Neurobiologische mechanismen van sociale hechting en paarbinding (2015)

Ga naar:

Abstract

Introductie

De relaties die we vormen met familie, vrienden en romantische partners zijn een integraal onderdeel van de organisatie en functie van de menselijke samenleving. Hoewel complex, bevatten deze bindingen componentprocessen die over verschillende soorten kunnen worden onderzocht. Een uitstekende gelegenheid om de neurobiologische basis van sociale bindingen te onderzoeken, is de onafhankelijke evolutie van het gedrag van paarvorming tussen taxa. Terwijl seksuele promiscuïteit de dominante paringstrategie is bij dieren (tentoongesteld door 95-97% van zoogdieren), zijn sociaal monogame paringstrategieën geëvolueerd in verschillende geslachten, waaronder ongewervelde dieren, vissen, amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren. Deze systemen worden gekenmerkt door blijvende, vaak levenslange, selectieve sociale banden tussen parende partners, hoewel niet altijd seksuele exclusiviteit. De onderliggende neurobiologie van deze paarobligaties is het onderwerp van deze beoordeling.

Onderzoek naar pair bonding

De meest krachtige mogelijkheden voor het onderzoeken van de biologie van gedrag zijn geworteld in: ten eerste fylogenetisch verre soorten die convergent gedrag vertonen, ten tweede, nauw verwante soorten die opvallend afwijkend gedrag vertonen, en ten derde, individuele soorten die hoge niveaus van intraspecifieke variatie in gedrag vertonen. Binnen deze contexten kunnen vergelijkende benaderingen de identificatie van neurobiologische, genetische, ontwikkelings- en evolutionaire factoren die aan het gedrag in kwestie ten grondslag liggen, versnellen [1]. Veel van ons begrip van de neurobiologie van pair bonding is afkomstig van vergelijkende benaderingen in alle drie de contexten, met name door onderzoek van de prairiemuis, Microtus ochrogaster. De neurobiologie van pair bonding in prairiewolmelen zal een primaire, maar niet exclusieve, focus van deze review zijn.

Het geslacht Microtus bestaat uit vele soorten met diverse maatschappelijke organisaties. Prairie woelmuizen vertonen sociaal monogaam gedrag, evenals bi-ouderlijke zorg voor nakomelingen, selectieve agressie tegenover vreemden van het tegenovergestelde geslacht en depressief gedrag na partnerverlies [• 2,3]. Prairiewolmijten vertonen ook een hoge mate van intraspecifieke variatie in dit gedrag; bijvoorbeeld, zowel mannen als vrouwen kunnen promiscue 'zwervende' fenotypes vertonen.

Het ondervragen van paarbinding in het laboratorium werd geïnitieerd door middel van een reeks experimenten met behulp van de partnerpreferentietest, waarbij een proefpersoon vrijelijk zijn tijd kan besteden aan zijn vertrouwde paringspartner, een nieuw seksueel ontvankelijk individu, of geïsoleerd in een 'neutrale' zone [4]. Deze experimenten toonden aan dat na slechts 24 uren samenwonen met een partner, prairiewolken - in tegenstelling tot promiscueuze bergweiden of weidewormen - zich bij voorkeur bij hun partner aansluiten. Deze 'partnervoorkeuren' werden een laboratoriummetriek voor de vorming van paarobligaties en neurobiologische manipulaties binnen dit paradigma hebben unieke moleculaire kenmerken van de hersenen van prairiewolven geïdentificeerd die selectieve sociale hechting mediëren.

Sociale neuropeptiden in paarbinding

De sociale neuropeptiden oxytocine (OT) en vasopressine (AVP) hebben diep geconserveerde rollen in het reguleren van sociaal-seksueel gedrag over ongewervelde en gewervelde taxa, inclusief mensen [5]. Bij zoogdieren is de neuroanatomische organisatie van OT-producerende en AVP-producerende neuronen en hun axonale projecties in de hersenen grotendeels geconserveerd, terwijl de verdelingen van hun doelreceptoren - oxytocinereceptor (OTR) en arginine-vasopressine receptor 1a (AVPR1a) - variëren sterk zowel binnen als tussen soorten [6,7]. Van evolutionaire plasticiteit in deze systemen wordt gedacht dat het heeft bijgedragen aan de diverse sociale aard die in de natuur wordt waargenomen [7-9].

OTR- en AVPR1-verdeling in de prairieboldehers verschilt aanzienlijk van nauw verwante promiscue soorten, met verschillen die geconcentreerd zijn in specifieke mesolimbische beloningsgebieden, waaronder de prefrontale cortex (PFC), nucleus accumbens (NAcc), ventrale pallidum (VP) en laterale septum ( LS) [10]. In prairiewoldes voorkomt blokkering van OTR of AVPR1a in deze gebieden tijdens samenwoning - met name OTR-blokkade in de NAcc- of PFC- of AVPR1a-blokkade in de LS of VP - het paren van lijmen [10].

Vergelijkende analyses van vier Microtine soorten hebben gevonden dat monogame prairie- en dennenmotten een hogere AVPR1a-expressie vertonen in de VP in vergelijking met promiscueuze bergweiden en weidewalsen, wat suggereert dat verhoogde AVPR1a-expressie in de VP een mechanisme kan zijn dat bijdraagt ​​aan de evolutie van pairbinding in Microtines [10]. Ter ondersteuning van deze hypothese induceert overexpressie van AVPR1a in de VP van promiscue weidewalsen paarbinding en remt RNA-knockdown van AVPR1a in de VP van prairiewolven paarbinding [• 11]. Zowel monogame als niet-monogame hertenmuizen hebben echter een hoge AVPR1a-expressie in de VP [12], wat suggereert dat meerdere mechanismen bijdragen aan de evolutie van monogame paringsstrategieën bij knaagdieren; maar de mogelijkheid dat hoge AVPR1a-expressie in de VP een noodzakelijk kenmerk is voor de evolutie van monogamie, vereist verder vergelijkend onderzoek.

Net als prairieheersmuizen hebben monogame zijdeaapjes een verhoogde OTR-dichtheid in de NAcc, terwijl monogame koperkleurige titi-apen een verhoogde AVPR1a hebben in dit gebied [13,14 ••]. Analyses van menselijk weefsel hebben liganden promiscue gebruikt voor zowel OTR als AVPR1a [15], maar hebben hoge dichtheden gemeld in de VP [16]. Het zal belangrijk zijn om menselijk weefsel opnieuw te analyseren met behulp van meer gevoelige en selectieve technieken; echter, voor zover ons bekend is, heeft elke tot nu toe onderzochte sociaal monogame soort een hoge OTR- en / of AVPR1a-expressie in het NAcc-VP-circuit vertoond; deze data moedigen verder onderzoek aan naar neuropeptidergische regulatie van dit circuit in de evolutie van sociale binding.

OT en AVP moduleren het verbindingsgedrag in verschillende afstammelingen [17]. Blokkering van OTR- en AVPR1a-homologen in monogame cichliden-vissen vermindert het affiliatief gedrag tijdens het vormen van banden [18] en exogene OT-toediening bevordert het affiliatief gedrag ten opzichte van soortgenoten en menselijke partners bij honden [19]. De OTR-homoloog bemiddelt het verbindingsgedrag van een paar in monogame zebravinken [20,• 21,22]. OT en AVP reguleren het paarbindingsgedrag bij zijdeaapjes en koperkleurige apen, respectievelijk [23-25]. Mensen vertonen een reeks paar bonding-gedrag, en OXTR en AVPR1A genvarianten worden geassocieerd met de relatie status [26,27]; plasma-OT-niveaus voorspellen toekomstige succespercentages in romantische relaties [28]; en in romantisch gehechte mannen verhoogt intranasaal OT de NAcc-activiteit tijdens het bekijken van het gezicht van een partner en neemt de geprefereerde interpersoonlijke afstand van onbekende vrouwen toe [29 ••,30].

Mesolimbisch dopaminesysteem in de vorming van paarverbindingen

Alle zenuwstelsels staan ​​voor de uitdaging om een ​​continu spervuur ​​van multimodale sensorische informatie te filteren, te converteren en bij te werken naar geleerde associaties die adaptief gedrag begeleiden [8]. ikn gewervelde dieren is het mesolimbische beloningssysteem - deels bestaande uit verbindingen tussen het ventrale tegmentale gebied (VTA), PFC, NAcc, VP en LS - een evolutionair geconserveerd neuraal systeem dat dit proces vergemakkelijkt door motivatie te genereren om beloning te zoeken en aversie te voorkomen, en door saillantie toe te wijzen aan aanwijzingen in verband met deze uitkomsten. De werking van dopamine (DA) in dit systeem is van cruciaal belang voor deze functies [31].

Het mesolimbische DA-systeem is essentieel voor pair bonding. Vorming van partnervoorkeuren wordt vergemakkelijkt door paring, wat de DA-vrijgave en omzet in de NAcc verhoogt[10]. DEen actie op een van zijn doelreceptoren, D2R, in de NAcc is noodzakelijk voor de vorming van banden [10]. Na binding wordt een tweede DA-receptor, D1R, opgereguleerd in de NAcc en is het van cruciaal belang voor het onderhouden van bindingen door agressie te veroorzaken tegenover vreemden van het andere geslacht [32].

Verhoogde D1R: D2R-signaleringsratio in het ventrale striatum is ook betrokken bij drugsverslaving en misbruik [33]. Bij muizen verhoogt herhaalde toediening van cocaïne de verhouding van D1R: D2R-expressie in het NAcc, en deze reorganisatie bemiddelt de daaropvolgende gedragsplasticiteit. Zoals eerder vermeld, verhoogt pair bonding in prairiewoldes de verhouding van D1R: D2R-expressie in het NAcc, en deze reorganisatie bemiddelt volgende gedragseplasticiteit [32]. Deze gegevens hebben bijgedragen aan de hypothese dat parenbindingen sociale verslavingen tussen parende partners vertegenwoordigen, gedeeltelijk gemedieerd door organisatie en plasticiteit van mesolimbische DA-routes. [33]. Studies in de zebravink en koperkleurige tita-aap hebben ook een reorganisatie in mesolimbische beloningsgebieden gemeld na bindingvorming, wat suggereert dat neurale plasticiteit in deze paden een evolutionair geconserveerd kenmerk van parenhechting tussen soorten [34,35].

Componentprocessen en andere systemen in de vorming van paarverbindingen

Talrijke componentprocessen dragen bij aan paarsgewijze binding. De eerste sociale interactie hangt af van tolerantie van sociale nabijheid, sociale benadering en remming van vermijdings- / afwijzingsgedrag. Naarmate partners samenwerken, dragen bijdragend gedrag, sociale erkenning en beloningssystemen bij aan de vorming van de band. Na binding, sociale buffering, mate bewaking, negatief effect tijdens scheiding, en sociospatiaal geheugen vergemakkelijkt het onderhoud van bindingen.

Microtine soorten variëren in sociale tolerantie en verwantschap, misschien gedeeltelijk als gevolg van verschillen in mesolimbische D1R-organisatie. In prairie-woelmuizen, die lage baseline niveaus van NAcc D1R hebben, medieert door binding geïnduceerde opregulatie van NAcc D1R een drastische verschuiving in gedrag naar vreemden van het tegenovergestelde geslacht (van verwantschap tot vermijding / afwijzing) en selectieve NAcc D1R activering tijdens samenwonen remt binden [10]. In weidevluchtmuizen, die hogere baseline NAcc D1R-dichtheden hebben en minder affiliatief zijn, selectieve NAcc D1R blokkade verhoogt het affiliatief gedrag [10]. Bij zebravinken correleert activatie van mesolimbische DA-systemen met benadering, vermijding en affiliatief gedrag tijdens man-vrouw sociale interactie [36], wat suggereert dat mesolimbische DA-routes sociale tolerantie en verwantschap tussen soorten kunnen moduleren.

Pair bonding hangt ook af van sociale herkenning, een neuraal proces dat, bij muizen, op olfabie is gebaseerd en afhankelijk is van OT- en AVP-signalering. OTRs worden gedistribueerd via olfactorische verwerkingskernen bij knaagdieren, terwijl bij primaten - waarin auditie en visie dominantere sensorische modaliteiten zijn - OTR's worden uitgedrukt in gebieden die van cruciaal belang zijn voor visuele en auditieve aandacht en verwerking, wat suggereert dat OT-signalering aspecten van sensorische verwerking kan moduleren soorten, hoewel de specifieke modaliteiten kunnen variëren [13,14 ••,37]. In overeenstemming met deze hypothese, menselijke polymorfismen in OXTR voorspellen van het vermogen om gezichten te herkennen, wat suggereert dat de rol van OT bij sociale herkenning bewaard kan blijven tussen knaagdieren en mensen, over sensorische modaliteiten [38 ••].

Aanvullende neurale systemen bemiddelen aanvullende componenten van bindingvorming en onderhoud. Opioïdensignalering is belangrijk tijdens beloningsleren en reguleert de vorming en instandhouding van paarobligaties in prairiewolmelen, bijvoorbeeld door positieve hedonics tijdens vorming en negatieve hedonics tijdens onderhoud te medierene [• 39,40]. Het corticotrophine releasing factor (CRF) -systeem bemiddelt de vorming van paren en depressief gedrag na partiële scheiding / verlies [3,41]. Sociale buffering vergemakkelijkt het onderhoud van obligaties; in veldmuizen, na een stressvolle ervaring, vermindert OT-afgifte in aanwezigheid van de partner stresshormoonspiegels en angstachtig gedrag [• 42]. In de natuur hangt het onderhoud van de obligatie af van een correcte recall van het geografische territorium van de partner. Recente veldstudies hebben aangetoond dat OTR- en AVPR1a-bindingsdichtheden in ruimtelijke navigatie / geheugengebieden ruimtegebruik, paringsstrategie ('resident' of 'zwerver') en reproductief succes in prairiewolken voorspellen, mogelijk door integratie van sociale informatie (bijv. Territoria) te vergemakkelijken van partner, reproductieve concurrenten en / of reproductieve mogelijkheden) in ruimtelijke kaarten [43,44,• 45].

Andere vormen van selectieve sociale hechting (bijvoorbeeld maternale banden) vereisen veel van dezelfde neurale substraten en componentprocessen - met name OT, DA, CRF, opioïden en sociale erkenning - als selectieve bindingen tussen partners[17]. Er wordt zelfs verondersteld dat binding van zoogdierparen kan evolueren door evolutionair oude maternale bindingsystemen te werven tijdens sociaal-seksuele interactie om een ​​selectieve binding met de parende partner [46,47].

Ervaring en pair bonding

In prairiewolven, zoals mensen, kan de sociale omgeving in het vroege leven invloed hebben op de binding van volwassen paar [48], een fenomeen dat kan worden gemedieerd door neuroplastische veranderingen in systemen die cruciaal zijn voor binding. In overeenstemming met dit idee, stimuleert vroege levensstimulatie van het melanocortin receptor (MCR) systeem, dat interageert met neuropeptide en beloningssystemen, het vormen van paren in de volwassenheid [49]. ikn contrast, selectieve D1R-activering bij pasgeborenen verslechtert volwassen binding [50]. Het is intrigerend dat chronische neonatale toediening van intranasale OT in sommige doses de hechting in volwassen mannelijke prairiewoldertjes verminderde. [51]; het verbeteren van NAcc OTR-expressie in pre-puberale vrouwen vergemakkelijkt de binding van volwassenen [52] En vroege levens vaderlijke deprivatie (een manipulatie die waarschijnlijk de OT-signalering vermindert) verslechtert de binding in volwassen prairie en mandarijnwiedjes [48,53]. Deze gegevens moedigen verder onderzoek aan naar de rol van vroege ervaringen en OT-signalering in de sociale functie van volwassenen. Interessant is dat het blokkeren van histondeacetylatie tijdens samenwonen NAcc OTR en AVPR1a-expressie verhoogt en paarbinding in prairiewolven vergemakkelijkt, wat suggereert dat epigenetische modificatie een mechanisme is waarmee ervaring het neurale systeem modulerend bindend gedrag kan vormen [54].

Net als bij mensen, schaden drugs van misbruik het vermogen om sociale gehechtheid te vormen in prairie-woelmuizen, waarschijnlijk als gevolg van plastische veranderingen in onderliggende neurale circuits. In prairiemuizen remt amfetamine-geïnduceerde opregulatie van D1R de binding; en na binding wordt D1R opgereguleerd en veroorzaakt het een afname in de beloningswaarde van amfetamines (intrigerend, een fenomeen dat wordt omgekeerd door OT-behandeling) [55-57]. Interessant is dat vrijwillig alcoholgebruik de binding in mannelijke maar niet vrouwelijke prairiewolmelen remt, en sociale facilitatie en remming van alcoholconsumptie gebeurt bij paren van hetzelfde geslacht maar niet bij paren van mannen en vrouwen [58,59].

Danksagung

voetnoten

Referenties en aanbevolen literatuur