Endocrinology. 2013 maart; 154 (3): 1225-1234.
Gepubliceerd online 2013 Jan 31. doi: 10.1210 / en.2012-2042
Abstract
Rijping van de puberteit van reacties op sociale stimuli is essentieel voor typisch sociaalseksueel gedrag voor volwassenen. Natuurlijk voorkomende ontwikkelingsveranderingen in mannelijke Syrische hamsterreacties op een saillante sociale keu, vrouwelijke hamster vaginale secreties (VS), bieden een goed modelsysteem voor het onderzoeken van neuroendocriene mechanismen van adolescentieverandering in sociale beloning. Seksueel naïef volwassen, maar niet juveniel, mannen vertonen een geconditioneerde plaatsvoorkeur (CPP) ten opzichte van VS, wat aangeeft dat VS vóór de puberteit niet lonend is. In deze reeks experimenten onderzochten de auteurs de rol van testosteron en dopamine receptor activering bij het mediëren van de toename van de adolescent in de positieve valentie van VS. Experiment 1 toonde aan dat testosteronvervanging noodzakelijk is voor gonadectomiseerde volwassen hamsters om een CPP te vormen tot VS. Experiment 2 liet zien dat een testosteronbehandeling voldoende is voor juveniele hamsters om een CPP te vormen tot VS, en dat de dopamine-receptorantagonist haloperidol de vorming van een CPP tot VS bij deze dieren blokkeert. Experimenten 3 en 4 hebben aangetoond dat de verstoring van VS CPP met lage doses haloperidol het gevolg is van een vermindering van de aantrekkelijke eigenschappen van VS en niet toe te schrijven is aan aversieve eigenschappen van haloperidol. Samen tonen deze studies aan dat de ongeconditioneerde belonende eigenschappen van een sociale cue die nodig is voor succesvolle socio-seksuele interacties bij volwassenen tot stand komen als het resultaat van de puberale toename in circulerend testosteron bij mannelijke hamsters. Bovendien kan deze sociale beloning worden voorkomen door dopamine-receptorantagonisme, wat aangeeft dat hypothalamische en / of mesocorticolimbische dopaminerge circuits doelen zijn voor hormonale activering van sociale beloning.
Gezien de noodzaak om sociale stimuli op de juiste manier te interpreteren in volwassen sociale interacties en reproductieve fitheid, is een fundamenteel probleem voor ontwikkelingspsychobiologie de identificatie van de neuro-endocriene mechanismen die ten grondslag liggen aan de rijping van adolescenten van sociale informatieverwerking. Mannelijke Syrische hamsters vormen een bruikbaar model om ontwikkelingsveranderingen te bestuderen in de perceptie van en reacties op sociale signalen, omdat hun seksuele gedrag afhankelijk is van de neurale verwerking van vaginale secreties van vrouwelijke hamsters (VS) (1, 2), en hun endocriene, neurale en gedragsreacties tegen VS gerijpt tijdens de tweede maand van het postnatale leven, wat overeenkomt met de puberteit en adolescentie bij deze soort (3, 4). Jonge mannelijke hamsters vertonen geen volwassene-typische aantrekkingskracht op VS (5). Bovendien zijn VS's pas na de puberteit een ongeconditioneerde beloning omdat seksueel naïeve volwassenen, maar geen juveniele, mannelijke hamsters een geconditioneerde plaatsvoorkeur (CPP) voor hen zullen vormen (6, 7). Attraction to VS, zoals de prestaties van mannelijk seksueel gedrag, is afhankelijk van de activerende effecten van testosteron bij volwassenen (8, 9), en aantrekking tot VS kan worden geïnduceerd door behandeling met testosteron van juveniele mannen (5). Het is echter niet bekend of de versterkende waarde van VS op dezelfde manier afhankelijk is van testosteron bij volwassen of juveniele hamsters.
Een belangrijke neurale reactie op chemosensorische stimuli en copulatie bij knaagdieren is de afgifte van dopamine in het mediale preoptische gebied (MPOA) en nucleus accumbens (Acb) (10-20). In het bijzonder is dopamine betrokken bij meerdere aspecten van seksuele beloning. Bijvoorbeeld, systemische toediening van haloperidol, een overwegend D2 dopamine receptorantagonist (NIMH Psychoactive Drug Screening Program, http://pdsp.med.unc.edu), vermindert de ongeconditioneerde motivatie voor primaire vrouwelijke visuele, auditieve en chemosensorische signalen bij seksueel naïeve mannelijke ratten en geconditioneerde motivatie voor olfactorische aanwijzingen die eerder verband hielden met seksueel gedrag (21, 22). Bovendien wordt de vorming van CPP voor seksueel gedrag bij vrouwelijke hamsters geblokkeerd door toediening van een D2-receptorantagonist (23). In andere onderzoeken is echter gevonden dat activering van dopamine-receptor niet vereist is voor CPP voor seksuele beloningen bij mannelijke ratten en muizen (24-26). Het moet nog worden bepaald of activering van dopamine-receptor noodzakelijk is voor CPP tot VS bij mannelijke hamsters. We weten echter wel dat gedragsverschillen tussen gonad-intacte jonge en volwassen hamsters worden weerspiegeld door hun dopaminerge reacties op VS. Volwassen, maar niet juveniele, hamsters vertonen een toename in dopamine-afgifte en metabolisme als reactie op VS in de MPOA (18). Evenzo drukken volwassen, maar niet juveniele, hamsters Fos uit in respons op VS in het Acb, ventrale tegmentale gebied en mediale prefrontale cortex (7). Aldus kan versterking van de dopaminerge functie in de adolescentie noodzakelijk zijn voor VS-beloning en aantrekkingskracht.
Dopaminerge betrokkenheid bij seksuele beloning wordt gereguleerd door testosteron bij knaagdieren. Castratie veroorzaakt een afname in seksueel gedrag na 2 tot 8 wk, wat samenvalt met dalingen van basale dopaminegehalten en omzet in de Acb en MPOA (27). De afwezigheid of aanwezigheid van een pre-dopulatoire MPOA-dopaminerge respons op een prikkelvrouw is voorspellend voor de extinctie respectievelijk het herstel van het copulatiegedrag na gonadectomie en de daaropvolgende vervanging van testosteron (11, 28). Bovendien kan seksueel gedrag gedeeltelijk worden hersteld in langdurig gecastreerde mannelijke ratten door systemische en intra-MPOA-injecties van apomorfine, een dopamine-agonist (29). Ten slotte veranderen testosteronconcentraties en dopamine-circuits tijdens de puberteit (30, 31). Daarom testte deze reeks onderzoeken de hypothese dat testosteron sociale beloning activeert via invloeden op dopaminerge beloningscircuits, waarbij de vorming van CPP tot VS wordt gebruikt in volwassen en juveniele mannelijke hamsters als modelsysteem.
Materialen en methoden
Dieren
Syrische hamsters (Mesocricetus auratus) werden verkregen van Harlan Laboratories (Madison, Wisconsin) en gehuisvest in temperatuur- en vochtigheidsgestuurde Vivaria met een licht: donker cyclus van 14 uur licht: 10 uur donker en ad libitum toegang tot voedsel (Teklad Rodent dieet 8640; Harlan Laboratories) en water. Bij aankomst (zie specifieke experimenten voor leeftijden) werden jonge mannetjes gehuisvest bij hun mannelijke nestgenoten en biologische moeders tot het spenen op P18. Gespeende en volwassen mannetjes werden afzonderlijk gehuisvest in heldere kooien van polycarbonaat (30.5 x 10.2 x 20.3 cm). Alle mannen waren seksueel naïef ten tijde van de studie en werden slechts in één experiment gebruikt. Zestig volwassen vrouwtjeshamsters, ongeveer 12 maanden oud, werden onder vergelijkbare omstandigheden in afzonderlijke vivaria gehuisvest en gebruikt als de bron van VS. Vrouwelijke hamsters werden enkele weken voor hormoontoediening ovariëctomie ondergaan voor experimentele controle van de dag van door hormoon geïnduceerde oestrus, wanneer VS-secretie maximaal is. Ze werden subcutaan geïnjecteerd met 10 μg oestradiolbenzoaat en 500 μg progesteron in sesamolie, respectievelijk 52 en 4 uur, voordat VS werden verzameld door zachte vaginale palpatie. Alle experimenten werden uitgevoerd onder <4 lux rood licht 1 tot 5 uur in de donkere fase. Hamsters werden behandeld in overeenstemming met de National Institutes of Health Gids voor de verzorging en het gebruik van laboratoriumdierenen protocollen werden goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee van de Michigan State University.
Chirurgie en hormoonimplantatie
Hamsters in gonadectomiseerde (GDX) experimentele groepen ondergingen een operatie met isofluraananesthesie. Bilaterale scrotale incisies in de lengterichting werden gemaakt en de teelballen werden verwijderd met een snit distaal van ligatuur (volwassenen) of cauterisatie (juvenielen). GDX + 0- en GDX + T-groepen werden ook subcutaan geïmplanteerd met respectievelijk 2 blanco of testosteronhoudende silastische capsules (één 5 mm en één 13 mm testosteron [Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri], aan elk uiteinde verzegeld met 4 mm silastic kleefstof; binnendiameter 1.98 mm; buitendiameter 3.18 mm). Deze capsules produceren volwassen fysiologische niveaus van circulerend testosteron (~2-7 ng / ml, Tabel 1). De proefpersonen ontvingen een subcutane injectie van ketoprofen-analgeticum op het moment van de operatie en opnieuw 24 uren later.
Plasma testosteron meet
Een uur na voltooiing van de CPP-test of de laatste reukproef werden hamsters geëuthanaseerd met een overdosis natriumpentobarbital (150 mg / kg, intraperitoneaal), en een terminaal bloedmonster werd verzameld via hartpunctie voor radioimmunoassay van circulerend plasmapentosteron. Duplicate 50-μl-monsters van plasmatestosteron werden binnen een enkele test geanalyseerd met behulp van de Coat-A-Count Total Testosterone Kit (Diagnostic Products, Los Angeles, Californië). De minimaal detecteerbare concentratie en de intra-assay variatiecoëfficiënt waren 0.08 ng / ml en 7.9% in experimenten 1 en 2, en 0.12 ng / ml en 5.8% in 3- en 4-experimenten. Vijf (experiment 2) en 2 (experiment 3) hamsters verwijderden hun testosteron-capsules midexperiment en werden uitgesloten van gedrags- of testosteronanalyses. Definitieve groepsgroottes worden gegeven in Tabel 1.
CPP-tests
Plaatsvoorkeurconditionering vond plaats zoals eerder beschreven (6, 7) in een apparaat met 1 middencompartiment en 2 buitencompartimenten (Med Associates, St. Albans, Vermont). Deze buitenste compartimenten werden ontworpen om vakspecifieke associaties mogelijk te maken, met verschillende visuele, tactiele en olfactorische aanwijzingen. Dieren werden geacclimatiseerd voor het hanteren en nieuwe kamers 2 d voordat het CPP-regime was begonnen. Het CPP-schema omvatte een pretest, 10-conditioneringssessies en een test, die alle op hetzelfde tijdstip van de dag plaatsvonden (± 1 h) voor elke hamster. Om het aantal benodigde cohorten te verminderen en te voorkomen dat controledieren blootgesteld worden aan de geur van de stimuli, werden controledieren gehuisvest in een aparte ruimte waarin de donkere fase begon bij 8: 00 ben en testen bij 9: 00 am. Experimentele dieren werden gehuisvest in kamers waarin de donkere fase begon bij 2: 00 pm en testen bij 3: 00 pm.
Een pretest (2 minuten in het middelste compartiment gevolgd door 15 minuten toegang tot alle compartimenten) werd gebruikt om de aanvankelijke compartimentvoorkeur van elke hamster te bepalen zonder dat enige stimulus aanwezig was. Het buitenste compartiment waarin de hamster meer tijd doorbracht, werd gedefinieerd als het compartiment dat aanvankelijk de voorkeur had. Een voorkeursscore, gedefinieerd als [tijd in het aanvankelijk niet-geprefereerde compartiment / (tijd in het aanvankelijk geprefereerde compartiment + tijd in het aanvankelijk niet-geprefereerde compartiment)], en een verschilscore, gedefinieerd als [tijd in het aanvankelijk geprefereerde compartiment - tijd in het aanvankelijk niet-voorkeur compartiment] werden berekend voor elk dier (6). Om ervoor te zorgen dat elke hamster de mogelijkheid had om een geïnformeerde voorkeur te geven, werden hamsters die niet elk compartiment minstens 5 keerden, uitgesloten van verdere training. Dieren werden toegewezen aan experimentele en controlegroepen om groepen gelijk te stellen voor aanvankelijke kamervoorkeuren en voorkeurencores en strooiselrepresentatie in de verschillende groepen.
Na de voormeting ontvingen de hamsters in totaal 10 30-minuten conditioneringssessies in de zijcompartimenten, 1-sessie per dag op opeenvolgende dagen, alternerende 5 geen stimulus en 5 stimulus-gepaarde sessies. Tijdens de no-stimulus conditioneringssessies werden hamsters in zowel de experimentele als de controlegroepen geplaatst in hun initieel geprefereerde compartimenten, waar ze alleen bleven. Tijdens stimulus-gepaarde conditioneringssessies werden hamsters in de experimentele groep met de stimulus in de aanvankelijk niet-geprefereerde compartimenten geplaatst. De hamsters in de controlegroepen werden ook in hun aanvankelijk niet-geprefereerde compartimenten geplaatst maar kregen de stimulus niet. Deze groep diende om eventuele veranderingen in voorkeur- of verschilscore te kwantificeren over testen die te wijten waren aan gewenning tijdens conditionering. Het CPP-apparaat werd grondig gereinigd met 25% ethanol tussen elk dier en met 75% ethanol aan het einde van elke conditioneringsdag.
In experimenten 1 en 2 werd VS gebruikt als de stimulus in conditioneringssessies. Een uur voor gebruik werden ongeveer 500 μl VS verzameld van 30-vrouwen en met elkaar gemengd om ervoor te zorgen dat elk mannetje aan dezelfde stimulus werd blootgesteld. Ongeveer 15 pl VS werd aangebracht op met water bevochtigd katoenen gaas gepakt in een 2-ml Eppendorf-buis, 1-buis voor elke man. Onmiddellijk voorafgaand aan het testen werd de buis buiten bereik van het mannetje aan de top van de achterwand geplaatst in het aanvankelijk niet-geprefereerde compartiment in VS-gepaarde conditioneringssessies voor de VS-groep. Lege Eppendorf-buisjes werden gebruikt voor de controlegroep in alle conditioneringssessies en voor de VS-groep in de no-stimulus conditioneringssessies. Om blootstelling aan niet-vluchtige componenten van VS te garanderen, werd de resterende ~ 200 μl VS gemengd met 1.5 ml minerale olie en ongeveer 10 μl van dit mengsel werd direct met een metalen spatel rechtstreeks op de neus van hamsters in de VS-groep aangebracht. hamsters werden in het VS-gepaarde compartiment geplaatst. Schone olie werd aangebracht op de neus van hamsters in de controlegroep voor alle conditioneringssessies en die in de VS-groep voor no-stimulus conditionerende sessies.
Vierentwintig uur na de laatste conditioneringssessie werden hamsters getest op hun plaatsvoorkeur volgens dezelfde procedure die werd gebruikt voor de pretest. Net als in de pretest was er geen stimulus aanwezig en werden de scores voor de voorkeur en de verschillen berekend voor elk dier.
Experiment 1: Zijn testiculaire hormonen nodig voor de vorming van een CPP tot VS bij volwassen hamsters?
Dit experiment testte of het circuleren van testiculaire hormonen nodig is voor de weergave van een CPP naar VS bij volwassen hamsters. Pilotstudies in dit laboratorium gaven aan dat mannelijke hamsters een CPP vormden voor VS toen de conditionering 1 wk na gonadectomie begon (32), wat suggereert dat vermeende activerende effecten van testiculaire hormonen niet acuut uitwassen, vergelijkbaar met de geleidelijke afname van seksueel gedrag dat plaatsvindt gedurende vele weken na gonadectomie bij mannelijke knaagdieren (33). Daarom hebben we in dit experiment hamsters bestudeerd die vóór het begin van de conditionering GDX 10 wk waren geweest. Alle volwassenen arriveerden in het laboratorium op de postnatale dag P56-63, maar de aankomsten waren versprongen zodat groepen tegelijkertijd konden worden getest. Geen-stimulusbeheersingsdieren werden met gonaden intact gelaten en voorgetest bij P64-71. Hamsters in de GDX + 0-groep waren GDX op P57-64, bleven niet gemanipuleerd voor 10 wk en werden vervolgens geïmplanteerd met lege capsules op P127-134, 1 wk vóór de pretest op P134-141. De GDX + T-groep was GDX en kreeg testosteroncapsules op P57-64, 1 wk vóór de pretest op P64-71, om als positieve controles te dienen om een significante CPP aan te tonen. Deze opstelling vereiste conditionering en het testen van dieren op verschillende jonge volwassen leeftijdscategorieën, maar we hebben nooit leeftijdgerelateerde verschillen waargenomen in gedrags- of neurale reacties op testosteron in eerdere experimenten die voor deze variabele gecontroleerd werden bij jonge volwassenen (34). Bovendien vormen met GDX / testosteron behandelde mannelijke hamsters van dezelfde leeftijd als die in de GDX + 0-groep betrouwbaar een CPP tot VS (35). Daarom dachten we dat het handhaven van de no-stimulus-controle en GDX + T-groepen voor 10-weken in het laboratorium onnodig was en de kosten hiervan niet kon rechtvaardigen.
Experiment 2: Zijn testosteron- en dopaminereceptoractivering nodig voor een CPP om te verslaan in jonge hamsters?
Dit experiment testte de betrokkenheid van dopamine bij testosteron-gefaciliteerde CPP tot VS bij jonge mannelijke hamsters. Alle dieren zijn aangekomen bij P12, zijn geperesteerd bij P20 en zijn uitgevoerd in 3-cohorten. Gonad-intacte hamsters werden gebruikt als geen-stimuluscontroles, terwijl andere groepen GDX waren en blanco of testosteroncapsules kregen bij P13, 1 week voor het testen. De GDX + 0-groep werd opgenomen om te bevestigen dat juvenielen met lage testosteronspiegels (zoals bij dieren die niet voorkomen in gonaden) geen CPP laten zien in VS. Een GDX + T-groep werd opgenomen om te bepalen of een testosteronbehandeling een CPP tot VS kan induceren. De overblijvende groepen waren alle GDX + T en kregen intraperitoneale injecties van haloperidol (0.05, 0.15 en 0.45 mg / kg) of propyleenglycol vehikel 30 minuten voor respectievelijk VS en geen-stimulus conditionerende sessies. Haloperidol is een krachtige D2-antagonist, maar kan ook minder effectief binden aan de D1-, adrenerge en sigma-receptoren (NIMH Psychoactive Drug Screening Program, http://pdsp.med.unc.edu/). No-stimulus-, GDX + 0- en GDX + T-controlegroepen ontvingen propyleenglycol-injectiespuiten 30 min voor beide conditioneringssessies.
Experiment 3: verandert alleen dopamine-receptorantagonisme de voorkeur van de plaats in jonge hamsters?
Dit experiment was bedoeld om te bepalen of de doses haloperidol die in experiment 2 werden gebruikt, intrinsieke aversieve eigenschappen hadden in met testosteron behandelde hamsters, zodat ze een geconditioneerde place aversion (CPA) zouden veroorzaken. Als ze dat wel deden, kon preventie van CPP voor VS in experiment 2 te wijten zijn aan het vermijden van de haloperidol-geconditioneerde omgeving. Alle dieren zijn aangekomen bij P11 of P12, waren GDX + T bij P13, gepretesteerd bij P20 en uitgevoerd in 2-cohorten gespreid op 1-dag. Een soortgelijk conditioneringsparadigma werd gebruikt als dat beschreven, maar haloperidol werd gegeven in de kamer die aanvankelijk de voorkeur had in een poging om aanvankelijke voorkeuren te verminderen, en geen VS werd gebruikt. Bewegingsbewegingen (aantal veranderingen in infraroodbundels) en output van fecale boli tijdens conditioneringssessies werden ook gekwantificeerd als indicatoren van fysiologische effecten van haloperidol.
Ongeconditioneerde aantrekkingstest
Experiment 4: beïnvloedt dopamine-receptorantagonisme de aantrekkingskracht op VS bij jonge hamsters?
Dit experiment bepaalde of haloperidol aantrekkelijke eigenschappen van VS vermindert. Dieren die werden uitgesloten van experiment 3 na de voormeting (en vóór elke haloperidolblootstelling) vanwege onvoldoende onderzoek werden hier gebruikt; deze mannetjes arriveerden dus bij P11-12, waren GDX en met testosteron behandeld op P13 en getest gedurende 5-dagen op P28-32. VS werden verzameld van stimulusvrouwtjes 1 dag voor de eerste dag van testen, zoals beschreven; VS van ~14-vrouwen werden samen met 100 μl minerale olie gemengd in 1 van 5 Eppendorf-buisjes. De buisjes werden bewaard bij 4 ° C totdat de 1-buis 30 werd ontdooid minuten voor aanvang van het testen elke dag. Een metalen spatel werd gebruikt om ongeveer 15 pl zuivere minerale olie of VS-mengsel op een glasplaat, 1 per hamster, vlak voor de test, uit te smeren. Een schone en met VS besmeerde glaasje werd ongeveer 5 cm op de wand geplakt aan weerszijden van glasaquaria (51 × 26 × 31.5 cm) in een procedure aangepast van (36, 37). De locatie van de geur werd gecompenseerd door groepen en binnen een dier.
Op dagen 1 en 5 werden de dieren minuten vóór de test geïnjecteerd met intraperitoneaal propyleenglycolvoertuig 30. Op dagen 2 tot 4 werden de dieren geïnjecteerd met 0.05, 0.15 of 0.45 mg / kg haloperidol, in een gebalanceerde volgorde. Dieren verbleven tot vlak voor het testen in hun koloniekamer. Om met testen te beginnen, werden de hamsters in het midden van het aquarium geplaatst en hun gedragingen live genoteerd en video opgenomen voor 5 minuten. Na het voltooien van de test werden de hamsters teruggebracht naar hun kolonieruimte, de dia's verwijderd en de aquariums gereinigd met 75% ethanol. De tijd die een hamster besteedde aan het onderzoeken van elke dia, met een neus minder dan 0.5 cm van de dia, werd gekwantificeerd van video-opnamen door een scorerblind naar de locatie van de VS-buis. Een aantrekkelijkheidsscore (tijd met VS-schuif - tijd met oliedia) werd voor elk dier berekend.
statistische analyse
Om te bevestigen dat alle controle- en experimentgroepen dezelfde initiële voorkeur- en verschilscores hadden, werd een eenweg-ANOVA gebruikt. Om te beoordelen of de stimuli een CPP of CPA in experimenten 1 tot 3 veroorzaakten, werden veranderingen in voorkeur- en verschilscores geanalyseerd, zoals eerder gemeld (7). Veranderingen in voorkeur en verschilscores werden bepaald door pretestmetingen af te trekken van testmetingen voor elke hamster. Bij de controledieren werden gemiddelde veranderingsmaatregelen voor voorkeursscore en verschilscore bepaald om een standaard te verschaffen voor ongeconditioneerde verandering. Controleveranderingsmetingen in voorkeur en verschilscores werden vervolgens afgetrokken van de scores van elk proefdier om te corrigeren voor elke ongeconditioneerde verandering. Beheersmaatregelen zijn daarom niet in cijfers weergegeven. Gecorrigeerde veranderingen in voorkeur en verschilscores werden vervolgens gebruikt in 1 steekproef t tests binnen elke groep, waarbij de waarde wordt vergeleken met nul om significante verschillen met de kansvoorkeur te evalueren. Deze statistische procedures zijn vergelijkbaar met die van eerdere onderzoeken die in paren zijn omgezet t tests om veranderingen in voorkeuren en verschilscores binnen een groep te bepalen (6, 38-43). Bovendien vermindert de correctie voor ongeconditioneerde veranderingen die worden waargenomen bij controledieren de kans op vals positieve resultaten, aangezien eventuele initiële voorkeuren voor een buitencompartiment soms kunnen worden verminderd na herhaalde equivalente blootstelling aan die kamers (6, 7). Aanzienlijke veranderingen in zowel voorkeur- als verschilscores waren nodig om te concluderen dat er een CPP was vastgesteld. Om de effecten van haloperidol op fysiologische variabelen in experiment 3, gepaarde monsters te beoordelen t testen werden gebruikt om beweging en fecale boli-output in de haloperidol- en vehikel-gepaarde kamers, binnen elke haloperidol-dosisgroep te vergelijken.
Om te beoordelen of de dopamine-receptorantagonist haloperidol de ongeconditioneerde aantrekking tot VS in experiment 4 beïnvloedde, werd een ANOVA met herhaalde metingen gebruikt om het effect van de dosis haloperidol op de aantalscore te testen, met t test follow-ups en Bonferroni-correcties. Daarnaast 1-sample t Er werden tests gebruikt om te bepalen of de voorkeur- en verschilscores van elke dosisgroep significant verschilden van het toeval, respectievelijk de helft of nul. Maatregelen van voertuiginjecties op de eerste en laatste testdag verschilden niet en werden samen per dier gemiddeld. Een ANOVA met herhaalde metingen werd gebruikt om de effecten van het medicijn op het aantal lijnoverschrijdingen te bepalen, om de effecten van het medicijn op de locomotorische activiteit aan te geven. Bij alle analyses P <.05 werd als significant beschouwd en alle statistische analyses werden uitgevoerd met SPSS-software (PASW Statistics 20; SPSS, An IBM Company, Chicago, Illinois).
Resultaten
Experiment 1: Zijn testiculaire hormonen nodig voor de vorming van een CPP tot VS bij volwassen hamsters?
Langdurige GDX volwassen hamsters slaagden er niet in om een CPP voor VS te vormen (Figuur 1). Geen veranderingen in voorkeur of verschil score van de GDX + 0 groep werden gezien als een resultaat van conditionering met VS, als 1-monster t tests hebben aangetoond dat noch de gecorrigeerde wijziging in de voorkeurt(9) = -1.98, NS) of verschil (t(9) = 1.19, NS) scores waren significant verschillend van nul. In tegenstelling hiermee toonde de GDX + T-groep een CPP to VS, als 1-way t tests hebben aangetoond dat de gecorrigeerde verandering in voorkeur (t(9) = 4.06, P <.01) en verschil (t(9) = -4.23, P <.01) scores waren significant verschillend van nul. Groepen verschilden niet in hun aanvankelijke voorkeursscore (F(2,29) = 2.17, NS) of verschilscore (F(2,29) = 1.95, NS). Daarom is recente blootstelling aan testiculaire hormonen noodzakelijk voor VS-geïnduceerde CPP.
Experiment 2: Zijn testosteron- en dopaminereceptoractivering noodzakelijk voor CPP tot VS bij jonge hamsters?
Testosteron was voldoende om een CPP voor VS te bevorderen bij jonge hamsters (Figuur 2). De GDX + T VS-groep die voertuiginjectie ontving, vertoonde een CPP to VS, als 1-way t testen hebben aangetoond dat de gecorrigeerde verandering in voorkeur (t(5) = 3.11, P <.05) en verschil (t(5) = -2.77, P <.05) scores waren significant verschillend van nul. De GDX + 0 VS-groep vertoonde geen significante gecorrigeerde verandering in voorkeurscore of verschilscore als gevolg van conditionering (t(6) = 0.09 [NS] en t(6) = -1.74 [NS], respectievelijk), replicerende effecten waargenomen bij met gonaden intacte juvenielen met vergelijkbare concentraties circulerend hormoon (7). Bovendien blokkeerde dopamine-receptorantagonisme de CPP voor VS in T-behandelde juveniele hamsters (Figuur 2). De CPP werd geblokkeerd door haloperidol bij alle 3-doses: de 0.05-, 0.15- en 0.45-mg / kg GDX + T VS-groepen vertoonden geen gecorrigeerde wijzigingen in voorkeuren (t(7) = 0.35 [NS], t(6) = 0.52 [NS], en t(7) = -0.10 [NS], respectievelijk) of verschilscores (t(7) = -0.44 [NS], t(6) = -0.18 [NS], en t(7) = 0.31 [NS], respectievelijk) die significant verschilden van nul als gevolg van conditionering. Groepen verschilden niet in hun oorspronkelijke preferentiescore (F(5,47) = 0.27, NS) of verschilscore (F(5,47) = 0.26, NS).
Experiment 3: verandert alleen dopamine-receptorantagonisme de voorkeur van de plaats in jonge hamsters?
De lagere 2-doses haloperidol waren niet aversief (Figuur 3). Noch de groep 0.05 noch 0.15 mg / kg vertoonde een CPA voor haloperidol, als 1-manier t tests hebben aangetoond dat noch de gecorrigeerde wijziging in de voorkeurt(7) = -0.23 [NS] en t(8) = 0.55 [NS], respectievelijk) noch verschil (t(7) = -0.02 [NS] en t(9) Respectievelijk = -0.54 [NS]) scores waren significant verschillend van nul. Een CPA voor de hoogste dosis haloperidol werd gedetecteerd. Een manier t tests toonden aan dat de gecorrigeerde verandering in de voorkeursscore significant verschilde van nul (t(7) = 2.55, P <.05), maar de gecorrigeerde verandering in verschilscore was niet (t(7) = -1.88, NS). Groepen verschilden niet in hun oorspronkelijke preferentiescore (F(3,32) = 0.01, NS) of verschilscore (F(3,32) = 0.14, NS). Haloperidol had weinig effect op de locomotorische activiteit en het aantal fecale boli (Figuur 4). Gepaarde monsters t testen hebben aangetoond dat beweging niet beïnvloed werd door haloperidol in 0.00-, 0.05-, 0.15-, of 0.45-mg / kg doses (t(8) = -0.26 [NS], t(8) = 0.28, [NS], t(8) = 0.26 [NS], en t(8) = 1.21 [NS], respectievelijk). De output van de fecale boli was verhoogd bij de dosis 0.45-mg / kg (t(8) = -2.67, P <05), maar niet bij de doses van 0.00, 0.05 of 0.15 mg / kg (t(8) = -1.10 [NS], t(8) = -0.59 [NS], en t(8) = -1.74 [NS], respectievelijk).
Experiment 4: beïnvloedt dopamine-receptorantagonisme de aantrekkingskracht op VS bij jonge hamsters?
Dopamine receptor antagonisme beïnvloedde de aantrekking tot VS op een dosisafhankelijke manier (Figuur 5). In herhaalde metingen analyse, werd een significant effect van de dosis waargenomen in attractie score met Greenhouse-Geisser correctie, F(1.42,11.38) = 9.802, P <.01, zodat in follow-up t tests, voertuigscores waren significant verschillend van 0.05-, 0.15- en 0.45-mg / kg dosisscores (t(8) = -4.74, -3.46 en -3.80, allemaal P <.01, respectievelijk). Echter, 1-steekproef t-tests, waarbij verschilscores worden vergeleken met kansvoorkeur tussen de dia's (nul), geven aan dat de aantrekkingskracht op VS nog steeds intact was in de 0.15 mg / kg-groep, zoals in de voertuiggroep: de 0.00- en 0.15- mg / kg dosis aantrekkingsscores waren significant verschillend van kans (t(8) = 4.22, P <.01 en t(8) = 2.81, P <05), terwijl de dosisscores van 0.05 en 0.45 mg / kg niet verschilden van kans (t(8) = 1.72 en -0.11, beide NS, respectievelijk). Er werden geen effecten van de dosis gevonden op het aantal lijnkruisingen door herhaalde ANOVA-metingen (F(3,24) = 0.11, NS), gegevens niet getoond. Haloperidol verminderde dus significant de aantrekking tot VS in sommige doses.
Fysiologische maatregelen
Fysiologische maatregelen worden getoond in Tabel 1 en bevestig de werkzaamheid van testosteron-capsules in het verhogen van circulerend testosteron in beide leeftijden. Groepen van dezelfde leeftijd verschilden niet in lichaamsgewicht.
Discussie
Deze studies tonen aan dat de perceptie van een soortspecifieke chemosensorische stimulus als belonend testosteron afhankelijk is en de activering van dopamine-receptoren impliceert. Concreet vonden we dat GDX volwassen mannelijke hamsters op lange termijn geen CPP vormen tegen VS, terwijl de testosteronbehandeling van jonge exemplaren voldoende is om hen in staat te stellen een CPP te vormen tot VS. Bovendien belette de primair D2-receptorantagonist haloperidol expressie van een CPP tot VS in met testosteron behandelde jonge hamsters. We concluderen uit deze bevindingen dat adolescente rijping van sociale informatieverwerking het resultaat is van de puberale toename in circulerend testosteron die, via nog niet geïdentificeerde invloeden op dopaminerge circuits, resulteert in de perceptie van vrouwelijke chemosensorische stimuli en omgevingen die met die stimuli worden geassocieerd als lonend.
Testosteron en sociale beloning
Gezien de noodzaak van testosteron in VS beloning op volwassen leeftijd en het vermogen van testosteron om VS-beloning bij juveniele dieren te bevorderen, vermoeden we dat 1) de volwassen-lijkende belonende antwoorden op VS normaal tot stand komen vanwege de puberale toename in circulerend testosteron en 2 ) Geen andere hormoonafhankelijke of onafhankelijke ontwikkelingsprocessen voor adolescenten zijn nodig voor VS-beloning. Inderdaad, organisatorische effecten van testosteron tijdens de puberteit zijn niet vereist voor VS-beloning, omdat dieren die tijdens de puberteit geen gonadale hormonen hebben gehad en die op volwassen leeftijd met testosteron zijn behandeld, een robuuste CPP to VS vertonen (35). De activerende effecten van testosteron in de CPP van de VS weerspiegelen de resultaten die werden waargenomen in onderzoeken naar aantrekking tot VS bij zowel jongeren als volwassenen en seksuele responsgedragingen die normaal tijdens de adolescentie toenemen (5, 9, 44). Hoewel het mechanisme waarmee testosteron de beloningsreacties op VS vergemakkelijkt, niet specifiek is geïdentificeerd, stellen we voor dat het dopaminerge tonus bevordert via activering van de D2-receptor.
Dopamine en sociale beloning
Onze studie demonstreert een rol voor D2-receptoractivering in de belonende interpretatie van VS, omdat de primaire D2-receptorantagonist haloperidol de CPP blokkeerde in VS. Deze blokkade is te wijten aan een vermindering van de aantrekkelijke en lonende eigenschappen van VS, zoals blijkt uit de ongeconditioneerde aantrekkingstest. Hoewel deze effecten theoretisch te wijten zouden kunnen zijn aan een haloperidol-geïnduceerde vermindering van de olfactorische vermogens (45), Is eerder aangetoond dat D2-receptoractivering de olfactorische gevoeligheid en discriminatie vermindert (46-48). Bovendien waren in proefstudies hamsters die waren blootgesteld aan zelfs de hoogste dosis haloperidol nog steeds gemakkelijk in staat om olfactorische signalen van levensmiddelen te detecteren (49). Bovendien was de blokkade van een CPP niet toe te schrijven aan aversieve eigenschappen van haloperidol waardoor het dier het met haloperidol geassocieerde CPP-compartiment vermeed omdat experiment 3 aantoonde dat de lagere 2-doses haloperidol, 0.05 en 0.15 mg / kg niet aversief waren. Bovendien had haloperidol geen invloed op de beweging en had het alleen invloed op de output van fecale boli bij de hoogste dosis. Omdat output van fecale boli klassiek is gebruikt als een indicator van angst en aversie (50), zijn deze bevindingen parallel aan de vorming van een CPA voor de hoogste dosis haloperidol, hoewel een voorbehoud is dat activering van de D2-receptor de darmmotiliteit in het enterische zenuwstelsel remt (51). Tezamen genomen is het onwaarschijnlijk dat haloperidol storing veroorzaakte bij sensorische detectie van VS of dat het op zich zelf aversief is bij de lagere doses die in deze studie worden gebruikt; daarom concluderen we dat activering van de D2-receptor vereist is om VS als belonend te beschouwen.
Dopamine is eerder betrokken geweest bij meerdere aspecten van seksueel gedrag, inclusief anticiperend of eetlustig gedrag (52), copulaties of consumptiegedrag (53) en de versterkende reacties op seksuele interactie (23). Bovendien is dopaminerge werking op D2-receptoren waarschijnlijk belangrijk voor het associëren van sociaal-seksuele stimuli met omgevings- of andere signalen. Systemische lage doses van een niet-specifieke dopamine-antagonist blokkeren geconditioneerde partnervoorkeur bij vrouwelijke ratten (54), en een D2-agonist tijdens samenwonen met een geparfumeerde partner van hetzelfde geslacht leidt tot een partnervoorkeur van hetzelfde geslacht voor evenzo geurende mannetjes bij mannelijke ratten (55). Werk in monogame prairiewolven ondersteunt verder het belang van de D2-receptor bij het koppelen van seksuele beloningen aan stimuli of individuen, aangezien systemische injecties van D2, maar niet D1, receptoragonist en antagonist de voorkeur van de partner in mannelijke woelmuizen vergemakkelijken en verstoren (56). De huidige studie ondersteunt de rol van D2-receptoractivatie bij het versterken van de respons op ongeconditioneerde sociale signalen bij seksueel naïeve dieren en loopt parallel met de effecten van haloperidol bij het verminderen van de motivatie voor primaire vrouwelijke visuele, auditieve en chemosensorische signalen bij seksueel naïeve mannelijke ratten (57).
Omdat we hebben ontdekt dat meerdere dopamine-gevoelige hersenregio's, waaronder de amygdala, MPOA en Acb, betrokken zijn bij gedragsreacties op VS (7, 18), werd systemische interventie gebruikt om dopamine-receptoren te antagoniseren op meerdere vermoedelijke plaatsen van actie. Hoewel de plaats (en) van actie van dopamine niet uit dit onderzoek kunnen worden bepaald, zijn er verschillende waarschijnlijke kandidaten. Dopamine-agonisten en -antagonisten in MPOA vergemakkelijken respectievelijk verminderen de prestaties van seksueel gedrag bij mannelijke en vrouwelijke ratten (58-61). Bovendien is de MPOA betrokken bij anticiperend seksueel gedrag en vrouwelijke voorkeuren (62, 63). Het mesolimbische systeem lijkt niet betrokken te zijn bij de uitvoering van copulatiegedrag, behalve voor algemene motoriek (63, 64). Echter, dopaminerge werking in de Acb kan betrokken zijn bij anticiperend seksueel gedrag, zoals verhoogde locomotorische activiteit en erecties als reactie op vrouwelijke signalen, onafhankelijk van motorische effecten (62, 65). Daarnaast is de Acb van belang in pair bonding en mate-cue associatie, zoals blijkt uit werk in voles (66, 67). Derhalve kan dopaminewerking in de MPOA, Acb of beide regio's belangrijk zijn voor CPP tot VS.
Testosteronmodulatie van dopaminerge systemen
Eerder onderzoek toont aan dat puberteit gerelateerde veranderingen in dopamine-inhoud, transporters, receptoren en synaptische reacties in de Acb (68-73). Of deze veranderingen afhankelijk zijn van de puberale stijging van testosteron is niet onderzocht, met de opmerkelijke uitzondering dat het adolescente patroon van initiële overproductie en daaropvolgende snoei van D1- en D2-receptoren in de rattenacb onafhankelijk van de aanwezigheid of afwezigheid van gonadale hormonen voorkomt (74). Hoewel ontwikkelingsstoornissen in MPOA-dopamine goed zijn onderzocht bij vrouwelijke knaagdieren (75), minder is bekend over veranderingen in de adolescentie in dopaminerge tonus in de mannelijke MPOA. De hormoongevoeligheid van de volwassen MPOA is echter goed ingeburgerd. Verschillende studies hebben aangetoond dat langdurige (2-8 wk) gonadectomie resulteert in een toename in verschillende maten van dopaminerge tonus in het MPOA, inclusief weefselinhoud en amfetamine-geïnduceerde dopamine-afgifte, maar een afname van extracellulair dopamine bij ratten in rust (27, 76-79). Belangrijk is dat MPOA dopaminerge reacties op vrouwelijke stimuli bij volwassen mannelijke ratten op vergelijkbare wijze worden gemoduleerd door testosteron (11, 28). Hoewel effecten van castratie in het ventrale striatum minder consistent zijn dan die in de MPOA, verlaagt 28 d gonadectomie in het algemeen de dopamine- en DOPAC-concentraties in het acbweefsel (27, 80, 81). Het is dus aannemelijk dat de normatieve toename van het circulerend testosteron tijdens de adolescentie dopaminerge afgifte bevordert in reactie op VS, in MPOA, Acb of beide, waardoor de VS-beloning wordt bevorderd. Veel van deze onderzoeken zijn echter uitgevoerd bij volwassen dieren en er is meer werk nodig om deze hypothese in de ontwikkeling van hersenen te bevestigen, omdat de effecten van testosteronblootstelling bij juveniele dieren mogelijk anders zijn dan die bij volwassenen (34).
Samengevat tonen deze studies het belang aan van testosteron en dopamine bij het belonen van reacties op een ongeconditioneerde sociale stimulus. Zowel testosteron- als dopamine-systemen rijpen tijdens de adolescentie, wanneer de belonende kwaliteit van de VS typisch wordt verworven. Opgemerkt moet worden dat het dopaminerge circuit functioneel zou kunnen zijn bij juveniele dieren om CPP tot VS te mediëren, maar dat testosteronafhankelijke activering van een ander neuraal circuit ook nodig is voor VS-beloning. De meest spaarzame verklaring is echter, gezien het ondersteunende bewijs, dat testosteronbehandeling bij juveniele dieren de normatieve verhoging van puberaal testosteron nabootst, wat op zijn beurt het dopaminerge systeem beïnvloedt om VS-beloning mogelijk te maken.
Dankwoord
De auteurs erkennen Jane Venier, Andrew Kneynsberg, Elaine Sinclair, Susie Sonnenschein, Joshua Paasewe, Jennifer Lampen en Shannon O'Connell dankbaar voor hun vele uren helpen met CPP. Bovendien waarderen de auteurs de nuttige feedback over experimenteel ontwerp en schrijven van Kayla De Lorme en Maggie Mohr.
Dit werk werd ondersteund door National Institutes of Health verleent R01-MH068764 (tot CS), T32-MH070343 (tot MB) en T32-NS44928 (tot MB).
Samenvatting van de onthulling: de auteurs hebben niets te onthullen.
voetnoten
Afkortingen:
- Acb
- nucleus accumbens
- CPA
- geconditioneerde plaatsvermijding
- CPP
- geconditioneerde plaats voorkeur
- GDX
- gonadectomized
- MPOA
- mediaal preoptisch gebied
- VS
- vaginale secreties.
Referenties