Dynamiczne zmiany w Nucleus Accumbens Wypływ Dopaminy podczas efektu Coolidge u samców szczurów (1997)

WYNIKI

Neurochemia

Podstawowe nanomolowe stężenia DA i jej metabolitów w mikrodializatach, przedstawione jako średnia ± SEM, z pierwszych trzech próbek wyjściowych: DA, 3.0 ± 0.7; DOPAC, 619.1 ± 77.7; i HVA, 234.2 ± 49.0 (niepoprawiony do odzyskania sondy;n = 5). Wartości te reprezentowały 100% punktów bazowych.

Zdefiniowane behawioralnie punkty danych, odpowiadające każdej fazie eksperymentu i wspólne dla każdego szczura, zostały użyte do analiz neurochemicznych. Obejmowały one: (1) siedem próbek po pierwszym wprowadzeniu samicy 1, (2) cztery próbki towarzyszące nieobecności zachowania kopulacyjnego w przypadku samicy 1 i (3) pięć próbek po prezentacji samicy 2. Postać 1 ilustruje zmiany w stężeniach DA (wykres liniowy, środkowy) i metabolity DA (wykres liniowy, Top) równoległe zachowanie kopulacyjne (wykres słupkowy, dolny) podczas testu efektu Coolidge'a.

• Pobierz rysunek
• Otwórz w nowej karcie
• Pobierz Powerpoint

Rys.. 1.

Nucleus accumbens neurochemiczne korelaty zachowań seksualnych podczas efektu Coolidge'a. Pierwsze osiem próbek reprezentuje chronologicznie ciągłe punkty danych od faz 1 do 3. Próbka 1 to czwarta i ostatnia próbka wyjściowa dla prekopulacji (Bas). Przykład 2 przedstawia wprowadzenie żeńskiej 1 za ekranem (SCR). Po upływie 15 min, ekran został usunięty, a szczury mogły się kopulować (próbki 3-8). Thezłamać na x-axis odpowiada wykluczeniu danych z trzech szczurów, które kopulowały przez dłuższy czas z początkową samicą. Ostatnie dziewięć próbek było również chronologicznie ciągłe. Próbki 9 i 10 odpowiadają okresowi nasycenia fazy 3 (tj. 30 min bez mocowania). Kobieta 1 została następnie ponownie umieszczona za ekranem (próbka 11), a 15 min później ekran został usunięty (próbka 12). Po 15 min pozbawionej kopulacji, kobieta 2 została umieszczona za ekranem (próbka 13). Próbki 14-17 odpowiadają kopulacji z żeńską 2. Liczba zamocowań, intromisji lub ejakulacji związanych z każdą próbką mikrodializy 15 min jest przedstawiona w dolny pasek wykresu. Dane neurochemiczne wyrażono w procentach początkowych stężeń. Zmiany w NAC DA (zamknięte kwadraty), DOPAC (zamknięte koła) i HVA (otwarte kółka) wypływ prezentowany jest jako wykresy liniowe. Dokonano następujących porównań: wyjściowa próbka 1 w porównaniu do próbek 2-10; nowa próbka podstawowa 10 w porównaniu do próbek 11 i 12; nowa próbka podstawowa 12 w porównaniu do próbek 13-17 (*p <0.05; ** p <0.01). Niezależny t Testy zostały przeprowadzone pomiędzy wartościami podstawowymi (próbki 1, 10 i 12). W przypadku znaczących różnic między pierwszą linią podstawową (próbka 1), †p <0.05.

Przeprowadzono oddzielne jednokierunkowe, powtarzalne pomiary ANOVA dla danych neurochemicznych związanych z samicą 1 (próbki 1-12) i żeńską 2 (próbki 12-17). a priori porównań dokonano za pomocą testu wielokrotnych porównań Dunna (Bonferroni t). Dokonano następujących trzech głównych porównań: (1) początkowa linia podstawowa (próbka 1) w porównaniu z próbkami 2-10 (pierwsza ekspozycja na żeńską 1), (2) druga linia podstawowa (próbka 10) w porównaniu do próbek 11 i 12 (ponowne zastosowanie do żeńskiego 1) i (3) trzecia linia podstawowa (próbka 12) w porównaniu z próbkami 13-17 (ekspozycja na samicę 2).

Wystąpiła istotna ogólna zmiana w wypływie DA w odpowiedzi na samicę 1 [F_(11,44) = 8.48; p <0.001] i kobiety 2 [F_(5,20) = 2.83;p <0.05]. Znaczący wzrost wypływu DA stwierdzono, gdy kobieta 1 była obecna za ekranem (+ 44%,p <0.05; próbka 2). Podczas kopulacji stężenia DA wzrastały dalej, osiągając wartość maksymalną (+ 95%;p <0.01) podczas pierwszej walki kopulacyjnej (próbka 3). DA pozostawała podwyższona przez całą kopulację i powróciła do stężeń wyjściowych tylko w okresie 30 minut, w którym nie nastąpiło osadzenie (próbki 9 i 10). Ani ponowne wprowadzenie samicy 1 za ekranem (próbka 11), ani możliwość fizycznej interakcji, ale bez montażu (próbka 12), podwyższone stężenia DA w stosunku do drugiej wartości wyjściowej (próbka 10). Obecność samicy 2 za ekranem (próbka 13) spowodowała niewielki wzrost wypływu DA (12%) w stosunku do trzeciej wartości wyjściowej (próbka 12), który nie osiągnął istotności statystycznej. Ponowna kopulacja z samicą 2 spowodowała istotny (34%) wzrost (p <0.05) w wypływie DA podczas pierwszej próbki kopulacji (próbka 14). Chociaż słabe zachowanie kopulacyjne utrzymywało się w kolejnych trzech próbkach, stężenia DA spadły do ​​wartości wyjściowych (próbki 15–17). Niezależny t testy przeprowadzone wśród "podstawowych" próbek (tj. 1, 10 i 12) wykazały, że wartości te nie różnią się znacząco.

U trzech szczurów, które wznowiły kopulację po ponownym wprowadzeniu samicy 1, stężenia DA NAC wzrosły, gdy kobieta 1 była obecna za ekranem (zakres, 25-47%) i podczas kopulacji (zakres, 13-37%), w stosunku do próbki właśnie przed ponownym wprowadzeniem samicy. Wzrost ten nastąpił jednak tylko wtedy, gdy zachowanie seksualne było energiczne i doprowadziło do ejakulacji.

Znaczące ogólne zmiany w DOPAC [F_(11,44) = 9.57; p <0.001] i HVA [F_(11,44) = 12.47; p <0] stwierdzono w odpowiedzi na samicę 001, ale nie kobietę 1. Stężenia metabolitów nieznacznie wzrosły (+ 2% w obu przypadkach) podczas prezentacji samicy 15 za ekranem (próbka 1), ale nie było to istotne statystycznie. Nastąpiły jednak istotne wzrosty stężeń DOPAC i HVA podczas kopulacji (próbki 2–3), osiągając wartości maksymalne (odpowiednio +8 i + 80%; p <0.01) po 60 min (próbka 6 w obu przypadkach). Chociaż stężenia metabolitów spadały w okresie braku aktywności seksualnej pod koniec kontaktu z kobietą 1 (próbki 9 i 10), nadal pozostawały podwyższone w stosunku do wartości wyjściowej (p <0.05 w obu przypadkach). Ponowne wprowadzenie samicy 1 za ekranem (próbka 11), dostęp do samicy 1 po usunięciu ekranu (próbka 12) oraz wprowadzenie samicy 2 (próbka 13) nie spowodowało żadnych zmian w stężeniach metabolitów. Niewielki, ale statystycznie nieistotny wzrost stężeń DOPAC i HVA (+ 23% w obu przypadkach) w stosunku do wartości wyjściowej (próbka 12) odpowiadał pierwszemu atakowi kopulacji z samicą 2 (próbka 14). Wzrost ten był jednak krótkotrwały i spadł do wartości wyjściowych dla pozostałych trzech próbek (15–17). Niezależny ttesty przeprowadzone wśród "podstawowych" próbek (tj. 1, 10 i 12) wykazały, że druga i trzecia wartość linii podstawowej (odpowiednio próbki 10 i 12), chociaż nie różnią się od siebie, pozostały znacząco podwyższone w porównaniu z pierwszą próbką wyjściową dla DOPAC i HVA (p <0.05 w obu przypadkach).

Histologia

Sondy do mikrodializy umieszczono w NAC (ryc.2) w zakresie rozciągającym się od + 1.20 do + 1.70 mm od bregma (płaskiej czaszki). Zmienność występowała również w płaszczyźnie środkowo-bocznej; dane odzwierciedlają pobieranie próbek z podregionów skorup i rdzeni NAC.

• Pobierz rysunek
• Otwórz w nowej karcie
• Pobierz Powerpoint

Rys.. 2.

Lokalizacja sond do mikrodializy w NAC samców szczurów użytych w eksperymencie efektu Coolidge. Cieniowane prostokąty odpowiadają odkrytemu obszarowi membrany sond do mikrodializy. Szeregowe przekroje wieńcowe mózgu zostały przerysowane zPaxinos i Watson (1986).

DYSKUSJA

Zgodnie z wcześniejszymi doniesieniami, niniejsze wyniki wykazują zwiększoną transmisję mezolimbiczną DA związaną z apetytem i konsumpcyjnymi składnikami zachowań seksualnych zachowań samców szczura, ocenianych przezin vivo mikrodializa (Mas i wsp., 1990; Pfaus i wsp., 1990;Pleim i wsp., 1990; Damsma i wsp., 1992; Wenkstern i wsp., 1993; Fumero i wsp., 1994; Mas i wsp., 1995a,b,d). Ponadto, te wyniki dostarczają neurochemicznego korelatu dla nasycenia seksualnego i późniejszego ponownego rozpoczęcia kopulacji w odpowiedzi na nową receptywną samicę (efekt Coolidge'a). Obecne dane sugerują, że właściwości bodźca nowej receptywnej samicy mogą służyć do zwiększenia transmisji NAC DA u seksualnie nasyconego samca szczura, co z kolei może być związane z ponownym zainicjowaniem zachowań seksualnych. Jest to po raz pierwszy widoczne w lekkim wzroście NAC DA podczas prezentacji nowej kobiety za ekranem i występuje najbardziej przekonująco jako wyraźniejszy wzrost podczas odnowienia kopulacji z samicą 2 (ryc.1).

Obecność pierwszej receptywnej samicy za ekranem spowodowała silnie zwiększający się apetyt w wypływie DA NAC (44% od wartości wyjściowej), podobną do wielkości zgłoszonej w poprzednich doświadczeniach przy użyciu podobnej konstrukcji (30%, Pfaus i wsp., 1990; 35%,Damsma i wsp., 1992). Zgodne z tymi badaniami była również obserwacja, że ​​wypływ NAC DA był dalej wzmacniany podczas kopulacji (do> 95% powyżej linii podstawowej w niniejszym eksperymencie). Chociaż możemy postrzegać zachowania konsumpcyjne jako związane z ulepszonym uwolnieniem NAC DA (Wenkstern i wsp., 1993; Wilson i wsp., 1995), ważne jest zbadanie terminów "apetyczny" i "konsumpcyjny" w kontekście zachowań seksualnych. Podczas gdy faza, w której kobieta jest obecna za ekranem, jest wyłącznie apetyczna lub przygotowawcza, zachowanie podczas fazy kopulacji nie może być uważane za czysto konsumpcyjne. Ponieważ "apetyczny" może być użyty do opisania wszystkich zachowań prowadzących do spełnienia zmotywowanego zachowania (kopulacji), podstawowe zachowanie, jakie mężczyzna wykazuje podczas aktywności w fazie "konsumpcyjnej", najlepiej opisuje jako apetyt; mężczyzna spędza większość swojego czasu i wysiłku na pościgu dla samicy. W związku z tym możemy skorelować maksymalną transmisję DA NAC z konsumpcyjną jak również intensywne składniki pokarmowe zachowań seksualnych szczura płci męskiej.

Dostęp do drugiej, nowej kobiety zaowocował odnowioną kopulacją w każdym temacie. Wcześniejsze badania wykazały, że większość szczurów pozwalała kopulować do sytości, stosując podobny protokół behawioralny do tego stosowanego w niniejszym doświadczeniu, nie wznowiono kojarzenia, gdy testowano 24 hr później (Plaża i Jordania, 1956). Jest prawdopodobne, że obecność nowych właściwości bodźca samicy 2, która mogła zawierać węchowe, a także wzrokowe i słuchowe sygnały, doprowadziła do odnowienia kopulacji. Ciekawym pytaniem, na które należy odpowiedzieć, jest to, jaki mechanizm męski szczur odróżnia powieść od samicy, z którą niedawno się pokawałkował. Miejsce dla tego mechanizmu może znajdować się w głównym systemie węchowym. Stwierdzono, że integralność tego systemu jest niezbędna dla efektu Coolidge u chomików (Johnston i Rasmussen, 1984). Wszechpotężny układ węchowy, w którym opisano ostatnio proces pamięci feromonowej u myszy (Kaba i wsp., 1994), jest również głównym kandydatem. W związku z tym warto zauważyć, że wzrost transmisji NAC DA mierzono za pomocą in vivo woltamperometria u samców szczurów prezentowana z pościelą, która była narażona na samice szczurów w rui (Louillot i wsp., 1991; Mitchell i Gratton, 1992). Ponadto zastosowanie K⁺ bezpośrednio do nerwowo-wargowej warstwy dodatkowej opuszki węchowej, a także do samej żarówki węchowej, wystarczającej do zwiększenia transmisji NAC DA (Mitchell i Gratton, 1992).

Pierwszy min. Czas 15 kopulacji z samicą 2 wiązał się ze znacznym wzrostem NAC DA. W przeciwieństwie do żeńskiego 1, interakcja z żeńską 2 nie powodowała zwiększenia DA NAC o tej samej wielkości podczas faz apetycznych (12%) lub konsumpcyjnych (34%). Te niewielkie wzrosty DA w NAC są jednak dobrze skorelowane z obniżonym poziomem zachowań seksualnych w przypadku kobiet 2 w porównaniu z kobietami 1. Stężenie metabolitów pozostawało podwyższone podczas fazy sytości, co spowodowało nowe wyjściowe stężenia (próbki 10 i 12), które były znacznie podwyższone od początkowej wartości początkowej (próbka 1).

Czasowe opóźnienie wzrostu stężenia DOPAC i HVA podczas kopulacji jest zgodne z ich powstawaniem jako metabolitów związku macierzystego, DA. Sugeruje się, że stężenie metabolitów mikrodializ, przynajmniej podczas naturalnego zachowania, które nie jest farmakologicznie napędzane, zapewnia użyteczny wskaźnik aktywności neuronów (Damsma i wsp., 1992; Fumero i wsp., 1994). Fakt, że stężenia metabolitów pozostały podwyższone nawet podczas okresów nieaktywności seksualnej w tym eksperymencie, kiedy stężenia DA powróciły do ​​wstępnych wartości wyjściowych, rzucają cień na tę sugestię.

Trwałe podwyższenie stężeń metabolitów DA obserwowane w tym eksperymencie odzwierciedla profil medialnego obszaru preoptyku (mPOA) metabolitów DA obserwowanych u szczurów w pierwszym dniu po kopulacji do sytości (Mas i wsp., 1995a,b). Trwałe podwyższenie stężenia DOPAC i HVA w NAC lub mPOA nie zawsze jest obserwowane, gdy okres krycia jest ustalony, znacznie krótszy niż czas wymagany do osiągnięcia nasycenia. Na przykład wiele badań wykazało, że stężenia DOPAC wzrosły i pozostały podwyższone podczas kopulacji, ale spadły do ​​wartości wyjściowych wkrótce po usunięciu samicy (Pfaus i wsp., 1990; Pleim i wsp., 1990; Damsma i wsp., 1992;Hull i wsp., 1993; Wenkstern i wsp., 1993; Hull i wsp., 1995). W badaniu przez Mas i in. (1995b), podstawowe pozakomórkowe stężenia DOPAC i HVA w mPOA pozostawały podwyższone w ciągu kolejnych 4, co odpowiada okresowi braku aktywności seksualnej. Do czwartego dnia, tuż przed ponownym rozpoczęciem kopulacji, podstawowe stężenia metabolitów były zbliżone do wartości presygacji. Autorzy porównali zmiany neurochemiczne do zmian obserwowanych po podaniu blokerów receptora DA (Zetterström i wsp., 1984; Imperato i DiChiara, 1985) i zasugerowali, że stan bierności seksualnej może być zależny od uwalniania prolaktyny, która może działać jako "endogenny neuroleptyk" (Mas i wsp., 1995a,b,d). Oczywiste jest, że podawaniu neuroleptycznemu towarzyszy wzrost pozakomórkowych stężeń metabolitów i wypływu DA (Zetterström i wsp., 1984; Imperato i DiChiara, 1985). Niestety, Mas i in. (1995a,b) nie były w stanie wykryć stężeń mPOA DA. W niniejszym badaniu stężenia DA w NAC powróciły do ​​wartości przedwzrostowych, podczas gdy stężenia DOPAC i HVA pozostawały podwyższone. Ten wzór jest niezgodny z rolą endogennego działania neuroleptycznego w NAC, aby wywołać sytość seksualną.

Biorąc pod uwagę zaangażowanie mezolimbicznych neuronów DA w motywowane zachowania (Fibiger i Phillips, 1986; Blackburn i wsp., 1992; Kalivas i wsp., 1993; LeMoal, 1995) i ich wrażliwość na nowe bodźce środowiskowe (Fabre i wsp., 1983; Schultz, 1992; Mirenowicz i Schultz, 1994), zaobserwowany wzrost pozakomórkowych stężeń DAA NAC w odpowiedzi na nową kobietę jest zgodny z hipotezą, że aktywność w tym systemie DA jest ważna dla ponownego zainicjowania zachowań seksualnych. Ponadto, raporty o apetycznych i zwiększających się przyrostach transmisji DA (Hull i wsp., 1993, 1995;Mas i wsp., 1995b; Sato i wsp., 1995) i aktywność neuronalną (Shimura i wsp., 1994) w mPOA samców szczurów podczas zachowań seksualnych sugerują, że ta struktura może również przyczynić się do odnowienia charakterystycznej dla Coolidge'a kopulacji.

Zgodnie z ogólną rolą mezolimbicznego układu DA w zachowaniu zmotywowanym, jest dobrze ustalone, że pozakomórkowe stężenia DA są również podwyższone przed, w trakcie i bezpośrednio po spożyciu posiłku, z powrotem do wartości początkowych ~ 30 min później (Wilson i wsp., 1995). Powszechnie wiadomo, że uczucie sytości wywołane przez żywność ma wpływ na jego właściwości sensoryczne. Ludzie i zwierzęta odrzucają jedzenie, na które sycą się i spożywają inne pokarmy, które nie zostały zjedzone (Rolls, 1986). Rodzi to pytanie, czy pozakomórkowy wypływ DA w NAC zostanie zwiększony selektywnie przez prezentację nowego typu żywności, ale nie przez jedzenie spożywane ostatnio do sytości w sposób analogiczny do tego, który opisano w niniejszym badaniu w kontekście motywacja seksualna. Jeśli zostanie to potwierdzone, ta ogólna zależność pomiędzy sensorycznymi właściwościami naturalnej nagrody, sytości i mezolimbicznego przenoszenia DA będzie oznaczać krytyczną rolę tego układu nerwowego w regulacji procesów motywacyjnych, których zakłócenie może prowadzić do poważnych zaburzeń jedzenia i funkcji seksualnych. .