Aklang mat National Institutes of Health Richtlinnen duerchgefouert a verfollegt Prozedure vun der Rockefeller University Institutional Animal Care and Use Committee guttgeheescht.
De Stamm, deen an dëser Etude benotzt gouf, ass ofgeleet vun engem extensiv outbred Stamm, Het-8, deen aus engem extensiv Intercross vu méi wéi aacht outbred Stämme gefollegt ass, gefollegt vu méi wéi 60 Generatioune vu strukturéierter Auszucht (39). D'Mais goufen a Gruppe vu véier bis fënnef gläichgeschlechtlech Geschwëster a Standardlaborbedingunge mat ad libitum Zougang zu Iessen a gefiltertem Krunnwaasser gehal. All Déieren goufen an 12:12 Liicht / donkel Zyklen ënnerbruecht (Luuchten op 0600).
Zucht Prozedur.
D'Déieren an dësem Manuskript representéieren eis sechst Generatioun vu Selektioun fir béid héich an niddreg Niveaue vun generaliséierter Erhuelung. An jiddereng vun den nächste Generatioune goufen d'Mais an der generaliséierter Erwiermungsassay getest an e Gesamt Erhuelung Score gouf generéiert (kuckt SI Text fir Beschreiwunge vun de Verhalenstester). Kuerz gesot, d'total Distanz iwwer de 24 h Dag an der Heemkäfegassay gereest, d'horizontale Aktivitéit vum olfaktoresche Reiz, an d'relativiséierter Verännerung vun der vertikaler Aktivitéit op der Angscht Trainingssitzung goufen als Selektiounsvariablen benotzt. D'Déiere goufe fir hir Partituren op jiddereng vun dësen Variabelen rangéiert, d'Scores goufen derbäigesat an d'Déiere mat den extremsten Noten (sechs héchsten an déifsten) goufen als Grënner vun der nächster Generatioun ausgewielt. Zucht geet weider.
Ergänzungsmaterial
Noten
D'Auteuren deklaréieren net e Konflikt vun Interesse.
Dësen Artikel enthält Informatioun iwwer Internet op www.pnas.org/cgi/content/full/0914014107/DCSupplemental.
;
