Источник
Отдел клеточной биологии, Университет Цинциннати, Цинциннати, Огайо, США.
Абстрактные
ЗАДНИЙ ПЛАН:
Невозможность ингибировать поведение, когда они становятся неадекватными, является компонентом нескольких психических заболеваний, а медиальная префронтальная кора (mPFC) была идентифицирована как потенциальный медиатор поведенческого торможения. В текущем исследовании было проведено тестирование, если mPFC участвует в ингибировании сексуального поведения, когда он связан с отвратительными результатами.
МЕТОДЫ:
Использование самцов крыс, эффекты поражений инфралимической и прелимбической областей mPFC на экспрессию сексуального поведения и способность ингибировать спаривание были проверены с использованием парадигмы условного отторжения.
РЕЗУЛЬТАТЫ:
Медиальные префронтальные поражения коры не изменяли проявления сексуального поведения. Напротив, поражение mPFC полностью блокировало приобретение кондитерских средств против секса, а поврежденные животные продолжали спариваться, в отличие от сильного поведенческого ингибирования копуляции у нетронутых мужских животных mPFC, в результате чего продолжалось спаривание только 22% интактных мужских животных. Тем не менее, крысы с mPFC-поражениями могли образовывать условное место, предпочитая сексуальную награду и отторжение условного места для хлорида лития, что указывает на то, что эти поражения не изменяли ассоциативного обучения или чувствительности к хлориду лития.
ВЫВОДЫ:
Текущее исследование показывает, что животные с поражениями мПФК, вероятно, способны формировать ассоциации с негативными последствиями своего поведения, но не обладают способностью подавлять поиск сексуального вознаграждения перед лицом негативных последствий. Эти данные могут способствовать лучшему пониманию общей патологии, лежащей в основе расстройств контроля над побуждениями, поскольку компульсивное сексуальное поведение имеет высокую распространенность коморбидности с психическими расстройствами и болезнью Паркинсона.
ВВЕДЕНИЕ
Медиальная префронтальная кора (mPFC) участвует во многих функциях высшей функции нервной системы млекопитающих, включая регуляцию эмоционального возбуждения, тревожноподобного поведения, а также гибкость поведения и принятие решений (1–5). Предполагается, что принятие решений на основе вознаграждения контролируется нейронной схемой, состоящей из mPFC, миндалины и стриатума (6), в котором mPFC действует как «сверху вниз» контроллер этого процесса (7,8). Главной особенностью принятия решений на основе вознаграждения является способность отслеживать отношения «ответ-результат» с течением времени (9). Таким образом, когда последствия, связанные с поведенческим действием, становятся неблагоприятными, частота этих действий уменьшается. Это приводит к положительной поведенческой адаптации, и этот ответ зависит от неповрежденной функции mPFC (8, 10). Неспособность изменить поведенческие действия, когда они приводят к неблагоприятным последствиям, является симптомом, общим для различных зависимых расстройств (11–15).
Сексуальное поведение грызунов - это естественное поведение, основанное на вознаграждениях, в котором отслеживаются отношения «результат-результат» для достижения цели совокупления (16). Однако самцы крыс воздерживаются от копуляции, когда сексуальное поведение сочетается с аверсивным стимулом хлорида лития (LiCl, 17, 18). Активность mPFC коррелирует с мужским сексуальным поведением у грызунов (19–25) и людей (26). Однако точная роль mPFC в сексуальном поведении остается неясной. Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы охарактеризовать влияние повреждений mPFC на экспрессию сексуального поведения и на приобретение поведенческого ингибирования по отношению к сексуальному поведению у крыс с использованием модели условного отторжения. Побочные действия включали инфралимические (IL) и предлимбические (PL) ядра mPFC, поскольку, как было показано, эти субрегионы выступают в области мозга, вовлеченные в регуляцию сексуального поведения (20). Результаты этого исследования показывают, что интактная функция mPFC не требуется для нормальной экспрессии сексуального поведения. Вместо этого результаты подтверждают гипотезу о том, что mPFC регулирует выполнение поведенческого запрета на сексуальное поведение, как только это поведение связано с отвратительными результатами.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Животные
Взрослый самца (250-260 грамм) Крысы Sprague Dawley, полученные из лабораторий Harlan (Indianapolis), размещались индивидуально в искусственно освещенной комнате на обратном свете / темном цикле (12: 12 h, выключается при 10 AM) при температуре 72 ° F. Еда и вода были доступны в любое время. Овариэктомированный, эстроген (sc-силаксическая капсула с бензоатом 5% 17-бета-эстрадиола) и прогестерон (sc-инъекция 500 мкг в 0.1 мл кунжутного масла), загрунтованные самки крыс Sprague Dawley (210-225 граммов) использовали во всех тестах спаривания, которые началось через четыре часа после наступления темного периода, и поведение проводилось в прямоугольной клетке для тестирования плексигласа (60 × 45 × 50 см) под тусклым красным освещением. Все процедуры были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных Университета Цинциннати, Комитетом по уходу за животными Университета Западного Онтарио и соответствовали руководящим принципам NIH и CCAC, связанным с позвоночными животными в исследованиях.
Лечение хирургии
Животных анестезировали дозой 1-мл / кг (87 мг / кг кетамина и 13 мг / кг ксилазина). Животные помещались в стереотаксический аппарат (инструменты Копфа, Туджунга, Калифорния, США), был сделан разрез, чтобы обнажить череп, и отверстия были просверлены над местами инъекций с использованием дриммел-дрели (Дреммель, США). Иботениновую кислоту (0.25μl, 2% в PBS) вводили в двухстороннем порядке с использованием двух инъекций в разных дорсовентральных координатах, каждый через минутный период 1.5 с использованием 5 мкл гамильтонового шприца в следующих координатах относительно Bregma (с черепом горизонтально горизонтально): для PL и IL поражения: AP = 2.9, ML = 0.6, DV = -5.0 и -2.5. Шейные поражения проводились с использованием тех же методов, но с использованием инъекций на транспортном средстве (PBS). Всех животных разрешалось восстанавливать за 7-10 дней до поведенческого тестирования.
Проект
Выражение сексуального поведения
Повреждения PL и IL выполнялись у животных, которые были сексуально наивны до операции. После выздоровления животным разрешалось спариваться один раз в неделю до проявления одной эякуляции, в течение четырех последовательных недель после операции. Различия в сексуальных параметрах (например, латентности для монтирования, интромации, эякуляции, количества вершин и интродукций) в каждом эксперименте были проанализированы с использованием одностороннего ANOVA с хирургией поражения в качестве фактора. Последовательные сравнения проводились с использованием тестов FISH PLSD, все с уровнями значимости 5%.
Эксперименты с повышенным лабиринтом
Животных с поражениями или фиктивным лечением тестировали на лавине с повышенным плюсом (EPM). Этот тест проводили через пять недель после операции и через неделю после последнего сеанса спаривания. EPM был сделан из прозрачного оргстекла и состоял из четырех плеч одинаковой длины, простирающихся от центральной арены, которая составляла форму знака плюс. Два оружия лабиринта были открыты для внешней среды, а два других лабиринта были закрыты темными выходами (высотой 40cm), которые простирались по всей длине руки. Границы между средней областью и руками были определены белыми полосками на руках, расположенными 12cm от середины лабиринта. Испытания EPM проводились при тусклом освещении, 1-4 часов после наступления темного периода. Различия между обманутыми и пораженными животными определялись с использованием t-тестов студентов с уровнем значимости 5%.
Условное сексуальное отвращение
Самцов крыс подвергали трем сеансам спаривания, чтобы получить сексуальный опыт перед поражением или ложной хирургией. Животные, которые проявляли эякуляцию во время по крайней мере двух из трех дооперационных спариваний, были включены в это исследование и случайным образом делились на четыре экспериментальные группы: Sham-LiCl, Lesion-LiCl, Sham-Saline и Lesion-Saline. Повреждения или фиктивные операции были выполнены через 3 дней после последней тренировки. Животным разрешалось восстанавливаться в течение одной недели после операций, прежде чем начались сеансы кондиционирования. Во время сеансов кондиционирования половина обманутых и пораженных самцов принимала LiCl сразу после спаривания (Sham-LiCl и Lesion-LiCl), в то время как другая половина обманутых и пораженных мужчин служила контролем и получала физиологический раствор сразу после спаривания (Sham-Saline и Lesion-Saline). В день суточного 1 животным разрешалось спариваться с одной эякуляцией и вводили в течение одной минуты после эякуляции дозой 20ml / кг либо 0.15M LiCl, либо физиологическим раствором, а затем помещали обратно в свои домашние клетки. Утром в день 2 для кондиционирования все самцы взвешивали, а физиологические кондиционированные животные получали 20ml / кг дозу 0.15M LiCl, тогда как кондиционированные животные LiCl вводили эквивалентную дозу физиологического раствора. Эта парадигма повторялась в течение двадцати дней подряд в течение десяти полных сессий по обучению. Параметры сексуального поведения регистрировались во время каждого испытания. Различия в процентах животных, которые отображали монтировки и интродукции, или эякуляции были проанализированы для каждого исследования с использованием анализа Чи-Квадрата с уровнем значимости 5%. Так как никаких различий между группами Sham-Saline и Lesion-Saline не обнаружено ни по одному из параметров, эти две группы были объединены для статистического анализа (n = 9) и сравнивались либо с группой Lesion-LiCl, либо с группой Sham-LiCl.
Предпочтение условного места
У сексуально наивных животных была проведена операция по поражению, как описано выше, и им было позволено выздороветь в течение одной недели до поведенческого тестирования. Все поведенческие испытания начали 4 часов после наступления темного периода. Устройство для установки условного места было разделено на три камеры с нейтральной центральной камерой. На одной стороне камеры были белые стены и решетчатый пол, а другая сторона была черной с стержнями из нержавеющей стали в качестве напольного покрытия, центральная камера была серой с полами из плексигласа (Med Associates, St. Albans, VT). Во-первых, предварительный тест проводили для установления естественного предпочтения для каждого человека до начала кондиционирования, все животные помещались в центральную камеру со свободным доступом ко всем камерам в течение пятнадцати минут и регистрировали общее время, проведенное в каждой камере. На следующий день, т.е. день кондиционирования 1, самцы спаривались с одной эякуляцией в своей домашней клетке, после чего их сразу же помещали в первоначально не предпочтительную камеру в течение тридцати минут без доступа к другим камерам или помещали в их первоначально предпочтительную камеру для тридцать минут без предварительного сексуального поведения. Во второй день лечения мужчины получали обратное лечение. Эта парадигма кондиционирования была повторена еще раз. На следующий день был проведен посттест, который был процедурно идентичен предтесту. Два отдельных значения были использованы для определения того, были ли животные, подвергшиеся воздействию МПФК, сформированным условным местом, предпочтительным для пола. Первый балл был оценкой разницы, определяемой как разница между временем, проведенным в первоначально предпочтительной камере, и временем, проведенным в первоначально не предпочтительной камере. Оценка предпочтения определяли как время, проведенное в первоначально не предпочтительной камере, деленное на время, проведенное в первоначально не предпочтительной камере, плюс время, затраченное в первоначально предпочтительной камере. Оценки предпочтений и различий сравнивались для каждого животного между предтестом и пост-тестированием с использованием парных t-тестов ученика с уровнями значимости 5%. Предыдущие исследования показали, что спаривание приводит к устойчивому условному предпочтению места, используя эту парадигму, и что контроль лечения не приводит к изменениям предпочтений (27–29).
Условное отвращение к месту
У сексуально наивных животных претерпевали травмы или фиктивные операции, как описано выше, и им разрешалось восстанавливаться в течение одной недели до поведенческого тестирования. Все поведенческие испытания начали 4 часов после начала светового периода. Используя описанное выше устройство CPP, LiCl или физиологические инъекции соединяли с первоначально предпочтительной или неулучшаемой камерой, соответственно, в течение двух кондиционных испытаний сбалансированным образом. Были проведены предварительные и пост-тесты и проанализированы данные, как описано выше, с использованием парных t-тестов ученика с уровнями значимости 5%.
Проверка повреждений
Для проверки на поражение животных перфузировали транскрипционно с помощью 4% параформальдегида, а мозг разделяли (коронально). Разделы были и иммунопрофилированы для нейронного маркера NeuN с использованием первичной антисыворотки в инкубационном растворе, распознающем NeuN (моноклональная антинейновая антисыворотка, 1: 10,000, Chemicon) и стандартные методы иммунопероксидазы (19). Расположение и размер ibotenic повреждений определяли, анализируя область в смежных секциях mPFC, лишенных NeuN-нейронного окрашивания. Поражения mPFC обычно простираются от AP + 4.85 до + 1.70 относительно bregma (Рисунок 1A-C). Поражения считались полными, если 100% IL и 80% PL были уничтожены, и в статистические анализы были включены только животные с полными поражениями (эксперимент по поведению пола, поражение n = 11, sham n = 12, эксперимент EPM, поражение n = 5, sham n = 4, условный эксперимент по отклонению от пола, фиктивный солевой раствор n = 4, sham-LiCl n = 9, поражение-солевое n = 5, поражение-LiCl n = 12; эксперимент с условным помещением, поражение n = 5 , условный эксперимент по отклонению места, sham n = 12, поражение n = 9).
Рисунок 1
РЕЗУЛЬТАТЫ
Сексуальное поведение
Повреждения PL / IL не влияли на какой-либо сексуальный параметр, испытанный у мужчин, которые были сексуально наивны до операции (Рисунок 1D-F). В согласии, никакое влияние PL / IL-повреждений на сексуальное поведение не было обнаружено у мужчин с сексуальным опытом, включенных в эксперимент условного отторжения от секса, во время первого исследования, следовательно, до спаривания LiCl с сексуальным поведением (Таблица 1). Следовательно, поражения PL / IL не влияли на сексуальное поведение, не зависящее от сексуального опыта.
Таблица 1
Повышенный лабиринт плюс
В соответствии с предыдущими докладами (27–29), самцы крыс с поражениями mPFC мужчины показали больше записей в открытые плечи EPM по сравнению с контролем (Рисунок 1G), предполагая, что функция mPFC имеет решающее значение для ситуаций, требующих оценки риска.
Успокойное сексуальное отвращение
Влияние кондиционирования LiCl на сексуальное поведение
Кондиционирование LiCl приводило к значительному уменьшению процентных долей фиктивных мужчин, которые отображали монтировки, интромиссии или эякуляцию по сравнению с контрольно-контрольным солевым раствором (Рисунок 2A-B). Однако поражение mPFC полностью блокировало ингибирование, вызванное кондиционированием LiCl. Анализ хи-квадрат показал значительные различия между группами, обнаруженными в процентах животных, которые отображали горы (Рисунок 2A), интромиссии (не показаны, данные, идентичные Рисунок 2A) или эякуляции (Рисунок 2B). В частности, процентное соотношение мужчин, у которых наблюдалось увеличение, введение или эякуляция, было значительно ниже в группе Sham-LiCl по сравнению с контрольными животными, обработанными Saline (Sham and Lesion), что указывает на разрушающий эффект кондиционирования LiCl при копуляции у животных Sham. Напротив, никакого эффекта образования LiCl не наблюдалось у самцов Lesion-LiCl (Рисунки 2A-B). Таким образом, функция mPFC имеет решающее значение для приобретения условного торможения сексуального поведения. Однако возможно, что поражения PL / IL ослабляют ассоциативное обучение, связанное с сексуальным вознаграждением, поэтому в отдельном исследовании были испытаны эффекты PL / IL-повреждений на приобретение условного места для сексуального вознаграждения.
Рисунок 2
Предпочтение условного места и отвращение
Крысы с поражением mPFC отображали нормальное ассоциативное изучение контекстуальных сигналов в сочетании с сексуальным вознаграждением, о чем свидетельствует увеличенный балл разницы и показатель предпочтения во время пост-теста (Рисунок 3A-B). Более того, поражения не влияли на ассоциативное изучение контекстных сигналов с вызванным LiCl недомоганием, что указывалось на значительном уменьшении разницы и оценок предпочтений во время пост-теста (Рисунок 3C-D).
Рисунок 3
ОБСУЖДЕНИЕ
В этом исследовании мы сообщаем, что поражения областей IL и PL mPFC не влияют на выражение сексуального поведения, а также приобретение условного места предпочтения сексуальной награды. Вместо этого поражения препятствуют приобретению условного отвращения к сексу. Эти результаты дают функциональные доказательства гипотезы о том, что способность адаптировать поведенческие изменения регулируется субрегионами IL и PL mPFC.
Предыдущие данные из нашей лаборатории показали, что нейроны mPFC активируются во время сексуального поведения у самцов крыс (20). Однако крысы, пораженные mPFC, в этом исследовании неотличимы от крыс-контрольных крыс в любом анализируемом параметре сексуального поведения. В соответствии с предыдущими докладами (30, 32) Повреждения mPFC вызывали анксиолитические эффекты, оцениваемые по эффективности на лабирине с повышенным плюсом, что свидетельствует о том, что наш протокол о поражении эффективен. Таким образом, текущие результаты предполагают, что активация IL и PL-подразделений внутри mPFC во время полового поведения не является необходимой для нормального выражения сексуального поведения. Напротив, предыдущее исследование, проведенное Agmo и коллегами, показало, что поражение передней области челюсти (ACA) увеличивало латентность подъема и затухания и уменьшало процент самцов, которые совокуплялись (25). Поэтому возможно, что ACA играет определенную роль в выполнении сексуального поведения, тогда как области IL и PL опосредуют ингибирование поведения, когда-то связанное с отвратительными результатами.
Хотя сообщается, что повреждения mPFC нарушают различные формы консолидации памяти (33, 34), последствия mPFC-повреждений при поведенческом торможении, описанные здесь, не могут быть отнесены к дефициту обучения. В отдельном наборе экспериментов mPFC пораженные мужчины были опробованы на способность устанавливать условное место предпочтения к половому поведению. Связанное с наградами ассоциативное обучение оставалось неповрежденным у животных, пораженных mPFC, поскольку эти мужчины смогли сформировать условное место, предпочитая сексуальную награду в парной палате. Этот вывод согласуется с предыдущими исследованиями, изучающими роль PL или полного mPFC для приобретения CPP, индуцированного психостимулятором (35, 36). Более того, ассоциативное обучение для аверсивного стимула LiCl не влияло на повреждения mPFC, что согласуется с предыдущими сообщениями о том, что поражения PFC не препятствовали приобретению условного вкусового отвращения (34). В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что ранее наблюдаемая активация подразделений PL / IL внутри mPFC (20) не нужны для приобретения ассоциативного обучения, связанного с вознаграждением, однако необходимы для правильного использования этой информации в том, что касается выполнения поведенческого контроля. Это понятие согласуется с существующим утверждением о том, что интактная функция IL необходима для обследования и воздействия на тормозные и возбуждающие входы, которые передают информацию о непредвиденных авариях вознаграждения (37). Кроме того, животные с PL (35) или IL (8, 37, 38), демонстрируют нормальное угасание, несмотря на невозможность использовать эту информацию для принятия целевых решений.
В заключение, текущее исследование показывает, что животные с mPFC-поражениями, вероятно, способны образовывать ассоциации с отвратительными результатами своего поведения, но не обладают способностью подавлять поиск сексуальной награды перед лицом аверсивных последствий. У людей сексуальное возбуждение представляет собой сложный опыт, при котором обработка когнитивно-эмоциональной информации помогает определить, достаточны ли гедонические свойства конкретного стимула, чтобы действовать как сексуальный стимул (39). Нынешние данные свидетельствуют о том, что дисфункция mPFC может способствовать сексуальному риску или к принудительному поиску сексуального поведения. Кроме того, дисфункция mPFC связана с несколькими психическими расстройствами (13, 40), предполагая, что дисфункция mPFC может быть основной патологией, которая разделяется с другими расстройствами, и что компульсивное сексуальное поведение может быть связано с другими расстройствами. Действительно, у людей гиперсексуальность или компульсивное сексуальное поведение, как сообщается, имеют высокую распространенность сопутствующих заболеваний в психиатрических условиях (включая злоупотребление психоактивными веществами, беспокойство и расстройства настроения) (41) и приблизительно 10% распространенность болезни Паркинсона вместе с навязчивой покупкой, азартными играми и едой (42–44).
Сноски
Отказ от ответственности издателя: Это файл PDF из неотредактированной рукописи, который был принят для публикации. В качестве сервиса для наших клиентов мы предоставляем эту раннюю версию рукописи. Рукопись будет подвергаться копированию, набору и обзору полученного доказательства до его публикации в его окончательной форме. Обратите внимание, что во время производственного процесса могут быть обнаружены ошибки, которые могут повлиять на содержимое, и все юридические заявления об отказе от ответственности, которые применяются к журналу.
;