A neurobiologia da união de pares: insights de um roedor socialmente monogâmico (2011)

Kimberly A. Young, Kyle L. Gobrogge, Yan Liu e Zuoxin Wang^*

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A formação de relações duradouras entre parceiros adultos (ou seja, ligações de pares) é um aspecto integrante do comportamento social humano e tem sido implicada na saúde física e psicológica. No entanto, devido à complexidade inerente dessas ligações e à relativa raridade com que são formadas em outras espécies de mamíferos, sabemos surpreendentemente pouco sobre sua neurobiologia subjacente. Nas últimas décadas, a ratazana das pradarias (Microtus ochrogaster) surgiu como um modelo animal de ligação de pares. A pesquisa neste roedor socialmente monogâmico forneceu informações valiosas sobre os mecanismos neurobiológicos que regulam os comportamentos de união de pares. Aqui, revisamos esses estudos e discutimos a regulação neural de três comportamentos inerentes ao emparelhamento de vínculos: a formação de preferências de parceiros, o subsequente desenvolvimento de agressão seletiva para membros não familiares e o cuidado parental dos jovens. Nós nos concentramos no papel da vasopressina, da ocitocina e da dopamina na regulação desses comportamentos, mas também discutimos o envolvimento de outros neuropeptídeos, neurotransmissores e hormônios. Esses estudos podem não apenas contribuir para a compreensão da união de pares em nossa própria espécie, mas também podem oferecer uma visão sobre as causas subjacentes dos déficits sociais observados em vários transtornos mentais.

2.1. Estudos de campo do comportamento

A ratazana da pradaria é uma espécie de roedor socialmente monogâmica que vive principalmente nas pastagens dos Estados Unidos centrais [106]. Tem sido sugerido que a adaptação a este ambiente hostil, com fontes alimentares limitadas e escassos recursos hídricos [27, 92, 159], pode ter contribuído para a evolução de uma estratégia de vida socialmente monogâmica nesta espécie [38, 218].¹ Primeiros estudos de campo usando armadilhas de captura múltipla ofereceram evidências de que os ratos-do-mato formam títulos de longo prazo e viajam juntos na natureza, já que pares machos e fêmeas foram repetidamente capturados juntos [94]. Além disso, o uso de radiotelemetria combinada com repetição-trapping permitiu a observação de que pares masculinos e femininos co-ocupam ninhos e compartilham áreas de vida durante as estações de reprodução e não-germinação [69, 94, 95]. Estudos adicionais demonstraram que tais pares reprodutores tipicamente permanecem juntos até que um membro morra, e em muitos casos, o parceiro sobrevivente não se emparelha com um novo companheiro [38, 96, 97]. Além disso, os machos da pradaria contribuem para a proteção dos ninhos, excluindo machos e fêmeas não familiares das proximidades do ninho e dos animais domésticos, e também contribuem para a construção dos ninhos.97, 205]. Embora os comportamentos parentais masculinos fossem difíceis de observar em condições naturais, devido aos achados descritos acima e ao alto grau de investimento paterno encontrado em outras espécies monógamas, foi predito que os machos da pradaria eram altamente paternos [205, 230], e esta previsão foi confirmada em estudos comportamentais subseqüentes em condições de laboratório.

2.2. Estudos laboratoriais de comportamento

Os comportamentos de colagem dos pares de pradaria ratazana foram extensivamente caracterizados em laboratório. As ratazanas sexualmente ingênuas da pradaria são altamente sociais e exibem um comportamento afiliativo não seletivo em relação a coespecíficos [194]. Após prolongada coabitação e / ou acasalamento, os ratos da pradaria desenvolvem preferências sociais e sexuais para seu parceiro familiar [68, 69, 102, 229]. Esta afiliação seletiva (Fig 1A) é acompanhada por uma agressão seletiva a membros não familiares [8, 99, 100, 124, 223, 224, 231]. Além disso, o par acasalado compartilha um ninho, permanece junto durante a gestação e exibe cuidados bi-parentais durante toda a lactação [158, 174]. Abaixo, descrevemos detalhadamente esses comportamentos e os paradigmas comportamentais usados ​​para medi-los.

 

Figura 1

Caracterização laboratorial de comportamentos associados à ligação de pares. (A) A foto ilustra uma ratazana de pradaria masculina e feminina que exibe o contato lado a lado. (B) Aparelho de três câmaras usado para testar as preferências do parceiro. Três jaulas idênticas estão conectadas ...

A formação de preferência de parceiro é um índice confiável de pareamento e é caracterizada pelo contato seletivo, afiliação e cópula com o parceiro em relação a um estranho [105]. Em um ambiente controlado, esse comportamento é estudado usando um teste de preferência de parceiro de três câmaras desenvolvido pela primeira vez no laboratório da Dra. Sue Carter [229] e posteriormente adotado por muitos outros laboratórios. O aparato de teste consiste de uma gaiola central que é conectada por tubos ocos a duas gaiolas idênticas, uma contendo um animal familiar (parceiro) e a outra um animal desconhecido (estranho) (Fig 1B). Estes dois animais de estímulo são frouxamente presos em suas respectivas gaiolas e não podem interagir uns com os outros. Durante um teste de preferência de parceiro 3-hr, o sujeito é colocado na câmara central e pode mover-se livremente através do aparelho de teste. Em alguns laboratórios, um programa de computador personalizado - em conjunto com sensores de luz de fotobeam colocados nos tubos ocos que conectam as gaiolas - é usado para monitorar a quantidade de tempo que o indivíduo gasta em cada gaiola e a frequência das entradas da gaiola. Comportamentos sociais, incluindo acasalamento e contato lado a lado, são filmados durante este teste e, posteriormente, quantificados. A formação de preferência do parceiro é inferida quando o indivíduo passa significativamente mais tempo em contato lado a lado com o parceiro do que com o estranho. Tanto no macho quanto no feminino, as horas de coabitação com o acasalamento induzem a formação de preferência de parceiros, enquanto que as horas 24 de coabitação social, na ausência de acasalamento, não induzem esse comportamento.124, 125, 229] (Fig 1C). Este paradigma comportamental tem sido utilizado com sucesso em estudos neuroanatômicos, neuroquímicos e farmacológicos para examinar a neurobiologia da formação de preferências de parceiros [216, 237, 245].

Outro comportamento que surge após o acasalamento em ratos-do-campo é a agressão contra estranhos congêneres. Essa agressão é dirigida a machos e fêmeas desconhecidos, mas não ao parceiro familiar e, portanto, foi denominada "agressão seletiva". A agressão seletiva em pragas da pradaria é avaliada em laboratório usando um paradigma residente-intruso semelhante ao usado em camundongos [162, 231]. Nesse paradigma, um animal coespecífico desconhecido (intruso) é colocado na gaiola do sujeito (residente). As interações comportamentais entre o residente e o intruso são gravadas em vídeo durante um teste de minutos 6-10, e a frequência e a duração de uma variedade de comportamentos agressivos são subsequentemente quantificadas. Estudos usando este paradigma demonstraram que os machos da pradaria sexualmente ingênuos apresentam níveis muito baixos de agressão contra intrusos [124, 224, 231]. No entanto, depois de 24 horas de coabitação com o acasalamento, comportamentos agressivos em relação aos invasores são dramaticamente aumentados [124, 224, 231]. Embora essa agressão seja direcionada tanto para machos quanto para fêmeas, comportamentos intensos de ataque ofensivo são observados apenas em relação a machos estranhos, mas não a fêmeas mais estranhas, neste momento [224]. A agressão seletiva também é duradoura; dura pelo menos duas semanas após a formação das preferências dos parceiros [8, 99, 100]. Além disso, os machos emparelhados por este longo período de tempo (ie machos pareados), em contraste com aqueles emparelhados apenas por 24 horas, mostram comportamentos de ataque intensos em relação a fêmeas mais estranhas, mesmo aquelas que são sexualmente receptivas, rejeitando potenciais novos parceiros (Fig 1D) [8, 99, 100]. Por isso, foi sugerido que a agressão seletiva não só desempenha um papel importante na guarda do parceiro e do território [37, 38], mas também pode funcionar para manter a ligação de par existente [8, 10] e limitar cópulas extra-par. Embora a agressão seletiva tenha sido apenas sistematicamente testada em pragas masculinas, existem evidências que sugerem que as fêmeas também podem exibir esse padrão comportamental [94]. A expressão confiável da preferência do parceiro e da agressão seletiva por pragas em condições laboratoriais cuidadosamente controladas evidencia a utilidade desse modelo animal em estudos neuroendócrinos comportamentais.

Arraias da pradaria, semelhantes à maioria das espécies que formam pares de ligações entre companheiros adultos [86], exibir cuidados bi-parentais de jovens (ou seja, tanto a mãe como o pai ajudam a criar os filhos) (Fig 1E). Como o cuidado materno é onipresente em todas as espécies de mamíferos, enfocaremos nossa discussão sobre o cuidado bioparental no papel do pai (ou seja, cuidado paterno). O comportamento paterno em pragas de pradaria foi observado em laboratório usando recintos semi-naturalistas [104, 158, 174]. Após o nascimento da ninhada, os pais exibem todos os padrões de comportamento dos pais exibidos pelas mulheres, exceto a enfermagem [174, 205]. Isso inclui comportamentos diretos dos pais, como se aconchegar (ou seja, agachar-se), cuidar de animais, entrar em contato e recuperar filhotes, bem como comportamentos indiretos, como a construção de ninhos e o açambarcamento de alimentos [104, 174, 205, 230]. Os pais continuam a mostrar o cuidado paternal aos filhos menores após o nascimento das ninhadas subsequentes [218, 220]. No entanto, na presença de juvenis, os pais da pradaria passam menos tempo no ninho natal exibindo o comportamento paterno e mais tempo para forragear [93, 218]. A presença de juvenis pode reduzir a necessidade de cuidados paternos diretos por parte do pai, já que os juvenis que permanecem no ninho natal além do desmame freqüentemente contribuem para o cuidado das ninhadas subsequentes - um comportamento chamado de "aloparental" [104, 198, 218, 220, 222]. O comportamento aloparental em ratos jovens e sexualmente ingênuos de pradaria masculina se parece qualitativamente com o cuidado paterno em pais [198, 218, 220], e esses comportamentos paternos são reforçados pela experiência social / sexual com uma mulher não relacionada [18]. É importante ressaltar que a presença do pai e a demonstração do comportamento paterno têm demonstrado facilitar o desenvolvimento físico e comportamental dos filhos [4, 218, 220], uma descoberta semelhante aos efeitos benéficos acima mencionados do cuidado paterno em nossos próprios filhos. Assim, a compreensão dos mecanismos que regulam os comportamentos paternos poderia fornecer informações importantes sobre o cuidado parental ótimo em espécies de mamíferos que formam pares, incluindo os nossos.

4.1 Ativação cerebral associada à formação de preferência de parceiro

Uma abordagem comumente usada no estudo das interações entre o cérebro e o comportamento é mapear a expressão gênica imediata no cérebro após um teste comportamental. Por exemplo, Fos é o produto proteico do gene precoce imediato, fos, que é rapidamente expresso em neurônios após a ativação e pode ser facilmente visualizado por imunocitoquímica. Portanto, a coloração imunorreativa de Fos (Fos-ir) foi usada em experimentos neuroendócrinos comportamentais para identificar a ativação neuronal regional no cérebro associada à exibição de comportamentos específicos.

Em ratos-do-mato, o emparelhamento heterossexual, a coabitação e / ou o acasalamento induzem a coloração de Fos-ir em várias áreas do cérebro, incluindo o MeA, o BNST e o MPOA em machos e fêmeas [56, 169]. O acasalamento, em particular, foi relacionado ao aumento dos níveis de Fos-ir no MeA, BNST, MPOA e núcleo grácil da medula oblonga, implicando essas áreas cerebrais como componentes funcionais de um circuito de acasalamento que podem contribuir para a formação de preferência de parceiro [50, 51, 169]. Um papel para o MeA na preferência do parceiro da ratazana-da-pradaria tem sido implicado por estudos de lesão, já que as lesões poupadoras de axônio da MeA em pragas masculinas diminuíram seu comportamento afiliativo em relação a uma fêmea familiar, mas não tiveram efeito sobre o comportamento exploratório, locomoção ou olfativa. investigação [133].

4.2. Regulação neuropeptídica da formação de preferências de parceiros

A primeira evidência indicando que a AVP e OT podem desempenhar um papel importante na formação de preferências de parceiros veio de estudos que investigaram os efeitos da experiência social e sexual - pré-requisitos para a formação de preferência de parceiro naturalmente induzida - nesses sistemas neuropeptídicos no cérebro da ratazana-pradaria. Em machos da pradaria, a coabitação com o acasalamento aumentou o número de células marcadas com mRNA AVP no BNST [214] e diminuiu a densidade de fibras AVP-ir no LS [18]. Como os neurônios do BNST-AVP projetam para o LS [60], esses dados sugerem que o acasalamento facilita a síntese de AVP na liberação de BNST e AVP no LS de ratos machos da pradaria [216]. Já que o acasalamento é essencial para a formação de preferência de parceiros em machos [124], esses dados oferecem evidências correlativas do envolvimento da AVP na formação de preferências de parceiros. Nas fêmeas, em vez disso, a exposição a pistas quimiossensitivas masculinas alterou a densidade de OTR na MAA, indicando que a OT pode desempenhar um papel na formação de preferência de parceiros em fêmeas de pradaria [233].

A evidência direta de um papel para AVP e OT na formação de preferência de parceiros foi fornecida pela manipulação farmacológica desses sistemas. A administração intracerebroventricular (icv) de um antagonista de V1aR bloqueou a formação de preferência de parceiros em ratos machos da pradaria, enquanto a administração central de AVP induziu preferências de parceiros na ausência de acasalamento [43, 231]. Similarmente, a administração icv de AVP induziu preferencias parceiras em fêmeas de pradaria após apenas 1 hora de coabitação com um macho, e este efeito foi bloqueado pela administração concomitante de um antagonista V1aR, indicando que a AVP regula a formação de preferência do parceiro em ambos os sexos [43]. O tratamento com TO também influenciou a formação de preferências dos parceiros em ambos os sexos. Especificamente, a administração de icv OT induziu preferências de parceiros tanto em homens como em mulheres e estes efeitos foram bloqueados por administração concomitante com um antagonista de OTR [43]. Embora esses dados indiquem que ambos, AVP e OT, regulam a formação de preferências dos parceiros em ambos os sexos, é importante notar que as doses efetivas de neuropeptídeos diferem entre homens e mulheres [43].

Manipulações específicas do local demonstraram desde então várias regiões do cérebro importantes para a regulação de AVP e OT da formação de preferência de parceiros. Nos homens, a administração de um antagonista de V1aR diretamente no LS ou VP, mas não em várias outras regiões cerebrais, inibiu a formação de preferências de parceiros induzidas pelo acasalamento, enquanto a administração de AVP diretamente nas preferências de parceiros induzidos por LS na ausência de acasalamento (Fig 2B) [146, 149]. Além disso, a administração de um antagonista de OTR no LS de ratazanas macho da pradaria também impediu a formação de preferência do parceiro induzida pelo acasalamento [149]. Nas mulheres, em vez disso, o córtex pré-límbico (PLC; uma parte do mPFC) e o NAcc foram implicados na regulação neuropeptidérgica da formação de preferências dos parceiros [150, 244]. Os níveis de OT aumentaram no NAcc durante a experiência sócio-sexual com um macho [187]. Além disso, a injeção de OT diretamente nas preferências de parceiros induzidos por NAcc na ausência de acasalamento, enquanto o bloqueio de OTRs nesta região ou o PLC impediu a formação de preferências de parceiros induzidas pelo acasalamento (Fig 2E) [150, 244].

Vários estudos utilizando transferência gênica mediada por vetor viral para fornecer e regular a expressão de genes de interesse para regiões cerebrais específicas têm corroborado os achados de que a neurotransmissão de AVP na VP e OT neurotransmissão no NAcc regulam as preferências de parceiros em machos e fêmeas de pradaria, respectivamente . Nos homens, por exemplo, um vetor viral adeno-associado foi usado para entregar o gene V1aR no VP [183]. Como esperado, esta manipulação resultou em uma densidade aumentada de V1aRs nesta região. Curiosamente, esses machos formaram preferências de parceiro na ausência de acasalamento, apoiando os achados de que a neurotransmissão de AVP aumentada no VP pode facilitar a formação de preferência de parceiro em fêmeas de pradaria macho [183] (Fig 2C). Além disso, a superexpressão de V1aR no VP de ratos-do-campo machos induziu a formação de preferência de parceiros nesta espécie socialmente promíscua [145]. Da mesma forma, a superexpressão do OTR no NAcc de ratos do sexo feminino pradaria sexualmente ingênuos acelerou a formação de preferência do parceiro em comparação com os controles (Fig 2F), mas esse tratamento não alterou a formação de preferência de parceiros em fêmeas de campo188]. Em conjunto, esses estudos destacam a importância e os efeitos específicos de sítios de AVP e OT sobre a formação de preferência de parceiros em machos e fêmeas de pradaria.

4.3. Regulação DA da formação de preferência de parceiros

Um trabalho recente demonstrou que a formação de preferência de parceiros em pragas é também regulada pelo DA central, particularmente o sistema mesolímbico DA - um grupo de células produtoras de DA originárias do VTA e projetadas para NAcc, mPFC e outras regiões do prosencéfalo. Acredita-se que esse circuito neural esteja integralmente envolvido na atribuição de valor motivacional aos estímulos ambientais, resultando na geração de comportamentos direcionados por objetivos adaptativos [120, 232]. Por exemplo, a AD mesolímbica tem sido implicada há muito tempo na atribuição de saliência a incentivos como alimentos e parceiros receptivos, mediando, assim, comportamentos como alimentação e reprodução que são essenciais para a sobrevivência [120, 232]. Da mesma forma, o DA mesolímbico tem sido proposto para facilitar a escolha do parceiro, permitindo que o esforço de acasalamento seja focado nos conespecíficos preferidos [80], uma hipótese suportada pelos dados descritos abaixo. O envolvimento desse sistema na formação de preferências de parceiros faz sentido em um contexto evolucionário, pois pressões de seleção que exigem a formação de uma parceria entre parceiros provavelmente levariam a um maior valor motivacional atribuído ao parceiro, e a afiliação seletiva que é característica de um parceiro. par de vínculo.

Evidências experimentais iniciais sugerindo o envolvimento de DA na formação de preferência de parceiros vieram de manipulações farmacológicas periféricas. Lembre-se de que as horas 24 de coabitação com o acasalamento induzem de maneira confiável as preferências dos parceiros em machos e fêmeas da pradaria. Embora a formação de preferência do parceiro não tenha sido afetada pela injeção de solução salina antes do pareamento, o tratamento com o antagonista de DAR não seletivo, o haloperidol, bloqueou as preferências do parceiro induzido pelo acasalamento em ambos os sexos [7, 217]. Além disso, o tratamento com baixas doses de apomorfina, um agonista DAR não seletivo, facilitou a formação de preferências do parceiro após apenas 6 horas de coabitação na ausência de acasalamento [7, 217]. Em conjunto, esses achados sugerem que a ativação de DAR é essencial para a formação de preferência de parceiros em ratos-do-mato.

A primeira evidência funcional a implicar DA mesolímbica na formação de preferência de parceiros foi o achado de que o acasalamento aumenta a atividade de DA no NAcc de machos e fêmeas de pradaria [7, 98]. Nas mulheres, por exemplo, os níveis de DA extracelular aumentaram quase 51% acima da linha de base durante o acasalamento [98]. Da mesma forma, os machos acasalados tiveram 33% a mais de turnover DA nesta região em comparação com os machos não acasalados [7]. Evidências diretas para o papel do DA NAcc na formação das preferências dos parceiros vieram de manipulações farmacológicas específicas do local da neurotransmissão DA. A microinjeção de haloperidol no NAcc preveniu a formação de preferências de parceiro induzidas pelo acasalamento, enquanto a microinjeção de apomorfina nesta região facilitou a formação de preferência do parceiro na ausência de acasalamento [7]. Estes efeitos foram específicos do local, uma vez que a manipulação DAR na CP, uma região adjacente ao NAcc que também recebe inervação DAergic das regiões mesencefálicas, não alterou a formação de preferência do parceiro [7].

Expericias adicionais utilizaram agonistas / antagonistas especicos de receptores para demonstrar que D1Rs e D2Rs no NAcc regulam diferencialmente a formao de prefercia de parceiros (Fig 3A e B). Especificamente, a ativação NAcc D2R facilitou, e impediu o bloqueio D2R, a formação de preferência de parceiros em machos e fêmeas de pradaria, indicando que a ativação NAcc D2R é necessária e suficiente para a formação de preferência de parceiro [8, 98]. Em contraste, a ativação do NAcc D1R preveniu a formação de preferência de parceiro induzida por agonista de D2R e maconha em pradarias masculinas, indicando um papel inibitório de NAcc D1Rs neste comportamento [8]. É importante ressaltar que essas manipulações só foram efetivas quando entregues no shell do NAcc, mas não no núcleo, indicando uma regulação sub-regional das preferências dos parceiros dentro do NAcc [8].

 

Figura 3

A dopamina (DA) no nucleus accumbens (NAcc) regula a formação de preferências dos parceiros em ratos da pradaria. (A) Desenho animado ilustra o circuito DA mesolímbico. Células DA-ergicas no projeto da área tegmentar ventral (VTA) para o NAcc e córtex pré-frontal (PFC), ...

A regulação específica de DAR da formação de preferências de parceiros no NAcc foi recentemente examinada em um nível intracelular. D2Rs e D1Rs são ambos receptores 7-transmembrana cujos efeitos intracelulares são mediados por proteínas heterotriméricas de ligação a GTP (proteínas G) (para revisões, ver [163, 166]). Enquanto D2Rs e D1Rs têm efeitos semelhantes em algumas vias de sinalização, eles regulam diferencialmente a cascata de sinalização adenosina cíclica intracelular 3 ′, 5′-monofosfato (cAMP) através da subunidade alfa das proteínas G com as quais interagem [163, 166](Fig 3C). D2Rs ligam-se a proteínas G inibitórias (Gα_i e Gα_o). Quando D2Rs são ativados, a subunidade alfa de Gα_{eu / o} inibe a atividade da adenilato ciclase (AC), levando à inibição da produção de cAMP e à diminuição da atividade da proteína quinase A (PKA) [163, 166]. Os D1Rs, ao contrário, ligam-se às proteínas G estimuladoras (Gα_s e Gα_olf). A ativação de D1R leva a um aumento na atividade de AC, produção de AMPc e ativação de PKA [163, 166]. Como a ativação de D1R e D2R afeta diferencialmente a sinalização de cAMP, tem sido sugerido que esta via de sinalização pode estar subjacente à regulação específica de DAR da formação de preferência de parceiro [9]. Em apoio a essa hipótese, a redução da atividade da PKA dentro da concha do NAcc, mas não do núcleo, facilitou a formação de preferência do parceiro em pragas masculinas, resultado consistente com os efeitos da ativação do D2R [8, 9] (Fig 3D). Além disso, em dois experimentos separados, a ativação de proteínas G estimuladoras e a ativação de PKA no invólucro do NAcc impediram a formação de preferências de parceiros induzidas pelo acasalamento, consistentes com os efeitos da ativação do D1R [8, 9] (Fig 3D). É importante ressaltar que essas manipulações não alteraram o acasalamento ou a duração do contato durante as horas 24 de emparelhamento, sugerindo que o aumento da sinalização de AMPc interfere diretamente na formação da preferência do parceiro. Em conjunto, estas expericias demonstram que a sinalizao intracelular de AMPc no invucro de NAcc regula a formao de prefercia de parceiro e pode estar subjacente aos efeitos especicos de DAR neste comportamento.

5.1. Ativação cerebral associada à agressão seletiva

Uma variedade de regiões cerebrais foi implicada na agressão seletiva. Por exemplo, a exibição desse comportamento foi associada a Fos-ir elevado no MeA, BNST, MPOA, LS e AH (Fig 4A) [99, 224]. Em uma dessas regiões, o AH, foi notada ativação diferencial entre a exposição ao parceiro familiar e um desconhecido desconhecido [99]. Especificamente, machos de pradaria macho que foram emparelhados com uma fêmea por duas semanas (isto é, emparelhados) e foram então expostos a um estranho masculino ou feminino coespecífico tiveram uma densidade significativamente maior de células Fos-ir na AH do que machos pareados reexposta ao parceiro. Curiosamente, os machos expostos a intrusos masculinos ou femininos também tiveram uma densidade significativamente maior de células duplamente marcadas para AVP-ir e Fos-ir nesta região do cérebro do que os machos reexpostos a seus parceiros, sugerindo que AH AVP pode regular a agressão seletiva [99] (Fig 4B).

 

Figura 4

Envolvimento da vasopressina (AVP) e da dopamina (DA) em agressão seletiva em machos da pradaria. (A) A fotomicrografia mostra corpos celulares e fibras AVP-imunorreactivos (AVP-ir) (coloração citoplasmática castanha), coloração Fos-imunorreactiva (Fos-ir) ...

5.2. Regulação do neuropeptídeo de agressão seletiva

Devido ao papel conhecido do AVP em exibições territoriais [79], e as diferenças na distribuição do receptor AVP em regiões do prosencéfalo entre voltes monogâmicos e poligâmicos [123, 225], AVP foi a hipótese de estar envolvido na regulação da agressão seletiva. No primeiro experimento para testar essa hipótese, Winslow et al. (1993) descobriu que a injeção de um antagonista V1aR, mas não do líquido cefalorraquidiano (LCR), no ventrículo lateral durante as horas 24 de acasalamento impediu a exibição subsequente de agressão seletiva induzida por acasalamento em prole masculina. Além disso, a infusão de AVP nos ventrículos laterais induziu a agressão contra um intruso em machos expostos sexualmente ingênuos e não femininos. Manipulações semelhantes do sistema OT não alteraram comportamentos agressivos, indicando que a AVP central, mas não a OT, a neurotransmissão regula a agressão seletiva em pragas masculinas de pradaria.231].

Manipulações específicas do local na AH apoiaram ainda mais essa hipótese [100]. Machos sexualmente ingênuos que receberam infusão de AVP diretamente na HA apresentaram níveis significativamente mais altos de agressão em relação a uma fêmea nova do que os machos tratados com veículo ou com antagonistas de AVX e V1aR, indicando que a neurotransmissão de AVP na HA pode induzir agressão em pragas da pradaria.Fig 4E). Além disso, em ratos machos da pradaria, a liberação de AVP na HA foi significativamente maior em indivíduos expostos a um animal estranho do que aqueles expostos a seus parceiros (Fig 4C). Curiosamente, a magnitude da liberação de AVP nestes animais foi correlacionada positivamente com a sua frequência de agressão e negativamente com a duração da afiliação. Além disso, o bloqueio de V1aRs na AH, mas não em outras regiões do cérebro, impediu a demonstração de agressão seletiva em machos pareados, implicando diretamente AH AVP nesse comportamento (Fig 4E). No mesmo estudo, verificou-se que os machos pareados tinham densidades significativamente maiores de V1aRs, mas não OTRs, na AH do que os machos sexualmente ingênuos (Fig 4D), sugerindo que a experiência de união de pares pode causar alterações neuroplásticas no sistema AH AVP que subjazem ao surgimento de agressão seletiva [100]. Esta hipótese foi apoiada pelo achado de que a superexpressão artificial da V1aR pela transferência gênica mediada por vetores virais, em ratos da pradaria sexualmente ingênuos, aumentava a agressão contra novas fêmeas (Fig 4F)[100]. Tomados em conjunto, estes dados indicam que o AVP na AH desempenha um papel integral na regulação da agressão seletiva em pragas masculinas.

5.3. Regulação DA de agressão seletiva

O DA mesolímbico também tem sido implicado em agressão seletiva, particularmente, a agressão exibida por machos com pares de fêmeas em direção a fêmeas mais estranhas [8]. Em duas experiências separadas, as densidades de DAR nos cérebros de ratazanas macho da pradaria que eram sexualmente ingênuos foram comparadas com a dos machos ou emparelhadas com uma fêmea por 24 horas ou duas semanas (isto é, emparelhadas) [8]. Embora não tenham sido observadas diferenças nas densidades DAR entre homens sexualmente ingênuos e aqueles que acasalaram com uma fêmea por 24 horas, os machos pareados tiveram níveis significativamente mais altos de D1Rs, mas não D2Rs, no NAcc, mas não CP, do que suas sexualmente contrapartes ingênuas (Fig 4G e H). Como duas semanas, mas não 24 horas, de coabitação e acasalamento aumentaram os D1Rs NAcc, estes resultados indicam que essa mudança neuroplástica não é necessária para a formação inicial das preferências dos parceiros - um resultado que é consistente com o D2R, mas não com o D1R. a formação de preferência de parceiros acima mencionada - mas é, em vez disso, indicativa de prolongada experiência sócio-sexual com o parceiro (ou seja, o estabelecimento completo de um vínculo de par) [8]. Curiosamente, este aumento nos níveis de D1R em machos pareados coincide com o surgimento comportamental de agressão ofensiva em direção a uma fêmea estranha (machos que são pareados com uma fêmea por duas semanas mostram agressividade ofensiva robusta em relação a mulheres mais estranhas [8, 99, 100], enquanto que os machos que são sexualmente ingênuos ou autorizados a acasalar com uma fêmea para 24 horas não [224]). Portanto, foi hipotetizado que o aumento dos níveis de D1R no NAcc de machos pareados pode regular a agressão seletiva em direção a fêmeas mais estranhas. O bloqueio farmacológico específico do local de NAcc D1Rs foi usado para testar esta hipótese. Enquanto os machos com dupla ligação tratados com LCR exibiam agressão agressiva contra um intruso feminino, a injeção intra-NAcc de um antagonista D1R aboliu essa agressão (Fig 4I). Tomados em conjunto, estes dados sugerem que a regulação positiva de NAcc D1R pode estar subjacente à importante transição comportamental que ocorre em machos de pradaria à medida que eles progridem do estado de ser sexualmente ingênuo para ser totalmente emparelhados, levando a agressões ofensivas a fêmeas estranhas ea manutenção de o bond do par estabelecido [8]. Em um paralelo interessante a esse achado, a exposição repetida a uma droga comum de abuso, a anfetamina, aumentou a agressão contra os coespecíficos e impediu a formação de preferências dos parceiros [100, 151]. É importante ressaltar que essas mudanças comportamentais coincidiram com uma regulação positiva de D1Rs nos NAcc e V1aRs na AH, indicando que as drogas de abuso podem seqüestrar formas naturais de neuroplasticidade que evoluíram para manter as ligações em pares [100, 151].

6.1. Ativação cerebral associada ao comportamento paterno

Como no estudo de formação de preferência de parceiros e agressão seletiva, os primeiros estudos examinando o comportamento paterno da ratazana usaram Fos-ir para mapear as áreas do cérebro que são ativadas pela exposição dos filhotes e a exibição do comportamento paterno. Após exposição a um filhote conespecífico, machos da pradaria apresentaram maior coloração de Fos-ir em algumas áreas do prosencéfalo incluindo AOB, MeA, BNST, MPOA e LS, implicando o envolvimento dessas regiões no processamento de sinais associados a filhotes e / ou regulação do comportamento paterno [134, 222]. O papel do sistema olfativo e da MeA no comportamento paterno foi confirmado por estudos de lesão em pragas da pradaria. Os homens que receberam bulbectomia bilateral mostraram uma diminuição significativa no comportamento paterno, juntamente com outros comportamentos sociais, em comparação com os homens que receberam uma operação simulada [135]. Além disso, as lesões poupadoras de axônios da MeA diminuíram o comportamento paterno em proles masculinos sem afetar outros comportamentos, como exploração, locomoção e investigação olfativa [133]. Finalmente, diferentemente das pradarias, a exposição dos filhotes não elevou significativamente a marcação de Fos no MeA, BNST, MPOA ou LS de ratos machos, sugerindo ainda a importância dessas regiões do cérebro na regulação do cuidado parental masculino [222].

6.2. Regulação do neuropeptídeo do comportamento paterno

Além desses comportamentos mencionados anteriormente, a AVP central e a OT também foram implicadas em comportamentos parentais, particularmente em mulheres. Injeções de AVP no ventrículo lateral de ratos fêmeas induzem comportamento parental persistente [177]. Além disso, os ratos Long-Evans exibem um comportamento parental superior em comparação com suas variantes mutantes com deficiência de AVP intimamente relacionadas, os ratos Brattleboro [227]. OT, tanto na periferia como no cérebro, também desempenha um papel importante nos comportamentos associados ao cuidado materno, incluindo a contração uterina no parto, a ejeção do leite durante a lactação [87, 211] e a regulação do comportamento materno em mulheres [142, 177]. Como OT e AVP foram, portanto, implicados no comportamento parental em mulheres, e outros comportamentos sociais em homens e mulheres, os pesquisadores começaram a avaliar o papel que esses neuropeptídeos desempenhavam na regulação do comportamento parental masculino.

A primeira evidência para sugerir um papel para estes neuropeptídeos no comportamento paterno foi fornecida por estudos que investigaram a relação entre a experiência paterna e densidade de fibra de AVP-ir ou expressão de ARNm de AVP / OT no cérebro. As ratazanas da pradaria que tinham sido pareadas com uma fêmea durante duas semanas ou eram pais pela primeira vez demonstraram significativamente mais comportamentos paternos e tinham densidades mais baixas de fibras AVP-ir no LS, mas não no MPOA, do que as suas contrapartes sexualmente ingénuas [17, 18]. Curiosamente, esta alteração na densidade de fibras de LS AVP-ir não foi encontrada em pais de ratazanas-que naturalmente mostram pouco ou nenhum comportamento paterno em relação aos filhotes - sugerindo que mudanças na AVP podem realmente desempenhar um papel no comportamento paterno da ratazana-pradaria.17]. A AVP no PVN também foi implicada em comportamentos paternos de ratazanas-pradaria, já que a marcação de mRNA de AVP nesta região foi aumentada em proles masculinos de pradaria que recentemente se tornaram pais, mas não se alterou em pais de ratazanas montanas machos naturalmente não-paternais [226]. Embora pouco se saiba sobre o papel do TO no comportamento paterno em ratos-do-mato, existem algumas evidências de que esse neuropeptídeo pode estar envolvido. Por exemplo, os filhotes de ratazana-pradaria criados apenas por mães receberam menos lambidas / cuidados e amadureceram mais lentamente, em comparação com os filhotes criados por ambos os pais. Na idade adulta, o primeiro apresentou comportamento parental menos dirigido por filhotes e aumentou a expressão de mRNA do OT no hipotálamo do que o último, mas tais efeitos foram notados principalmente em mulheres [4]. Tomados em conjunto, estes dados indicam que AVP e OT em várias regiões do cérebro podem regular o comportamento paterno.

Poucos estudos avaliaram diretamente o significado funcional da AVP central e OT no comportamento paterno. Em um desses estudos, mudanças sutis foram observadas nos comportamentos paternos de homens sexualmente ingênuos após a administração intravenosa de AVP ou OT, enquanto o tratamento combinado de um antagonista de OTR e V1aR afetou os comportamentos paternos de maneira dose-dependente [13]. Em doses baixas (1ng cada), os antagonistas OTR / V1aR tenderam a aumentar a latência da abordagem pup e huddling, enquanto que em altas doses (10ng cada) o comportamento paterno foi significativamente reduzido e a ocorrência de ataques de filhotes foi significativamente aumentada [13]. Embora este estudo demonstre que a AVP central e a OT têm efeitos funcionais no comportamento paterno, mais experimentos são necessários para entender melhor o papel de cada neuropeptídeo em comportamentos paternos específicos e seus locais de ação dentro do cérebro. No único estudo a ser feito até o momento, Wang et al (1994) examinaram os efeitos da manipulação de AVP no LS em quatro dos comportamentos paternos mais comuns, incluindo lamber / limpar, agachar-se / aconchegar, entrar em contato e recuperar filhotes. Machos de pradaria machos sexualmente ingênuos injetados com AVP diretamente no LS gastaram significativamente mais tempo exibindo atividades paternas, especificamente entrando em contato e agachando-se sobre filhotes, do que ratos infestados com soro fisiológico. Estes efeitos foram bloqueados pela pré-injeção de um antagonista de V1aR no LS, sugerindo que o LS AVP é necessário e suficiente na regulação do comportamento paterno [213].

Embora os efeitos específicos da OT no comportamento paterno nunca tenham sido testados, há evidências que sugerem que o OT NAcc pode estar envolvido. Esta evidência decorre de estudos comparativos que demonstram as diferenças de espécies nas densidades NATR OTR que se correlacionam com diferenças de espécies no comportamento paterno [122], a importância da ativação de OTR em outros comportamentos associados à união de pares em homens (por exemplo, formação de preferência de parceiro) [150, 244], e vários estudos documentando um papel dos OTRs NAcc no comportamento parental feminino. Por exemplo, as densidades NATR OTR têm sido relacionadas ao comportamento materno espontâneo em fêmeas adultas de pradaria sexualmente ingênuas. Especificamente, as fêmeas que apresentaram comportamento materno apresentaram maiores densidades de OTRs no NAcc do que as fêmeas que não exibiram comportamentos maternos ou atacaram os filhotes [173]. Correlação positiva semelhante foi observada entre a densidade NATR OTR e o cuidado aloparental em fêmeas jovens de pradaria [172]. Além disso, a densidade de OTR no NAcc tem sido positivamente associada a outros comportamentos afiliativos, incluindo a formação de preferências de parceiros [188]. Embora nunca tenham sido diretamente testados em homens, esses dados indicam o potencial para que o OT NAcc esteja envolvido no comportamento paterno.

6.3. DA regulação do comportamento paterno

Embora uma grande quantidade de pesquisas tenha documentado a importância do DA central nos comportamentos maternos (ver171para revisão), menos estudos investigaram o papel do DA central no comportamento paterno. Embora limitados em número, esses estudos forneceram evidências preliminares convincentes de que a DA também está envolvida no cuidado parental masculino.

No único experimento farmacológico para examinar a regulação DAergic do comportamento paterno em pragas de campo, Lonstein (2002) ilustrou que o bloqueio de DAR tem efeitos diferenciais em aspectos distintos do comportamento paterno (por exemplo, contatando, lambendo e encolhendo sobre filhotes). Especificamente, o bloqueio de DARs com o antagonista de DAR não seletivo, o haloperidol, prejudicou alguns comportamentos paternos - incluindo o contato e lambedura de filhotes - mas melhorou outros, como se aconchegar nos filhotes. Embora o haloperidol interrompa a atividade motora geral em algumas doses [195], os efeitos do haloperidol em alguns comportamentos paternos, especificamente filhote de cachorro, foram observados em doses que não alteraram os escores totais de atividade, indicando que a ativação de DAR tem efeitos primários sobre o comportamento paterno. Portanto, esses dados não apenas demonstram um papel para DA no comportamento paterno, mas também ilustram que a regulação DAergic do comportamento paterno é específica do comportamento [153]. Nenhuma manipulação específica do local foi ainda usada para revelar regiões do cérebro envolvidas na regulação DAergic do comportamento paterno. No entanto, um experimento mapeando a ativação neuronal em resposta aos filhotes ofereceu algumas informações sobre esse assunto. Lembre-se de que o cérebro da ratazana-da-pradaria contém um grupo de células DAergic no pBNST e MeApd que é sexualmente dimórfico - os machos têm mais células DAérgicas nessas áreas do que as fêmeas [168] - e essas células são potencialmente sensíveis a andrógenos e estrogênios [40]. Curiosamente, essas populações de células são ativadas (indicado por Fos / TH duplo-rotulagem) no cérebro da ratazana pradaria macho após as interações com filhotes coespecíficos [168], e pode, portanto, estar envolvido no comportamento paterno.

Embora ainda não tenham sido realizados estudos para este fim, sugere-se que a DA NAcc também possa desempenhar um papel no comportamento paterno. Como descrito anteriormente, o NACC contém terminais e receptores DA densos e o DA NAcc desempenha um papel importante na regulação de outros comportamentos sociais associados à união de pares, incluindo a formação de preferência de parceiros e a agressão seletiva em pragas masculinas [7, 8]. Além disso, o NAcc DA desempenha um papel bem conhecido no comportamento materno em outras espécies de roedores. Em ratos, por exemplo, o DA é liberado no NAcc em resposta aos estímulos dos filhotes [109] e alterações na atividade do DA NAcc no período pós-parto estão correlacionadas com mudanças em uma variedade de comportamentos parentais que vão desde a recuperação de filhotes, amamentação, lambedura / limpeza e memória materna [3]. Pode, portanto, valer a pena investigar futuramente o comportamento parental do sexo masculino para examinar a possibilidade de que o DA NACC desempenhe um papel importante.

Gostaríamos de agradecer a C. Lieberwirth, K. Lei, MM Martin e AS Smith pela leitura crítica do manuscrito. Agradecemos também a AS Smith por suas discussões úteis durante a redação deste manuscrito e por suas contribuições fotográficas. Agradecemos a C. Badland e J. Chalcraft pela ajuda com os números. O financiamento para este trabalho foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde DAF31-25570 para KAY, MHF31-79600 para KLG e MHR01-58616, MHR21-83128, DAR01-19627 e DAK02-23048, para ZW.

¹Embora as larvas de pradaria originárias de Illinois apresentem comportamentos indicativos de uma estratégia de vida monogâmica no campo e apresentem, de forma confiável, comportamentos de união de casais induzidos pelo acasalamento em condições de laboratório, é importante notar que pradarias do Kansas [55, 186] e Tennessee [175, 235] mostram diferenças sutis em alguns aspectos de seu comportamento e fisiologia [185Estas diferenças sustentam a teoria de que uma variedade de condições ecológicas pode influenciar o comportamento animal e estratégias de acasalamento entre populações dentro da mesma espécie.73]. Como resultado dessa variação, os prados do Illinois são mais comumente usados ​​em estudos de laboratório sobre a neurobiologia da ligação de pares. Os dados desses estudos são o foco da revisão atual.

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