The Journal of Neuroscience, 15 maart 2001, 21(6): 2123-2130;
+ Auteur Affiliations
Abstract
Dopamine-overdracht in de nucleus accumbens kan worden geactiveerd door medicijnen, stress of gemotiveerd gedrag en herhaalde blootstelling aan deze stimuli kan deze dopamine-respons gevoelig maken. De doelstellingen van deze studie waren om te bepalen of vrouwelijk seksueel gedrag nucleus accumbens neuronen activeert en of seksuele ervaring in het verleden kruisgevoelig is voor neuronale reacties in de nucleus accumbens tot amfetamine. Met behulp van immunocytochemische labeling werd c-Fos-expressie in verschillende subregio's (schil versus kern op het rostrale, midden- en caudale niveau) van de nucleus accumbens onderzocht bij vrouwelijke hamsters met variërende hoeveelheden seksuele ervaring. Vrouwelijke hamsters, die 6 weken seksuele ervaring kregen of seksueel naïef bleven, werden getest op seksueel gedrag door blootstelling aan volwassen mannelijke hamsters. Eerdere seksuele ervaring verhoogde de c-Fos-labeling in de rostrale en caudale niveaus, maar niet in de middelste niveaus van de nucleus accumbens. Testen op seksueel gedrag verhoogde de etikettering in de kern, maar niet in de schaal, van de nucleus accumbens. Om te valideren dat vrouwelijk seksueel gedrag neuronen in de mesolimbische dopamine-route kan sensibiliseren, werden de locomotorische responsen van seksueel ervaren en seksueel naïeve vrouwen tot een amfetamine-injectie vervolgens vergeleken. Amfetamine verhoogde de algemene locomotorische activiteit bij alle vrouwtjes. Seksueel ervaren dieren reageerden echter eerder op amfetamine dan seksueel naïeve dieren. Deze gegevens geven aan dat vrouwelijk seksueel gedrag neuronen in de nucleus accumbens kan activeren en dat seksuele ervaring kruisgevoelige reacties van neuronen op amfetamine kan veroorzaken. Bovendien bieden deze resultaten aanvullend bewijs voor functionele verschillen tussen de schil en de kern van de nucleus accumbens en over de anteroposterieure as.
- vrouwelijk seksueel gedrag
- nucleus accumbens
- schelp
- kern
- c-Fos
- sensibilisatie
- de overgevoeligheid
- amfetamine
Dopamine-neuronen afkomstig uit het veneuze tegmentale gebied van de middenhersenen en uitsteken naar verschillende voorhersenen, inclusief de nucleus accumbens, maken deel uit van het mesolimbische dopaminesysteem. Er is gesuggereerd dat dit dopamine-systeem belangrijk is voor de regulatie van eetlustgevoelens (Mitchell en Gratton, 1994; Salamone, 1994, 1996; Ikemoto en Panksepp, 1999), alsmede zelftoediening van drugsmisbruik (Pierre en Vezina, 1998;Koob, 1999; Lorrain et al., 1999; McKinzie et al., 1999; Peoples et al., 1999; Bradberry et al., 2000). Systemische toediening van verschillende soorten misbruik (bijv. Cocaïne, amfetamine en heroïne) activeert dopamineroutes (Pontieri et al., 1995; Nisell et al., 1997; Pierce en Kalivas, 1997a; Tanda et al., 1997; Tanda en Di Chiara, 1998; Barrot et al., 1999; Cadoni en Di Chiara, 1999), en herhaalde blootstelling aan deze farmacologische agentia kan deze op dopamine reagerende neuronen gevoelig maken (Robinson et al., 1988; Kalivas et al., 1992; Kalivas en Duffy, 1993; Pierce en Kalivas, 1995; Kuczenski et al., 1997; Nisell et al., 1997; Birrell en Balfour, 1998; Heidbreder en Feldon, 1998; Cadoni en Di Chiara, 1999; Cadoni et al., 2000). Onderzoek heeft aangetoond dat de nucleus accumbens ook reageert op bepaalde eigenschappen die samenhangen met paring. Extracellulaire dopaminegehalten in de nucleus accumbens nemen toe tijdens seksuele interacties bij vrouwelijke ratten (Mermelstein en Becker, 1995; Pfaus et al., 1995) en hamsters (Meisel et al., 1993; Kohlert et al., 1997; Kohlert en Meisel, 1999). Net als bij herhaalde toediening van geneesmiddelen, verhogen tests van meervoudig seksueel gedrag ook de toename van dopamine-spiegels in de nucleus accumbens, wat suggereert dat seksuele ervaring neuronen in de dopamineroute kan sensibiliseren (Kohlert en Meisel, 1999).
De nucleus accumbens is samengesteld uit vele anatomisch onderscheiden subregio's, waarvan de meest bekende de schaal en de kern zijn. Anatomische verbindingen van schaal en kern lopen uiteen, wat suggereert dat deze twee subregio's verschillende functies reguleren (Crawley et al., 1985a,b; Heimer et al., 1991; Zahm en Brog, 1992; Brog et al., 1993;Kalivas en Duffy, 1995; Maldonado-Irizarry et al., 1995; Pierce en Kalivas, 1995; Pontieri et al., 1995; Broening et al., 1997; Heimer et al., 1997; Kelley et al., 1997; Stratford en Kelley, 1997; Heidbreder en Feldon, 1998; Lanca et al., 1998; Bassareo en Di Chiara, 1999; Di Chiara et al., 1999b; Groenewegen et al., 1999; Kelley, 1999; McKinzie et al., 1999; Zahm, 1999; Brown en Molliver, 2000). Omdat de nucleus accumbens een heterogene kern is, is het niet duidelijk of reacties op vrouwelijk seksueel gedrag gelokaliseerd zijn in specifieke subregio's van de nucleus accumbens of verspreid over de gehele kern. Technieken die eerder werden gebruikt om deze vraag te beantwoorden (bijv. Microdialyse) zijn niet ruimtelijk gevoelig genoeg om de functionele heterogeniteit van de accumbens te onderzoeken. Daarentegen verschaft immunocytochemische verwerking voor het c-Fos-eiwit een werkwijze voor het onderzoeken van discrete cellulaire activering tussen subregio's van de nucleus accumbens. Het eerste doel van dit experiment was dus om te bepalen of cellulaire activering na vrouwelijk seksueel gedrag gelokaliseerd is in specifieke subregio's van de nucleus accumbens.
Een interessante eigenschap van deze dopamine-routes is kruis-sensitisatie. Met andere woorden, de dopamine-neuronen die eerder zijn gesensibiliseerd voor één geneesmiddel, zullen voor de eerste keer gevoelig reageren op een ander geneesmiddel (Cunningham en Kelley, 1992; Pierce en Kalivas, 1997a; Birrell en Balfour, 1998; Taylor en Horger, 1999). Naast kruissensibilisatie tussen geneesmiddelen hebben verschillende studies kruisovergevoeligheid gemeld tussen herhaalde blootstelling aan farmacologische agentia en natuurlijk gemotiveerd gedrag (Mitchell en Stewart, 1990a,b; Tidey en Miczek, 1997; Fiorino en Phillips, 1999). Daarom onderzochten we of seksueel ervaren en seksueel naïve dieren anders zouden reageren op een nieuwe stimulus waarvan bekend is dat ze dopamine-routes activeert (dwz kruis-sensitisatie), zoals amfetamine. Als seksueel gedrag van vrouwen dopamineroutes gevoelig maakt, moeten seksueel ervaren vrouwen een verhoogde gedragsreactie vertonen op een enkele injectie met amfetamine.
MATERIALEN EN METHODES
Algemene methoden
Dieren. Mannelijke en vrouwelijke Syrische hamsters werden geleverd door Charles River Laboratories (Kingston, NY) op ~60 van leeftijd. De vrouwtjes werden individueel gehuisvest en mannelijke stimulusdieren werden gehuisvest in groepen van drie of vier in kunststof kooien (50.8 x 40.6 x 20.3 cm). De dierenkolonkamer werd op een constante temperatuur (22 ° C) gehouden met de lichten uit tussen 1: 30 en 11: 30 PM (14 / 10 hr licht / donker cyclus). Voedsel en water waren beschikbaar ad libitum.
De procedures die in dit experiment worden gebruikt, zijn in overeenstemming met de National Institutes of Health Richtlijnen voor de verzorging en het gebruik van laboratoriumdieren en zijn goedgekeurd door de Purdue Animal Care and Use Committee.
Seksuele ervaring. Ongeveer 1 week nadat de vrouwtjes in het laboratorium waren aangekomen, werden ze bilateraal geovariectomiseerd onder natriumpentobarbital (Nembutal) anesthesie (8.5 mg per 100 gm lichaamsgewicht, ip). Na ovariëctomie werden de vrouwtjes aanvankelijk in twee groepen verdeeld. Eén groep vrouwen ontving 6 weken seksuele ervaring met een stimulusmannetje; de tweede groep bleef seksueel naïef. Alle vrouwen waren eenmaal per week hormonaal geprimed voor de 6-weekperiode. Zowel 48 als 24 uur vóór de seksuele ervaring, werden de vrouwtjes subcutaan geïnjecteerd met 10 μg estradiolbenzoaat in 0.1 ml katoenzaadolie. Op de dag van de ervaringsproef ontvingen de vrouwtjes 500 μg progesteron in 0.1 ml katoenzaadolie (subcutane injectie). Vrouwtjes die geen seksuele ervaring ontvingen, werden geïnjecteerd met het hormoonregime en bleven in hun huiskooien in de kolonieruimte. Bij 4-5 uur na de toediening van progesteron werd een volwassen mannelijke hamster die seksuele ervaring had gekregen door gebruik in andere seksuele gedragsstudies in de thuissalon van de proefvrouw geplaatst. De volgorde van de kooien die de mannetjes bevatten, werd elke week geroteerd om de waarschijnlijkheid te minimaliseren dat een individuele man en vrouw meer dan eens werden gepaard tijdens de 6 weken van seksuele ervaring.
Immunocytochemie. Vrouwelijke hamsters, gedood met een overdosis natriumpentobarbital, werden intracardiaal geperfundeerd met een 25 mm PBS-oplossing, pH 7.5, voor 2 min (stroomsnelheid, 25 ml / min), gevolgd door 4% paraformaldehyde in PBS voor 20 min. Hersenen werden post-gefixeerd voor 2 uur in het paraformaldehyde en overnacht bewaard bij 10% sucrose PBS bij 4 ° C.
Seriële coronale 40 μm ingevroren secties werden door de gehele nucleus accumbens genomen. Na drie maal spoelen met 10 min in PBS, werden secties geïncubeerd in ofwel primair antilichaam tegen c-Fos (1: 6000 in PBS met 0.3% Triton X-100; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA) of in primair antilichaam tegen calbindine-D (28 kDa) (1: 6000 in PBS met 0.3% Triton X-100; Chemicon International, Temecula, CA) bij 4 ° C voor 48 uur. Zowel de c-Fos en calbindine-D coupes werden vervolgens geïncubeerd voor 45 min bij kamertemperatuur in gebiotinyleerd anti-konijn IgG secundair antilichaam (1: 200 in PBS; Elite Vectastain ABC kit; Vector Laboratories, Burlingame, CA), gevolgd door een incubatie met een avidine-biotine mierikswortelperoxidasecomplex (1: 50 in PBS; Elite Vectastain ABC-kit) voor 45 min bij kamertemperatuur, met drie 10 min-spoelingen in PBS voorafgaand aan elke incubatie. Na twee spoelbeurten in PBS en een 10 min. Spoeling in 0.1 m Tris-buffer, pH 7.6, de c-Fos- en calbindin-D-coupes werden respectievelijk geïncubeerd voor 5 en 10 min in 0.08% diaminobenzidine (DAB) (Aldrich, Milwaukee, WI) in Tris-buffer die 0.003% waterstofperoxide en 0.015% bevatte nikkelchloride. Alle secties werden opnieuw gespoeld in Tris-buffer en gedeioniseerd water en vervolgens op dia's met chrom-alum-coating aangebracht. De objectglaasjes werden gedroogd, gedehydrateerd, geklaard en bedekt met behulp van Permount (Fisher Scientific, Pittsburgh, PA).
Microscopische analyse. Het neurale weefsel kleurde voor calbindin-D, dat de schaal en kern van de nucleus accumbens afbuigt (Jongen-Relo et al., 1994a; Johnson en Wood, 1999) werd gebruikt om elk een sectie te identificeren op het rostrale, middelste en caudale niveau van de dorsale nucleus accumbens. Secties uit de nucleus accumbens op de rostrale, middelste en caudale niveaus gekleurd voor calbindine zijn weergegeven in de figuur 1 A-C. Er is gerapporteerd dat er minder duidelijke verschillen zijn tussen de kern en de schil in calbindine-D-immunoreactiviteit in de Syrische hamster vergeleken met de rat, maar kleuring voor dit peptide is nog steeds in staat de subregio's van de nucleus accumbens af te bakenen (Johnson en Wood, 1999). Een doos met een bemonsteringsgebied van 0.1 mm2 (0.2 × 0.5 mm) werd voor elke sectie over de dorsale schaal en de kern van de nucleus accumbens geplaatst. Een afbeelding van elke sectie werd afgedrukt op transparante film en de afbeeldingen werden vervolgens op de corresponderende c-Fos-secties voor elk dier gelegd, waarbij ervoor werd gezorgd dat de doos in dezelfde positie voor alle dieren werd geplaatst. Figuur 1, D en E, illustreert één caudale sectie van een dier dat 6 weken seksuele ervaring heeft gehad en werd getest op seksueel gedrag. De doos werd geplaatst in de kern van de caudal nucleus accumbens in figuur 1 Den in de schaal van de caudale accumbens in figuur1 E. Een doos met dezelfde afmetingen werd in hetzelfde weefselgedeelte in de mediale cingulaire cortex en over de mediale en laterale dorsale caudate nucleus op elk van de drie bemonsterde niveaus voor de nucleus accumbens geplaatst. Omdat we de hypothese hadden dat er rostraal-caudale variaties zouden kunnen zijn in de effecten van paring op c-Fos, werd slechts één sectie per niveau geanalyseerd om de anatomische precisie van onze bemonstering te vergroten. Het aantal c-Fos-immuunreactieve cellen in elk geselecteerd gebied werd geteld met behulp van een videocamera die was aangesloten op een geautomatiseerd beeldanalysesysteem (BioQuant MegM; R & M Biometrics, Nashville, TN).
Nucleus accumbens weefselsecties gekleurd voor calbindin-D en c-Fos. A-C zijn secties van de rostrale (A), midden (B) en caudaal (C) nucleus accumbens gekleurd (middellijn is links) voor calbindine, ter illustratie van de scheiding tussen de schaal- en kernsubregio's (sterretjes). Er zijn 320 μm tussen de rostrale en middelste secties en 240 μm tussen de middelste en caudale secties. De onderste afbeeldingen (D, E) zijn voorbeelden van c-Fos-kleuring uit de caudale kern (D) en shell (E) van de nucleus accumbens (middellijn is rechts) van een seksueel ervaren vrouw gedood na een seksuele gedragstest. Derechthoek illustreert het bemonsteringsgebied (0.2 × 0.5 mm).
Experimenteer 1
Het eerste experiment onderzocht de effecten van seksuele ervaring en testen op c-Fos-inductie in de nucleus accumbens, dorsale caudate nucleus en cingulate cortex. Het doel van het experiment was tweeledig. Het eerste doel was om te bepalen of er verschillen waren in cellulaire activering in een van de hersenregio's vanwege eerdere seksuele ervaring en / of gedragstesten. Als de c-Fos-expressie werd gewijzigd, werd vervolgens bepaald of de veranderingen konden worden gelokaliseerd in specifieke subregio's binnen de drie geanalyseerde hersengebieden.
Vrouwelijke Syrische hamsters ontvingen 6 weken seksuele ervaring of bleven seksueel naïef. Tijdens de 6-weken van ervaring werd de cumulatieve hoeveelheid tijd dat het vrouwtje lordose veronderstelde (immobiliteit vergezeld door een dorsoflexie van de rug) gemeten voor elke 10 min-testsessie. Er werden geen metingen van mannelijk seksueel gedrag vastgelegd. Tijdens week 7 werd dezelfde serie estradiolbenzoaat- en progesteroninjecties gegeven. Deze keer werd de helft van de seksueel ervaren en naïeve vrouwen getest op seksueel gedrag door een volwassen man in hun kooi te plaatsen. De overgebleven vrouwtjes werden achtergelaten in hun kooien. Op 60-90 min na blootstelling aan de man, werden de vrouwtjes intracardiaal geperfundeerd en hun hersenen werden verwerkt voor c-Fos-expressie. Die vrouwtjes die niet op seksueel gedrag zijn getest, werden na toediening van progesteron aan perfusie onderworpen 4 uur.
Gegevensanalyse. Omdat het aantal cellen niet verschilde tussen die vrouwen die niet getest waren op seksueel gedrag tijdens week 7, ongeacht eerdere seksuele ervaring (zie tabel)1 voor een voorbeeld), werden de experimentele vrouwtjes uiteindelijk onderverdeeld in drie behandelingsgroepen voor analyse. De eerste groep bevatte de vrouwtjes die 6 weken seksuele ervaring ontvingen en werden getest op seksueel gedrag (ervaring / test, n = 6). De tweede groep bestond uit die vrouwtjes die geen eerdere ervaring hadden, maar werden getest op seksueel gedrag (geen ervaring / test,n = 8). De laatste groep bevatte alle vrouwelijke hamsters die niet waren getest op seksueel gedrag, ongeacht eerdere seksuele ervaringen (geen test, n = 13). De twee groepen die geen seksueel gedragstesten ontvingen, werden gecombineerd om de statistische kracht in de analyses te vergroten. Het aantal c-Fos-gekleurde cellen uit de dorsale nucleus accumbens, dorsale caudate nucleus en cingulate cortex werden vergeleken tussen de drie groepen.
Vergelijking van gemiddelde ± SEM-aantal c-Fos-immunoreactieve cellen in de nucleus accumbens schaal en kern tussen de groepen zonder testbehandeling
Celtellingen werden geanalyseerd met behulp van multifactor-ANOVA's. Eenvoudige hoofd-effect-ANOVA's en post hoc Newman-Keuls-testen werden waar nodig uitgevoerd. Gedragsgegevens (lordosis-duur) werden geanalyseerd met behulp van een tweezijdige t test.
Experimenteer 2
Het tweede experiment vergeleek het vermogen van een nieuwe stimulus, amfetamine, om gedragssensibilisatie te produceren bij seksueel ervaren en seksueel naïeve vrouwelijke hamsters. c-Fos-expressie in de nucleus accumbens, dorsale caudate nucleus en cingulate cortex werd opnieuw geanalyseerd om te bepalen of het patroon van cellulaire activiteit vergelijkbaar was met de resultaten verkregen in Experiment 1.
Vrouwelijke Syrische hamsters kregen 6 weken seksuele ervaring of bleven seksueel naïef. In week 7 werden alle vrouwtjes getransporteerd naar een nieuwe omgeving (dat wil zeggen, een 10-aquarium met gallonglas in een onbekende kamer) 4 uur na toediening van progesteron. De vrouwtjes werden voor 10 min in het 10-aquarium in gallonglas geplaatst, waarna de helft van de seksueel ervaren en seksueel naïeve vrouwtjes werd toegediendd-amfetaminesulfaat (1 mg per 1 kg lichaamsgewicht in 1.0 ml 0.9% NaCl, een geschenk van Dr. David Nichols, Purdue University). De overgebleven vrouwtjes werden geïnjecteerd met 0.9% NaCl (1 mg per 1 kg lichaamsgewicht). De vrouwtjes werden vervolgens voor nog eens 10 min. Terug in het 60-gallon aquarium geplaatst. De 70 min-sessies werden op video opgenomen voor analyse van de algemene locomotorische activiteit van de vrouwtjes. Binnen 30 min na de algemene activiteitentest werden de vrouwtjes intracardiaal geperfundeerd en werden hun hersenen verwerkt voor c-Fos-expressie.
Videotape-analyse. Tijdens week 7 werden de 70 min-sessies die de locomotorische activiteit testten op video opgenomen. De 10-glazen gallons werden verdeeld in drie gelijke gebieden op het videoscherm en de locomotorische activiteit van de vrouwtjes werd vastgelegd in termen van het aantal gebiedkruisen.
Gegevensanalyse. De voorbije seksuele geschiedenis had geen invloed op de locomotorische activiteit van de vrouwelijke hamsters die waren geïnjecteerd met zoutoplossing; daarom werden de experimentele vrouwtjes voor analyse in drie behandelingsgroepen verdeeld. De eerste groep bevatte de vrouwtjes die 6 weken seksuele ervaring hadden en werden ingespoten met amfetamine (ervaring / amfetamine, n = 8). De tweede groep bestond uit die vrouwen die amfetamine kregen toegediend maar geen seksuele ervaring kregen (geen ervaring / amfetamine,n = 8). De laatste groep bevatte alle vrouwelijke hamsters die waren geïnjecteerd met een zoutoplossing, ongeacht eerdere seksuele ervaringen (zoutoplossing, n = 15). De gemiddelde locomotorische activiteit van de vrouwtjes werd vergeleken tussen de drie behandelingsgroepen over de 70 min van testen (in 10 min. Perioden) met behulp van twee-factor ANOVA's. Eenvoudige hoofd-effect-ANOVA's en post hoc Newman-Keuls-testen werden waar nodig uitgevoerd.
Het aantal cellen gekleurd voor c-Fos verschilde niet tussen die vrouwen geïnjecteerd met zoutoplossing, ongeacht eerdere seksuele ervaring. Daarom werd het aantal c-Fos-gekleurde cellen van de dorsale nucleus accumbens, dorsale caudate nucleus en cingulate cortex vergeleken tussen dezelfde drie behandelingsgroepen als in het eerste experiment. Celtellingen werden geanalyseerd met behulp van multifactor-ANOVA's. Eenvoudige hoofd-effect-ANOVA's en post hoc Newman-Keuls-testen werden waar nodig uitgevoerd.
RESULTATEN
Experimenteer 1
Seksuele gedragsmaatregelen
De lordosis-duur tijdens de test voor seksueel gedrag in week 7 werd vergeleken tussen de ervarings- / test- en de geen-ervarings- / testgroep. De gemiddelde duur van de lordose tijdens de 10 min-test was 341 ± 53 sec voor de ervaring / testgroep en 478 ± 20 sec voor de geen-ervaring / testgroep. Vrouwen in de niet-ervarings- / testgroep hadden lordose gedurende aanzienlijk langere duur aangenomen dan de vrouwtjes in de ervaring / testgroep (t 6 = 5.131; p = 0.05). Bovendien had seksuele ervaring geen invloed op de duur van de lordose. De analyse toonde geen significante verschillen tussen de gemiddelde duur van week 1 (399 ± 44 sec) en week 7 (341 ± 53 sec) voor vrouwen in de ervarings- / testgroep.
c-FOS-expressie in de nucleus accumbens
Een drieweg-ANOVA van behandelingsperioden op rostraal-caudaal niveau maal schaalkern vond geen significante hoofdeffecten van behandeling en geen drieweginteractie tussen behandeling, accumbens-niveau en schaal-kern (Fig. 2); er zijn echter twee belangrijke tweezijdige interacties (behandelingsduur schaal-kern en behandeltijden rostraal-caudaal niveau) gedetecteerd.
c-FOS-expressie in de schaal en kern van de nucleus accumbens op de rostrale, middelste en caudale niveaus voor elk van de behandelingsgroepen. Een drieweg-ANOVA (behandelingsduur rostraal-caudaal niveau maal schelpkern) werd gebruikt om de effecten van seksuele ervaring en gedrag op het gemiddelde ± SEM-aantal c-Fos-cellen te onderzoeken. Geen significante hoofdeffecten van behandeling en geen drieweginteractie tussen behandeling, accumbens-niveau en schaal-kern werden gevonden.
Testen van de behandeltijden shell-core interactie onthulde significante hoofdeffecten van de behandelingsgroepen alleen in de kern van de nucleus accumbens (Fig. 3). Uit paarsgewijze vergelijkingen bleek dat die vrouwen getest werden op seksueel gedrag tijdens week 7 (ervaring / test en geen ervaring / test) hadden significant meer c-Fos-gekleurde cellen in de kern van de nucleus accumbens dan die vrouwen die niet werden getest (geen test) (Newman-Keuls, p <0.01). Er werden geen effecten van testen waargenomen in de schaal van de nucleus accumbens. Bovendien waren er geen expliciete effecten van seksuele ervaring op het aantal cellen dat c-Fos tot expressie bracht in de schaal of kern van de accumbens.
c-Fos-expressie in de schaal en kern van de nucleus accumbens, ingestort over het rostraal-caudale niveau. De drieweg-ANOVA onthulde een tweewegsinteractie tussen de behandeling en het gemiddelde ± SEM-aantal c-Fos-cellen in de schaal en kern van de nucleus accumbens (behandelingsduur schaal-kern;F (2,24) = 4.243; p<0.026). Een eenrichtings-ANOVA die deze interactie onderzocht, vond alleen significante hoofdeffecten van de behandelingsgroepen in de nucleus accumbens-kern (F (2,24) = 7.341; p<0.003) en niet in de schil van de accumbens (F (2,24) = 1.271; p> 0.1). Verschillende letters significante verschillen tussen groepen aangeven.
Bepaling van de behandeltijden De interactie tussen rostraal en caudaal niveau vond significante hoofdeffecten van de behandelingsgroepen in zowel de rostrale als de caudale niveaus, maar niet in het middelste niveau van de nucleus accumbens (fig. 4). Newman-Keuls post hoc Uit tests bleek dat vrouwen die 6 weken seksuele ervaring hadden en werden getest op seksueel gedrag (ervaring / test) meer c-Fos-positieve cellen hadden in de rostrale nucleus accumbens dan vrouwen die werden getest, maar die geen eerdere seksuele ervaring hebben gehad (geen ervaring / test; p <0.05) en die vrouwtjes die niet zijn getest op seksueel gedrag (geen test;p <0.01). De post hoc tests onthulden vergelijkbare resultaten voor de caudal nucleus accumbens. Vrouwen in de ervaring / testgroep hadden een hoger aantal cellen die c-Fos tot expressie brachten in de caudale nucleus accumbens dan vrouwen in de no-experience / testgroep (p <0.05) en geen testgroep (p <0.01). Daarom had het testen op seksueel gedrag in week 7 het aantal c-Fos-gekleurde cellen in de rostrale en caudale nucleus accumbens alleen verhoogd voor die vrouwtjes die de 6 weken ervaring hadden gekregen.
c-Fos-expressie via de rostraal-caudale dimensie van de nucleus accumbens, ingestort over de kern en de schil. Hoewel een drieweg-ANOVA erop wees dat de tweewegsinteractie tussen behandelingsgroepen en het gemiddelde ± SEM-aantal c-Fos-cellen via de rostraal-caudale niveaus van de nucleus accumbens alleen significantie benaderde (F (4,48) = 2.365; p <0.066), hebben we elk niveau van de nucleus accumbens afzonderlijk onderzocht op een effect van de behandeling op c-Fos-kleuring. Een eenrichtings-ANOVA onthulde significante hoofdeffecten van de behandelingsgroepen op zowel het rostrale niveau (F (2,48) = 5.230; p<0.009) en caudaal niveau (F (2,48) = 7.455; p <0.002) maar niet op het middelste niveau (F (2,48) = 1.744; p> 0.1) van de nucleus accumbens. Verschillende letterssignificante verschillen tussen groepen aangeven.
c-FOS-expressie in de caudate nucleus en cingulate cortex
Celaantallen van de dorsale caudate nucleus werden ook geanalyseerd met behulp van een drieweg-ANOVA. De analyse onthulde alleen een interactie tussen behandeling en c-Fos-expressie in de mediale en laterale nucleus caudatus (F (2,24) = 3.514;p <0.046). Afzonderlijke analyse van de mediale en laterale caudate nucleus door een eenrichtings-ANOVA gaf echter geen verschil aan in het aantal c-Fos-gekleurde cellen tussen de ervaring / test, geen ervaring / test en geen testgroepen (tabel2). Bovendien werden geen hoofdeffecten van seksuele ervaring of gedrag op het aantal cellen dat c-Fos tot expressie brengt, of enige interacties, gevonden in de cingulate cortex (gegevens niet getoond).
Gemiddelde ± SEM aantal c-Fos-immunoreactieve cellen in de mediale en laterale dorsale caudaatkern
Experimenteer 2
Locomotorische activiteit
Een tweewegs-ANOVA (behandelingsduur testperiode), waarbij de gemiddelde activiteit van de vrouwtjes in de ervarings- / amfetamine-, geen ervaring / amfetamine- en zoutoplossingbehandelingsgroepen in de 70 min van testen werd vergeleken, toonde een interactie aan tussen behandelingsgroep en testperiode. Om deze interactie te onderzoeken, werden de afzonderlijke behandelingsgroepen apart onderzocht met eenrichtings-ANOVA's. De analyses wezen op significante veranderingen in de gemiddelde algemene activiteit tijdens de 70 min van testen voor de twee groepen vrouwen die waren geïnjecteerd met amfetamine (ervaring / amfetamine en geen ervaring / amfetamine). De algemene activiteit van de vrouwtjes die zoutoplossing ontvingen veranderde echter niet significant in de 70 min (Fig.5). Newman-Keuls post hoctests werden vervolgens gebruikt om te bepalen welke 10 min testtijden verschilden. Paarsbewijs meerdere vergelijkingen onthulden dat de algemene activiteit van de seksueel ervaren vrouwtjes met amfetamine 10 min na injecties significant verhoogde (p <0.05). Bovendien bleven vrouwen in de ervarings- / amfetamine-behandelingsgroep, vergeleken met de 10 minuten voor injecties, significant actiever 20 minuten (p <0.05) en 30 min (p<0.05) na injecties. Daarentegen waren de effecten van amfetamine bij seksueel naïeve vrouwen pas 20 minuten na injecties duidelijk. Op dit tijdstip waren deze vrouwtjes significant actiever in vergelijking met de 10 minuten vóór injecties (p <0.05). Bovendien bleef de activiteit van de seksueel naïeve vrouwtjes die amfetamine kregen significant verhoogd gedurende 30 minuten (p <0.05) en 40 min (p<0.01) na injecties.
Effecten van amfetamine op de algemene activiteit van seksueel ervaren en seksueel naïeve vrouwelijke hamsters. Een tweewegs-ANOVA (behandelingsduur testperiode) onthulde een interactie tussen behandelingsgroep en testperiode (F (12,150) = 2.288;p <0.011) voor gemiddelde ± SEM-activiteitentellingen. Een eenrichtings-ANOVA waarbij de individuele behandelingsgroepen werden onderzocht, toonde significante veranderingen in de algemene activiteit voor vrouwen in de ervaring / amfetamine (F (6,150) = 3.0468; p <0.008) en geen ervaring / amfetamine (F (6,150) = 3.893;p <0.001) behandelingsgroepen. De activiteit van de vrouwtjes geïnjecteerd met zoutoplossing veranderde niet (F (6,150) = 1.619;p <0.1). Post hoc Uit tests bleek dat de seksueel ervaren vrouwtjes sneller reageerden op amfetamine, wat een toename in activiteit vertoonde in de eerste 10 min na injectie. Seksueel naïeve vrouwen reageerden niet op de amfetamine tot 20 min na injectie. *p <0.05 versus de periode vóór testen.
c-FOS-uitdrukking
Een drieweg-ANOVA (behandelingsduur rostraal-caudaal niveau maal schelpkern) werd gebruikt om de effecten van seksuele ervaring en amfetamine op de expressie van c-Fos in de nucleus accumbens te onderzoeken. Geen significante hoofdeffecten van behandeling en geen drieweginteractie tussen behandeling, accumbens-niveau en schaal-kern werden gevonden. Bovendien onthulde de analyse geen interacties tussen de behandelingsgroepen en c-Fos-expressie in de schaal en kern van de accumbens of tussen de behandelingsgroepen en c-Fos-labeling in de rostrale, middelste en caudale niveaus van de nucleus accumbens ( data niet weergegeven).
Celaantallen van de dorsale caudate nucleus werden ook geanalyseerd met behulp van een drieweg-ANOVA. Eerste analyse onthulde geen significant effect van eerdere seksuele ervaring of amfetamine op het aantal c-Fos-positieve cellen. Bovendien werd geen effect van eerdere seksuele ervaring of amfetamine op het aantal cellen dat c-Fos tot expressie brengt gevonden in de cingulate cortex met behulp van een tweeweg ANOVA (gegevens niet getoond).
DISCUSSIE
Het doel van dit onderzoek was tweeledig. We onderzochten eerst de effecten van seksuele ervaring op cellulaire activiteit in verschillende subregio's van de nucleus accumbens. Het tweede probleem, of eerdere seksuele ervaring de mesolimbische dopamineroute gevoelig kon maken, werd onderzocht door de gedragsreacties van seksueel ervaren en naïeve dieren te vergelijken met een amfetamine-injectie. Onze bevindingen wijzen er niet alleen op dat vrouwelijk seksueel gedrag neuronen in de nucleus accumbens kan activeren, maar ook dat seksuele ervaring kruisgevoelige reacties van neuronen op amfetamine kan veroorzaken.
Seksuele gedragseffecten op c-Fos-expressie in de schaal en kern van de nucleus accumbens
Seksueel gedrag testen verhoogde de c-Fos expressie in de kern, maar niet de schaal, van de nucleus accumbens, ondersteunend eerder onderzoek dat aantoont dat een enkele seksuele ontmoeting neuronen in de nucleus accumbens bij vrouwelijke knaagdieren kan activeren (Meisel et al., 1993; Joppa et al., 1995; Mermelstein en Becker, 1995; Pfaus et al., 1995; Kohlert et al., 1997; Kohlert en Meisel, 1999). Literatuur met betrekking tot de functionele dichotomie van de nucleus accumbens is samengesteld uit talrijke rapporten van differentiële veranderingen in dopamine-transmissie in de schaal en de kern van de nucleus accumbens als reactie op farmacologische en fysiologische stimuli. Toediening van verschillende misbruikmiddelen resulteert in selectieve verhogingen van extracellulaire dopaminegehalten in de schil van de nucleus accumbens (Pontieri et al., 1995; Nisell et al., 1997; Pierce en Kalivas, 1997a; Tanda et al., 1997; Tanda en Di Chiara, 1998; Barrot et al., 1999; Cadoni en Di Chiara, 1999). Op een vergelijkbare manier, zeer smakelijk voedsel (Tanda en Di Chiara, 1998; Di Chiara et al., 1999a; Kelley, 1999), milde stress (bijv. voetschok) (Kalivas en Duffy, 1995; Tidey en Miczek, 1997; Bruijnzeel et al., 1999; Wu et al., 1999), en nieuwheid op milieugebied (Rebec et al., 1997;Rebec, 1998) verhoogt ook selectief de dopaminetransmissie in de schil van de nucleus accumbens.
Onze bevindingen komen overeen met de hypothese dat de schaal en kern functioneel verschillend zijn, hoewel we vonden dat de kern, en niet de schaal, ontvankelijk was voor seksueel gedrag. Het is echter mogelijk dat er veranderingen waren in c-Fos immunoreactiviteit in de schil van de nucleus accumbens, maar deze veranderingen werden niet gedetecteerd. De schaal is complex georganiseerd in verschillende subgebieden, een mediale, ventrale en laterale schaal, waarbij de ventrale en dorsale gebieden van de mediale omhulsel mogelijk twee meer onderscheiden subregio's zijn (Groenewegen et al., 1999). Deze subgebieden van de schaal, evenals de mediale en laterale delen van de kern, ontvangen verschillende combinaties van inputs uit corticale en subcorticale gebieden (Groenewegen et al., 1999). Verder bevinden zich binnen deze subregio's functioneel verschillende ensembles van neuronen die zijn georganiseerd in verschillende anatomische compartimenten (Groenewegen et al., 1999). Omdat de effecten van seksueel gedrag op de expressie van c-Fos in deze studie alleen in de dorsomediale schil werden onderzocht, is het mogelijk dat het aantal c-Fos-positieve cellen daadwerkelijk is veranderd in een ander schelpensubgebied.
Ondanks de waarnemingen dat veel nucleus accumbens-functies gelokaliseerd zijn in de schaalregio, is het redelijk om te veronderstellen dat verschillende neurale circuits in de nucleus accumbens de versterkende eigenschappen van verschillende gedragingen mediëren. Carelli et al. (2000)hebben recentelijk gemeld dat nucleus accumbens neuronen bij ratten vergelijkbare neuronale activiteit vertonen tijdens operant die reageert op twee natuurlijke versterkers (dwz voedsel en water) maar verschillende vuurpatronen tijdens het reageren op een natuurlijke versterker versus cocaïne. Ze hebben geconcludeerd dat afzonderlijke neurale circuits in de nucleus accumbens informatie verwerken over voedsel- en waterversterking versus cocaïnebeloning (Carelli et al., 2000).
Seksuele ervaringseffecten op c-Fos-expressie via de rostraal-caudale as van de nucleus accumbens
De literatuur die de subnucleaire organisatie onderzoekt via de rostraal-caudale nucleus accumbens is klein; er zijn echter duidelijke functionele en anatomische verschillen waargenomen. Onze bevindingen komen overeen met studies die differentiële regulatie van neurochemische en motorische reacties over de rostraal-caudale as van de accumbens hebben gerapporteerd. Cholecystokinine (CCK) moduleert differentieel dopamine-geïnduceerde effecten in de rostrale en caudale nucleus accumbens (Crawley et al., 1985a,b), versterkende dopamine-geïnduceerde hyperlocomotie wanneer toegediend aan de caudale accumbens, een gebied geïnnerveerd door CCK-neuronen gecoördineerd met dopamine (Crawley et al., 1985a,b; Lanca et al., 1998). CCK is echter gedragsmatig inactief wanneer het wordt geïnjecteerd in de rostral nucleus accumbens, een regio die afzonderlijke CCK- en dopamineprojecties ontvangt (Crawley et al., 1985a,b; Lanca et al., 1998). Er is ook gemeld dat directe infusie van amfetamine in de rostrale schil, caudale schil of kern op verschillende manieren gedragsactiviteit en extracellulaire dopamine- en serotonine-niveaus beïnvloedt (Heidbreder en Feldon, 1998). Regulering van opioïde peptiden, substantie P, dopamine D1-receptoren (Voorn en Docter, 1992; Jongen-Relo et al., 1994b; Voorn et al., 1994) en acetylcholine-afgifte (Jongen-Relo et al., 1995) door dopamine en dopamine receptor agonisten verschilt ook tussen de rostrale en caudale delen van de accumbens, waarbij de rostral accumbens gevoeliger is voor dopamine depletie en toediening. Hoewel deze functionele verschillen tussen de rostrale en caudale nucleus accumbens zijn gerapporteerd, is de reden waarom deze functionele verschillen bestaan nog steeds niet volledig begrepen.
Seksuele ervaringseffecten op amfetamine-geïnduceerde locomotorische activiteit
Resultaten die hier en in een eerdere studie zijn gerapporteerd, suggereren dat eerdere seksuele ervaring neuronale reacties op tests van seksueel gedrag sensibiliseert, wat wijst op gesensibiliseerde toenames van dopamine-afgifte (Kohlert en Meisel, 1999) en cellulaire activiteit in de nucleus accumbens (deze studie). Eén zorg is echter dat ervaren vrouwen in de vorige studie mogelijk hebben gereageerd op zowel tests op seksueel gedrag als op aanwijzingen van het milieu omdat seksuele ervaring en tests in dezelfde kamer werden uitgevoerd. Milieukuncties die voorwaardelijk geassocieerd zijn met gemotiveerd gedrag kunnen stimulerende eigenschappen verkrijgen en de dopaminegehaltes in de nucleus accumbens verder verhogen (Reid et al., 1996, 1998; Watson en Little, 1999). Een tweede zorg is dat omdat metingen van mannelijk seksueel gedrag niet werden geregistreerd, het niet bekend is of de twee groepen vrouwen getest op seksueel gedrag vergelijkbare hoeveelheden vaginocervicale stimulatie ontvingen. Er is gemeld dat vaginocervicale stimulatie noodzakelijk is voor de afgifte van dopamine in de nucleus accumbens tijdens de paring (Kohlert et al., 1997). Misschien ontvingen de seksueel ervaren vrouwtjes meer vaginocervicale stimulatie (niet gemeten in deze studie), waardoor de inductie van c-Fos toenam. Daarom, om te valideren dat vrouwelijk seksueel gedrag de mesolimbische dopamine-route sensibiliseert, hebben we onderzocht of seksueel ervaren en naïeve vrouwen anders reageerden op een amfetamine-injectie, een andere stimulus waarvan bekend is dat deze de effecten via dopamine-routes medieert. Bovendien, om ervoor te zorgen dat de waargenomen gesensibiliseerde reacties waren vanwege herhaald seksueel gedrag en niet vanwege geconditioneerde associatie van het milieu met seksueel gedrag, werden de gedragsreacties van de hamsters op amfetamine getest in een nieuwe omgeving.
Amfetamine verhoogde de algemene activiteit bij alle vrouwelijke hamsters. Seksueel ervaren vrouwen reageerden eerder op amfetamine dan seksueel naïeve vrouwen. Deze resultaten valideren de hypothese dat herhaald seksueel gedrag neuronen in de mesolimbische dopamine-route kan sensibiliseren en suggereren dat veranderingen in de route gevoelige gedragsreacties produceren, zowel voor het natuurlijke gemotiveerde gedrag als voor een psychomotorische stimulant (kruissensibilisatie).
Deze bevindingen komen overeen met de hypothese dat er convergente neurale mechanismen zijn die reacties op medicijnen en seksueel gedrag overbrengen (Robinson en Berridge, 1993; Pierce en Kalivas, 1997b). Verschillende recente studies hebben kruisovergevoeligheid waargenomen tussen herhaalde blootstelling aan geneesmiddelen en natuurlijk gemotiveerd gedrag. Sociale nederlaag stress vermindert de acquisitietijd voor cocaïne zelftoediening bij ratten (Tidey en Miczek, 1997). Een omgeving gepaard met herhaalde morfine-injecties kan seksueel gedrag bij mannelijke ratten vergemakkelijken (Mitchell en Stewart, 1990a,b). Amfetaminevoorbehandeling bevordert ook seksueel gedrag bij seksueel naïeve mannelijke ratten en is gecorreleerd met verhoogde dopamine-afgifte in de nucleus accumbens (Fiorino en Phillips, 1999).
c-Fos-expressie werd in de nucleus accumbens na behandeling met amfetamine geanalyseerd. Er werd verondersteld dat amfetamine de expressie van c-Fos in de nucleus accumbens zou verhogen, en in grotere mate in seksueel ervaren vrouwtjes. Er zijn echter geen effecten van amfetamine op het aantal cellen dat c-Fos tot expressie brengt gevonden in een van de subgebieden van de nucleus accumbens. Het is duidelijk uit de tabel3 dat de controledieren in experiment 2 (zoutoplossing wijfjes) een hoger aantal c-Fos-positieve cellen hadden vergeleken met controledieren in experiment 1 (geen testwijfjes). Badiani et al. (1998) meldde dat de nieuwigheid toenam c-fos mRNA-gehalte in de nucleus accumbens, en dat dit effect van nieuwheid opc-fos de inhoud was zo sterk in verschillende hersenregio's dat de toediening van amfetamine in een nieuwe omgeving geen extra incrementele respons produceerde. Het lijkt dus mogelijk dat in onze studie de stress van het worden getransporteerd naar de nieuwe omgeving van de testkamer, de synthese van het c-Fos-eiwit activeerde, waardoor veranderingen in c-Fos-expressie die werd veroorzaakt door amfetamine en seksuele ervaring werden gemaskeerd.
Gemiddelde ± SEM basaal aantal c-Fos-immunoreactieve cellen in de kern van nucleos accumbens en kern voor controledieren in experimenten 1 en 2
Potentiële betekenis
Deze experimenten sluiten aan bij een groeiende lijst met studies (Mitchell en Stewart, 1990b; Fiorino en Phillips, 1999; Miczek et al., 1999) die aangeeft dat de ervaringen van een dier de gevoeligheid van de mesolimbische dopamine-route kunnen sensibiliseren voor gedrag dat deel uitmaakt van het natuurlijke repertoire van een dier en voor bepaalde geneesmiddelen waarvan mensen bekend zijn dat ze misbruik maken (Wise en Bozarth, 1987). Een sleutelprobleem bij onderzoek naar drugsverslaving is de individuele kwetsbaarheid voor de effecten van geneesmiddelen (Newcomb, 1992; Robinson en Berridge, 1993), en collectief kan dit onderzoek inzicht bieden in de ontwikkeling van verslaving bij mensen.
voetnoten
- Ontvangen Juni 8, 2000.
- Revisie ontvangen December 12, 2000.
- Aanvaard December 20, 2000.
Dit onderzoek werd ondersteund door National Science Foundation Grant IBN-9723876. We danken Melissa Zila, Shannon McCanna, Marchelle Baker, Michael Huntington en Deborah Shelley voor hun deskundige hulp bij het gedragstesten en de verwerking van c-Fos.
Correspondentie moet worden gericht aan Dr. Robert L. Meisel, Afdeling Psychologische Wetenschappen, Purdue University, West Lafayette, IN 47907-1364. E-mail: [e-mail beveiligd].
- Copyright © 2001 Society for Neuroscience
;
