Mecanisme neurobiologice de atașament social și de legare a perechilor (2015)

Du-te la:

Abstract

Introducere

Relațiile pe care le formăm cu familia, prietenii și partenerii noștri sunt parte integrantă a organizării și funcției societății umane. Deși complex, aceste legături cuprind procese componente care pot fi investigate pe specii. O excelentă ocazie de a investiga baza neurobiologică a atașamentelor sociale este evoluția independentă a comportamentului de legare a perechilor între taxoni. În timp ce promiscuitatea sexuală este strategia de împerechere dominantă la animale (expuse de 95-97% din mamifere), strategiile de împerechere monogamă socială au evoluat în diverse familii, inclusiv nevertebrate, pești, amfibieni, reptile, păsări și mamifere. Aceste sisteme se caracterizează prin atașamente sociale durabile, adesea pe tot parcursul vieții, ale partenerilor de împerechere, deși nu întotdeauna exclusivitate sexuală. Neurobiologia de bază a acestor legături de perechi este subiectul acestei revizuiri.

Investigarea legării perechilor

Cele mai puternice oportunități de investigare a biologiei comportamentului sunt înrădăcinate în: în primul rând, specii îndepărtate filogenetic care prezintă comportament convergent, în al doilea rând, specii strâns legate care prezintă comportament izbitor de divergent și, în al treilea rând, specii individuale care prezintă niveluri ridicate de variație intraspecifică în comportament. În aceste contexte, abordările comparative pot accelera identificarea factorilor neurobiologici, genetici, de dezvoltare și evoluție care stau la baza comportamentului în cauză [1]. O mare parte din înțelegerea noastră despre neurobiologia legăturilor de perechi a venit din abordări comparative în toate cele trei contexte, în special prin investigații ale prerie dude, Microtus ochrogaster. Neurobiologia lipirii perechilor în prairie voles va fi o primă, dar nu exclusivă, orientare a acestei revizuiri.

Genul Microtus cuprinde multe specii cu diverse organizații sociale. Prairie voles prezintă un comportament social monogamic, precum și îngrijirea bioparentală a puilor, agresiunea selectivă față de străinii de sex opus și comportamentul depresiv după pierderea partenerului [• 2,3]. Prairie voles prezintă, de asemenea, un grad ridicat de variație intraspecifică în aceste comportamente; de exemplu, atât bărbații cât și femeile pot prezenta fenotipuri "rătăcitoare" promiscuite.

Interogarea legării perechilor în laborator a fost inițiată printr-o serie de experimente folosind testul de preferință partener, în care un subiect își poate petrece liber timpul cu partenerul apropiat de împerechere, cu un individ nou receptiv sexual sau izolat într-o zonă "neutră" [4]. Aceste experimente au demonstrat că, după doar orele 24 de co-locuire cu un partener, prairie voles - spre deosebire de muntele promiscuous sau voles de luncă - afiliate preferențial cu partenerul lor. Aceste "preferințe de partener" au devenit o metrică de laborator pentru formarea legăturilor pereche, iar manipularea neurobiologică în cadrul acestei paradigme a identificat caracteristici moleculare unice ale creierului de prairie vole care mediază atașamentul social selectiv.

Neuropeptide sociale în legarea perechilor

Neuropeptidele sociale oxitocina (OT) și vasopresina (AVP) au roluri profund conservate în reglarea comportamentului socio-sexual în taxonul nevertebrat și vertebrate, incluzând oamenii [5]. La mamifere, organizarea neuroanatomică a neuronilor producătoare de VT și AVP și proiecțiile axonale ale acestora în creier sunt în mare parte conservate, în timp ce distribuțiile receptorilor țintă - receptorul oxitocinei (OTR) și receptorul arginin-vasopresin 1a (AVPR1a) atât în ​​interiorul, cât și între specii [6,7]. Evoluția plasticității în aceste sisteme se presupune că a contribuit la diversitatea socialității observate în natură [7-9].

Distribuția OTR și AVPR1a în creierul prairie diferă în mod substanțial de speciile promiscioase asociate strâns, diferențele concentrate în anumite zone de recompensă mezolimbică, incluzând cortexul prefrontal (PFC), nucleus accumbens (NAcc), ventral pallidum (VP) și septul lateral LS) [10]. În blocurile de prairie voles, blocarea OTR sau AVPR1a în aceste zone în timpul coabitării - în special blocarea OTR în blocada NAcc sau PFC sau AVPR1a în LS sau VP - împiedică legarea perechilor [10].

Analiză comparativă a patru Microtine specia a constatat că prairie monogamă și păstăi de pin prezintă o expresie mai mare a expresiei AVPR1a în VP în comparație cu voles promiscuite de munte și luncă, sugerând că expresia crescută a lui AVPR1a în VP poate fi un mecanism care contribuie la evoluția legării perechilor Microtines [10]. În susținerea acestei ipoteze, supraexpresia AVPR1a în VP a voles promiscuous loule induce legarea perechilor, iar knockdown-ul ARN al AVPR1a în VP a prerie voles inhibă legarea perechilor [• 11]. Cu toate acestea, șoarecii monogame și nemonogame de cerb au o exprimare AVPR1a ridicată în VP [12], sugerând că mecanismele multiple contribuie la evoluția strategiilor de împerechere monogame față de rozătoare; totuși, posibilitatea ca expresia expresiei AVPR1a în VP să fie o caracteristică necesară pentru evoluția monogamiei necesită investigații comparative suplimentare.

La fel ca prairie voles, marmoseturile monogame au o densitate OTR înaltă în NAcc, în timp ce maimuțele monogame din cupru titi au crescut AVPR1a în această zonă [13,14 ••]. Analizele țesutului uman au utilizat liganzii promiscuți atât pentru OTR, cât și pentru AVPR1a [15], dar au raportat densități mari în VP [16]. Va fi important să se reanalizeze țesutul uman folosind tehnici mai selective și mai sensibile; cu toate acestea, din cele mai bune cunoștințe, fiecare specie monogamă socială examinată până în prezent a expus expresii OTR și / sau AVPR1a în circuitul NAcc-VP; aceste date încurajează cercetarea în continuare a reglementării neuropeptidice a acestui circuit în evoluția legăturilor sociale.

OT și AVP modulează comportamentul de legare în diferite linii [17]. Blocarea omologilor OTR și AVPR1a în peștii cichlid monogamici reduce comportamentul afiliativ în timpul formării legăturii [18] și livrarea exogenă de VT promovează comportamentul afiliativ față de partenerii conspecifici și umani la câini [19]. Omologul OTR mediază comportamentul de împerechere a perechilor în finchinele de zebră monogame [20,• 21,22]. OT și AVP reglează comportamentul de îmbinare a perechilor în marmoseturi și maimuțe titi din cupru, respectiv [23-25]. Oamenii afișează o serie de comportament de legare a perechilor și OXTR și AVPR1A variantele genei sunt asociate cu starea de relație [26,27]; nivelurile plasmatice ale OT prezic ratele viitoare de succes în relațiile romantice [28]; și în bărbații atașați romantic, OT intranazal mărește activitatea NAcc în timp ce privesc fața unui partener și mărește distanța interpersonală preferată față de femelele necunoscute [29 ••,30].

Sistemul dopolamic mesolimbic în formarea legăturilor perechi

Toate sistemele nervoase se confruntă cu provocarea de a filtra, transforma și actualiza un baraj continuu de informații senzoriale multimodale în asociații învățate care conduc comportamentul adaptiv [8]. eu(VTA), PFC, NAcc, VP și LS - este un sistem neuronal conservat evolutiv care facilitează acest proces prin generarea de motivații pentru a căuta recompensa și pentru a evita aversiunea, și prin atribuirea salience la indicii asociate cu aceste rezultate. Acțiunea dopaminei (DA) în cadrul acestui sistem este critică pentru aceste funcții [31].

Sistemul mezolimbic DA este esențial pentru legarea perechilor. Formarea preferinței partenerului este facilitată de împerechere, ceea ce crește eliberarea DA și cifra de afaceri în NAcc[10]. DO acțiune la unul dintre receptorii țintă, D2R, în NAcc este necesară pentru formarea legăturii [10]. După legare, un al doilea receptor DA, D1R, este reglat în NAcc și este critic pentru întreținerea obligațiunilor prin medierea agresiunii față de străinii de sex opus [32].

D1R crescut: raportul de semnalizare D2R în striatum ventral a fost, de asemenea, implicat în dependența de droguri și abuzul [33]. La șoareci, administrarea repetată de cocaină crește raportul expresiei D1R: D2R în NAcc, iar această reorganizare mediază plasticitatea comportamentală ulterioară. Așa cum am menționat, în prairie voles, legarea perechilor crește raportul expresiei D1R: D2R în NAcc, iar această reorganizare mediază plasticitatea comportamentală ulterioară [32]. Aceste date au contribuit la ipoteza că legăturile pereche reprezintă dependențe sociale între partenerii de împerechere, mediate în parte de organizarea și plasticitatea căilor DA mezolimbice [33]. Studiile efectuate la finchiul zebră și la maimuța titilor cupi au raportat, de asemenea, reorganizarea în zonele de recompensă mesolimbică după formarea legăturii, sugerând că plasticitatea neuronală în aceste căi poate fi o caracteristică evolutivă conservată a legăturilor perechi între specii [34,35].

Procesele componente și alte sisteme în formarea legăturilor perechi

Numeroase procese componente contribuie la corelarea perechilor. Interacțiunea socială inițială depinde de toleranța proximității sociale, abordarea socială și inhibarea comportamentului de evitare / respingere. În timp ce partenerii interacționează, comportamentul afiliativ, recunoașterea socială și sistemele de recompensare contribuie la formarea legăturii. După legare, tamponarea socială, păstrarea partenerului, afectarea negativă în timpul separării și memoria socio-socială facilitează menținerea obligațiunilor.

Microtine speciile variază în ceea ce privește toleranța socială și afilierea, probabil parțial din cauza diferențelor în organizația mesolimbică D1R. În prairie voles, care au niveluri scăzute de bază ale NAcc D1R, reglarea în sus a legăturii induse de NAcc D1R mediază o schimbare drastică a comportamentului față de străinii de sex opus (de la afiliere la evitare / respingere) și NAcc selectiv D1R activare în timpul co-habitării inhibă legarea [10]. În voile din luncă, care au densități NAcc D1R de bază mai mari și sunt mai puțin afiliative, selective NAcc D1R blocadă crește comportamentul afiliativ [10]. În funicile de zebră, activarea sistemelor DA mesolimbice se corelează cu abordarea, evitarea și comportamentul afiliativ în timpul interacțiunii sociale bărbați-femei [36], sugerând că căile mezolimbice DA pot modula toleranța socială și afilierea la specii.

Îmbinarea perechilor depinde, de asemenea, de recunoașterea socială, un proces neuronal care, la șoareci, este bazat pe olfactiv și depinde de semnalizarea OT și AVP. OTR-urile sunt distribuite prin nuclei de procesare olfactiv la rozătoare, în timp ce în primate - în care audiția și viziunea sunt modalități dominante senzoriale - OTR-urile sunt exprimate în zone critice pentru atenția vizuală și auditivă și procesare, sugerând că semnalizarea OT poate modula aspecte ale procesării senzoriale specie, deși modalitățile particulare pot varia [13,14 ••,37]. În concordanță cu această ipoteză, polimorfisme umane în OXTR să prezică capacitatea de recunoaștere a fețelor, sugerând că rolul OT în recunoașterea socială poate fi conservat între rozătoare și oameni, între modalitățile senzoriale [38 ••].

Sistemele neuronale adiționale mediază componente suplimentare ale formării și întreținerii legăturilor. Semnalarea opioidului este importantă în procesul de învățare a recompenselor și reglementează formarea și menținerea legăturilor perechi în prerile voles, probabil prin medierea hedonicii pozitive în timpul formării și hedonicii negative în timpul mențineriie [• 39,40]. Sistemul de factor de eliberare a corticotrofinei (CRF) mediază formarea legăturilor perechi și comportamentul depresiv după separarea / pierderea partenerului [3,41]. Tamponarea socială facilitează menținerea obligațiunilor; în prairie voles, în urma unei experiențe stresante, eliberarea OT în prezența partenerului reduce nivelul de hormoni de stres și comportamentul asemănător cu anxietatea [• 42]. În natură, întreținerea obligațiunilor depinde de retragerea exactă a teritoriului geografic al partenerului. Studiile recente din teren au arătat că densitățile de legare OTR și AVPR1a în zonele de navigație / memorie spațială prezic utilizarea spațiului, strategia de îmbarcare ("rezident" sau "rătăcitor") și succesul reproducerii în prairie voles, posibil prin facilitarea integrării informațiilor sociale de parteneri, de concurenți reproducători și / sau de oportunități de reproducere) în hărți spațiale [43,44,• 45].

Alte forme de atașament social selectiv (de exemplu legăturile materne) necesită multe dintre aceleași substraturi neurale și procese componente - în special OT, DA, CRF, opioide și recunoaștere socială - ca legături selective între colegi[17]. De fapt, se presupune că legarea perechilor de mamifere poate evolua prin recrutarea sistemelor de legare anticorpilor antic evolutiv în timpul interacțiunii socio-sexuale pentru a produce o legătură selectivă cu partenerul de împerechere [46,47].

Experiența și corelarea perechilor

În prairie voles, la fel ca oamenii, mediul social timpuriu poate afecta îmbinarea perechilor adulte [48], un fenomen care poate fi mediat de modificările neuroplastice în sistemele critice pentru legare. În concordanță cu această idee, stimularea timpurie a sistemului receptorului de melanocortină (MCR), care interacționează cu sistemele de neuropeptide și de recompensare, facilitează formarea legăturilor de perechi la vârsta adultă [49]. eun contrast, activarea selectivă a D1R la nou-născuți afectează aderența la adulți [50]. Intrigant, administrarea neonatală cronică a OT intranazal la unele doze a fost dovedită a afecta legătura la adulții prerie masculi preriari [51]; totuși, creșterea expresiei NAcc OTR la femelele pre-pubertale facilitează legarea la adulți [52], și deprivarea paternă la începutul vieții (o manipulare care probabil reduce semnalul OT) afectează legarea în preria adultă și mandarina voles [48,53]. Aceste date încurajează cercetările ulterioare cu privire la rolul experienței timpurii și al semnalizării OT în funcția socială a adulților. Interesant este faptul că blocarea deacetilației histonei în timpul co-locuirii crește expresia NAcc OTR și AVPR1a și facilitează legarea perechilor în prairie voles, sugerând că modificarea epigenetică este un mecanism prin care experiența poate modela sistemele neuronale care modulează comportamentul de legare [54].

La fel ca la om, medicamentele de abuz afectează capacitatea de a forma atașamente sociale în preleiul voles, probabil datorită schimbărilor plastice în circuitele neuronale subiacente. În prairie voles, reglarea amfetaminică indusă de D1R inhibă legarea; și după legare, D1R este upregulată și mediază o scădere a valorii de recompensă a amfetaminelor (intrigant, fenomen care este inversat prin tratamentul OT) [55-57]. Interesant este faptul că consumul voluntar de alcool inhibă legarea la preleiul de sex masculin, dar nu și la femela, iar facilitarea socială și inhibarea consumului de alcool are loc în perechi de același sex, dar nu și bărbați-femei [58,59].

Mulţumiri

Note de subsol

Referințe și lectură recomandată