Journal of Neuroscience, 15 Mars 2001, 21(6): 2123-2130;
+ Författaranslutningar
Abstrakt
Dopaminöverföring i kärnan accumbens kan aktiveras av droger, stress eller motiverade beteenden, och upprepad exponering för dessa stimuli kan sensibilisera detta dopaminrespons. Syftet med denna studie var att bestämma huruvida kvinnligt sexuellt beteende aktiverar nukleinsubstansens neuroner och huruvida tidigare sexuell upplevelse överkänsliggör neuronal respons i kärnan accumbens till amfetamin. Med användning av immunocytokemisk märkning undersöktes c-Fos-uttryck i olika subregioner (skal vs kärna vid rostral-, mitten- och caudala nivåer) hos nukleinsymbolerna hos kvinnliga hamstrar som hade varierande mängder av sexuell erfarenhet. Kvinna hamstrar, ges antingen 6 veckor av sexuell erfarenhet eller återstående sexuellt naiva, testades för sexuellt beteende genom exponering för vuxna manliga hamstrar. Tidigare sexuell erfarenhet ökade c-Fos-märkning på rostral- och caudala nivåer men inte i mellannivåerna i kärnans accumbens. Testning för sexuellt beteende ökade märkning i kärnan, men inte skalet, av kärnan accumbens. För att validera det kvinnliga sexuella beteendet kan sensibiliseras neuroner i den mesolimbiska dopaminvägen, jämfördes de lokomotoriska svaren hos sexuellt erfarna och sexuellt naiva kvinnor till en amfetamininjektion. Amfetamin ökade allmän lokomotorisk aktivitet hos alla honor. Men sexuellt erfarna djur svarade tidigare på amfetamin än sexuellt naiva djur. Dessa data indikerar att kvinnligt sexuellt beteende kan aktivera neuroner i kärnan accumbens och att sexuell erfarenhet kan kors-sensibilisera neuronala svar på amfetamin. Dessutom ger dessa resultat ytterligare bevis för funktionella skillnader mellan skalet och kärnan i kärnans accumbens och över dess anteroposterioraxel.
- kvinnligt sexuellt beteende
- kärnan accumbens
- skal
- kärna
- c-Fos
- sensibilisering
- korssensibilisering
- amfetamin
Beskrivning
Dopaminneuroner med ursprung i midtergående ventral-tegmentalområdet och utskjutande till olika förekärnkärnor, inkluderande kärnblocken, ingår i mesolimbic dopaminsystemet. Det har föreslagits att detta dopaminsystem är viktigt för reglering av aptitligt beteende (Mitchell och Gratton, 1994; Salamon, 1994, 1996; Ikemoto och Panksepp, 1999), såväl som självbehandling av missbruksmissbruk (Pierre och Vezina, 1998;Koob, 1999; Lorrain et al., 1999; McKinzie et al., 1999; Peoples et al., 1999; Bradberry et al., 2000). Systemisk administrering av olika droger av missbruk (t.ex. kokain, amfetamin och heroin) aktiverar dopaminvägar (Pontieri et al., 1995; Nisell et al., 1997; Pierce och Kalivas, 1997a; Tanda et al., 1997; Tanda och Di Chiara, 1998; Barrot et al., 1999; Cadoni och Di Chiara, 1999) och upprepad exponering för dessa farmakologiska medel kan sensibilisera dessa dopaminreaktiva neuroner (Robinson et al., 1988; Kalivas et al., 1992; Kalivas och Duffy, 1993; Pierce och Kalivas, 1995; Kuczenski et al., 1997; Nisell et al., 1997; Birrell och Balfour, 1998; Heidbreder och Feldon, 1998; Cadoni och Di Chiara, 1999; Cadoni et al., 2000). Forskning har visat att kärnan accumbens också svarar på vissa egenskaper som är förknippade med parning. Extracellulära dopaminnivåer i kärnan accumbens ökar under sexuella interaktioner hos kvinnliga råttor (Mermelstein och Becker, 1995; Pfaus et al., 1995) och hamstrar (Meisel et al., 1993; Kohlert et al., 1997; Kohlert och Meisel, 1999). I likhet med upprepad administrering av läkemedel ökar också flera sexuella beteendestest ökningarna i nukleinsuccens dopaminnivåer, vilket tyder på att sexuell erfarenhet kan sensibilisera neuroner i dopaminvägen (Kohlert och Meisel, 1999).
Kärnan accumbens består av många anatomiskt distinkta subregioner, vars mest kända är skalet och kärnan. Anatomiska anslutningar av skalet och kärnan divergerar, vilket tyder på att dessa två delregioner reglerar olika funktioner (Crawley et al., 1985a,b; Heimer et al., 1991; Zahm och Brog, 1992; Brog et al., 1993;Kalivas och Duffy, 1995; Maldonado-Irizarry et al., 1995; Pierce och Kalivas, 1995; Pontieri et al., 1995; Broening et al., 1997; Heimer et al., 1997; Kelley et al., 1997; Stratford och Kelley, 1997; Heidbreder och Feldon, 1998; Lanca et al., 1998; Bassareo och Di Chiara, 1999; Di Chiara et al., 1999b; Groenewegen et al., 1999; Kelley, 1999; McKinzie et al., 1999; Zahm, 1999; Brun och Molliver, 2000). Eftersom kärnan accumbens är en heterogen kärna, är det inte klart huruvida svaren på kvinnligt sexuellt beteende är lokaliserade till specifika subregioner av kärnans accumbens eller spridning genom hela kärnan. Tekniker som tidigare använts för att svara på denna fråga (t.ex. mikrodialys) är inte spatialkänsliga nog för att utforska den funktionella heterogeniteten hos accumbens. I motsats härtill tillhandahåller immuncytokemisk bearbetning för c-Fos-proteinet ett förfarande för undersökning av diskret cellulär aktivering mellan underregioner av nukleinsymbolerna. Således var det första syftet med detta experiment att bestämma huruvida cellulär aktivering efter kvinnligt sexuellt beteende är lokaliserat till specifika delregioner av kärnans accumbens.
En intressant egenskap hos dessa dopaminvägar är kors-sensibilisering. Med andra ord uppvisar de dopaminneuroner som tidigare sensibiliserats för ett läkemedel sensibiliserade svar på ett annat läkemedel som ges för första gången (Cunningham och Kelley, 1992; Pierce och Kalivas, 1997a; Birrell och Balfour, 1998; Taylor och Horger, 1999). Förutom kors-sensibilisering bland droger har flera studier rapporterat kors-sensibilisering mellan upprepade exponeringar mot farmakologiska medel och naturligt motiverade beteenden (Mitchell och Stewart, 1990a,b; Tidey och Miczek, 1997; Fiorino och Phillips, 1999). Därför undersökte vi om sexuellt erfarna och sexuellt naiva djur skulle reagera annorlunda på en ny stimulans som är känd för att aktivera dopaminvägar (dvs kors-sensibilisering), såsom amfetamin. Om kvinnligt sexuellt beteende sensibiliserar dopaminvägar, bör sexuellt erfarna honor visa ett ökat beteenderespons på en enda injektion av amfetamin.
MATERIAL OCH METODER
Allmänna metoder
Djur. Manliga och kvinnliga syriska hamstrar levererades från Charles River Laboratories (Kingston, NY) vid ~60 d i åldern. Honorna hölls individuellt, och manliga stimulusdjur hölls i grupper om tre eller fyra i plastburar (50.8 × 40.6 × 20.3 cm). Djurkolonierummet behölls vid konstant temperatur (22 ° C) med lamporna avstängda mellan 1: 30 och 11: 30 PM (14 / 10 hr ljus / mörk cykel). Mat och vatten var tillgängliga AD libitum.
Förfarandena som används i detta experiment är i överensstämmelse med National Institutes of Health Riktlinjer för vård och användning av laboratoriedjur och har godkänts av Purdue Animal Care and Use Committee.
Sexuell erfarenhet. Cirka 1-veckan efter att kvinnorna anlände till laboratoriet, var de ovariektomiserad bilateralt under narkotikapastobarbital (Nembutal) anestesi (8.5 mg per 100 gm kroppsvikt, ip). Efter ovariectomy uppdelades kvinnorna initialt i två grupper. En grupp honor fick 6 veckor av sexuell erfarenhet med en stimulus man; Den andra gruppen förblev sexuellt naiv. Samtliga honor var hormonellt primerade en gång i veckan under 6-veckan. Vid både 48 och 24 timmar före den sexuella erfarenheten injicerades honorarna subkutant med 10 μg östradiolbensoat i 0.1 ml bomullsfröolja. På erfarenhetstiden fick honorna 500 μg progesteron i 0.1 ml bomullsfröolja (subkutan injektion). Kvinnor som inte får sexuell erfarenhet injicerades med hormonregimen och stannade kvar i sina hemburar i koloninrummet. Vid 4-5 tim efter administrering av progesteron placerades en vuxen manlig hamster som hade fått sexuell erfarenhet genom användning i andra sexuella beteendestudier i den experimentella kvinnans hembag. Ordern på burar som innehöll männen roterades varje vecka för att minimera sannolikheten för att en enskild man och kvinna parades mer än en gång under 6-veckorna med sexuell erfarenhet.
Immunocytokemi. Kvinnliga hamstrar, dödade med en överdos av natriumpentobarbital, perfusionerades intrakardiellt med en 25 mm PBS-lösning, pH 7.5, för 2 min (flödeshastighet, 25 ml / min) följt av 4% paraformaldehyd i PBS för 20 min. Hjärnor postfixerades för 2h i paraformaldehyden och lagrades i 10% sackaros PBS över natten vid 4 ° C.
Seriekoronal 40 μm frusna sektioner togs genom hela kärnans accumbens. Efter att 3 10 min sköljt i PBS inkuberades sektioner i antingen primär antikropp mot c-Fos (1: 6000 i PBS med 0.3% Triton X-100; Santa Cruz-bioteknik, Santa Cruz, CA) eller i primär antikropp mot kalbindin-D (28 kDa) (1: 6000 i PBS med 0.3% Triton X-100; Chemicon International, Temecula, CA) vid 4 ° C för 48 hr. Både c-Fos- och kalbindin-D-sektionerna inkuberades sedan för 45 min vid rumstemperatur i biotinylerad anti-kanin-IgG sekundär antikropp (1: 200 i PBS, Elite Vectastain ABC-kit, Vector Laboratories, Burlingame, CA) följt av en inkubation med ett avidin-biotin pepparrotsperoxidaskomplex (1: 50 i PBS, Elite Vectastain ABC-kit) för 45 min vid rumstemperatur, med tre 10 minsköljningar i PBS före varje inkubation. Efter två sköljningar i PBS och en 10 min sköljning i 0.1 m Tris-buffert, pH 7.6, c-Fos- och kalbindin-D-sektionerna inkuberades för 5 respektive 10 min i 0.08% diaminobensidin (DAB) (Aldrich, Milwaukee, WI) i Tris-buffert innehållande 0.003% väteperoxid och 0.015% nickelklorid. Alla sektioner sköljdes igen i Tris-buffert och avjoniserat vatten och monterades sedan på krom-alunbelagda glidbanor. Skivorna torkades, dehydratiserades, rensades och täcktes med Permount (Fisher Scientific, Pittsburgh, PA).
Mikroskopisk analys. Den neurala vävnaden färgad för kalbindin-D, som avgränsar skalet och kärnan i kärnans accumbens (Jongen-Relo et al., 1994a; Johnson och Wood, 1999) användes för att identifiera en sektion vardera vid rostral-, mitten- och caudal-nivån av dorsalkärnans accumbens. Sektioner från kärnan accumbens vid rostral, mitten och caudala nivåer färgade för kalbindin visas i Figur 1 VÄXELSTRÖM. Det har rapporterats att det finns mindre distinkt skillnader mellan kärnan och skalet i calbindin-D-immunreaktivitet i den syriska hamstern jämfört med råttan, men färgning för denna peptid är fortfarande i stånd att avgränsa subregionerna av nukleinsymbolerna (Johnson och Wood, 1999). En låda som omfattar en samplingsregion av 0.1 mm2 (0.2 × 0.5 mm) placerades över dorsalskalet och kärnan i kärnan accumbens för varje sektion. En bild av varje sektion trycktes på transparensfilm och bilderna överfördes sedan på motsvarande c-Fos sektioner för varje djur, vilket säkerställde att lådan placerades i samma position för alla djur. Figur 1, D och E, illustrerar en caudal sektion från ett djur som fick 6 veckor av sexuell erfarenhet och testades för sexuellt beteende. Lådan placerades i kärnan av den caudala kärnan accumbens i figur 1 Doch i skalet av de caudala accumbensna i figuren1 E. En låda med samma dimensioner placerades i samma vävnadssektion i den mediala cingulära cortexen och över den mediala och laterala ryggkaudatkärnan vid var och en av de tre nivåerna som samplats för kärnan. Eftersom vi antog att det kunde finnas rostral – kaudala variationer i effekterna av parning på c-Fos, analyserades endast en sektion per nivå för att öka den anatomiska precisionen i vårt prov. Antalet c-Fos-immunreaktiva celler i varje utvalt område räknades med hjälp av en videokamera ansluten till ett datoriserat bildanalyssystem (BioQuant MegM; R & M Biometrics, Nashville, TN).
Nucleus accumbens vävnadssnitt färgade för calbindin-D och c-Fos. VÄXELSTRÖM är sektioner från rostralen (A), mitten (B) och caudal (C) kärnan accumbens färgade (mittlinjen är vänster) för kalbindin, som illustrerar uppdelningen mellan skal- och kärndelregionerna (asterisker). Det finns 320 μm mellan rostral och mellansektionerna och 240 μm mellan mitten och caudala sektioner. Bottenbilderna (D, E) är exempel på c-Fos-färgning från den kaudala kärnan (D) och skal (E) av kärnan accumbens (midline is höger) av en sexuellt erfaren kvinna som dödades efter ett sexuellt beteendeprov. Derektangel illustrerar provtagningsområdet (0.2 × 0.5 mm).
Experiment 1
Det första experimentet undersökte effekterna av sexuell erfarenhet och testning på c-Fos-induktion i nukleär accumbens, dorsal caudate nucleus och cingulate cortex. Experimentets mål var dubbelt. Det första målet var att avgöra om det var skillnader i cellaktivisering i någon av hjärnregionerna på grund av tidigare sexuell erfarenhet och / eller beteendestestning. Om c-Fos uttryck förändrades bestämdes sedan om förändringarna kunde lokaliseras till specifika delregioner inom de analyserade tre hjärnområdena.
Kvinna syriska hamstrar fick 6 veckor av sexuell erfarenhet eller förblev sexuellt naiv. Under 6-veckors erfarenhet mättes den kumulativa tiden som kvinnan antog lordos (immobilitet åtföljd av en dorsoflexion i ryggen) för varje 10 min testperiod. Inga åtgärder av manligt sexuellt beteende registrerades. Under vecka 7 gavs samma serie av östradiolbensoat och progesteroninjektioner. Den här gången testades hälften av de sexuellt erfarna och naiva kvinnorna för sexuellt beteende genom att placera en vuxen man i deras hembur. De återstående kvinnorna lämnades i sina hemburar. Vid 60-90 min efter exponering för hanen perfekterades honorarna intracardiellt och hjärnorna behandlades för c-Fos-uttryck. De kvinnor som inte testades för sexuellt beteende perfunderades 4 timmar efter progesteronadministrering.
Dataanalys. Eftersom cellantalet inte skiljer sig mellan de kvinnor som inte testats för sexuellt beteende under vecka 7, oavsett tidigare sexuell erfarenhet (se tabell1 för ett exempel) var de experimentella kvinnorna slutligen uppdelade i tre behandlingsgrupper för analys. Den första gruppen innehöll kvinnorna som fick 6 veckor av sexuell erfarenhet och testades för sexuellt beteende (erfarenhet / test, n = 6). Den andra gruppen bestod av de honor som inte fick någon tidigare erfarenhet, men testades för sexuellt beteende (ingen erfarenhet / test,n = 8). Den sista gruppen innehöll alla kvinnliga hamstrar som inte testades för sexuellt beteende, oavsett tidigare sexuell erfarenhet (inget test, n = 13). De två grupperna som inte fick sexuell beteende testning kombinerades för att öka statistisk kraft i analyserna. Antalet c-Fos-färgade celler från den dorsala kärnan accumbens, dorsal caudate nucleus och cingulate cortex jämfördes bland de tre grupperna.
Jämförelse av medelvärdet ± SEM-nummer av c-Fos-immunoreaktiva celler i kärnans accumbens skal och kärna mellan de ingen testbehandlingsgrupperna
Cellantal analyserades med användning av multifaktor-ANOVA. Enkel huvud-effekt ANOVA och post hoc Newman-Keuls-test utfördes där så är lämpligt. Behavioral data (lordos varaktighet) analyserades med hjälp av en två-tailed t testet.
Experiment 2
Det andra experimentet jämförde förmågan hos en ny stimulans, amfetamin, för att producera beteendessensibilisering hos sexuellt erfarna och sexuellt naiva kvinnliga hamstrar. c-Fos-uttryck i kärnans accumbens, dorsal caudate-kärnan och cingulär cortex analyserades igen för att bestämma huruvida mönstret av cellulär aktivitet liknade resultaten erhållna i Experiment 1.
Kvinnliga syriska hamstrar fick 6 veckor av sexuell erfarenhet eller förblev sexuellt naiv. Vid vecka 7 transporterades alla honor till en ny miljö (dvs. ett 10 gallon glas akvarium i ett obekant rum) 4 timmar efter administrering av progesteron. Honorna placerades i 10 gallon glass akvarium för 10 min, varefter hälften av de sexuellt erfarna och sexuellt naiva kvinnorna administreradesd-amphetaminsulfat (1 mg per 1 kg kroppsvikt i 1.0 ml 0.9% NaCl, en present från Dr. David Nichols, Purdue University). De återstående kvinnorna injicerades med 0.9% NaCl (1 mg per 1 kg kroppsvikt). Honorna placerades sedan tillbaka i 10 gallon akvarium för ytterligare 60 min. 70 min-sessionerna var videobild för analys av kvinnornas generella lokomotoriska aktivitet. Inom 30 min efter det allmänna aktivitetsprovet perfekts honorna intracardiellt och hjärnorna behandlades för c-Fos-uttryck.
Videobandanalys. Under veckan 7, var 70 min-sessioner som testade rörelseaktivitet videobild. 10 gallonglas akvarier delades in i tre lika områden på bildskärmen, och kvinnornas rörelseaktivitet registrerades med avseende på antalet områdeskryssningar.
Dataanalys. Tidigare sexuell historia påverkade inte den lokomotoriska aktiviteten hos de kvinnliga hamstrarna injicerade med saltlösning; Därför uppdelades de experimentella kvinnorna i tre behandlingsgrupper för analys. Den första gruppen innehöll kvinnorna som fick 6 veckor av sexuell erfarenhet och injicerades med amfetamin (erfarenhet / amfetamin, n = 8). Den andra gruppen bestod av de kvinnor som administrerades amfetamin men fick ingen sexuell erfarenhet (ingen erfarenhet / amfetamin,n = 8). Den sista gruppen innehöll alla kvinnliga hamstrar som injicerades med saltlösning, oavsett tidigare sexuell erfarenhet (saltlösning, n = 15). Den genomsnittliga lokomotoriska aktiviteten hos kvinnorna jämfördes bland de tre behandlingsgrupperna över 70 mina test (i 10 min-perioder) med användning av tvåfaktor-ANOVA. Enkel huvud-effekt ANOVA och post hoc Newman-Keuls-test utfördes där så är lämpligt.
Antalet celler färgade för c-Fos skiljer sig inte mellan de kvinnor som injicerats med saltlösning, oberoende av tidigare sexuell erfarenhet. Därför jämfördes antalet c-Fos-färgade celler från den dorsala kärnan accumbens, dorsal caudate-kärnan och cingulära cortex bland samma tre behandlingsgrupper som i det första experimentet. Cellantal analyserades med användning av multifaktor-ANOVA. Enkel huvud-effekt ANOVA och post hoc Newman-Keuls-test utfördes där så är lämpligt.
RESULTAT
Experiment 1
Sexuella beteendeåtgärder
Lordos-varaktigheterna under testet för sexuellt beteende i vecka 7 jämfördes mellan upplevelse / test och inga erfarenheter / testgrupper. Den genomsnittliga lordosvaraktigheten under 10-min-testet var 341 ± 53 sek för erfarenhet / testgruppen och 478 ± 20 sek för ingen erfarenhet / testgrupp. Kvinnor i ingen erfarenhet / testgrupp hade antagit lordos under betydligt längre tid än hos kvinnorna i erfarenhet / testgrupp (t 6 = 5.131; p = 0.05). Vidare påverkades inte sexuell erfarenhet av lordos varaktighet. Analysen visade inga signifikanta skillnader mellan de genomsnittliga varaktigheterna för vecka 1 (399 ± 44 sek) och vecka 7 (341 ± 53 sek) för kvinnor i erfarenhet / testgruppen.
c-Fos uttryck i kärnan accumbens
En trevägs ANOVA av behandlingstider rostral-caudal nivå gånger shell-kärnan fann inga signifikanta huvudeffekter av behandling och ingen trevägsinteraktion bland behandling, accumbens nivå och skalkärna (Fig. 2); emellertid detekterades två viktiga tvåvägsinteraktioner (behandlingstider skalkärna och behandlingstider rostral-caudal nivå).
c-Fos uttryck i kärnan och kärnan i kärnan accumbens vid rostral, mitten och caudala nivåer för var och en av behandlingsgrupperna. En trevägs ANOVA (behandlingstider rostral-caudal nivå gånger shell-core) användes för att undersöka effekterna av sexuell erfarenhet och beteende på medelvärdet ± SEM-antalet c-Fos-celler. Inga signifikanta huvudeffekter av behandling och ingen trevägsinteraktion bland behandling, accumbensnivå och skalkärna hittades.
Probing av behandlingstiderna med kärnkärnans interaktion avslöjade signifikanta huvudeffekter av behandlingsgrupperna endast i kärnan av kärnbatterierna (Fig. 3). Parvisa jämförelser visade att de kvinnor som testades för sexuellt beteende under vecka 7 (erfarenhet / test och ingen erfarenhet / test) hade signifikant fler c-Fos-färgade celler i kärnan i kärnan accumbens än de kvinnliga som inte testades (nej test) (Newman-Keuls, p <0.01). Inga effekter av testning observerades i skalet av nucleus accumbens. Vidare fanns det inga uttryckliga effekter av sexuell upplevelse på antalet celler som uttryckte c-Fos i varken skalet eller kärnan i accumbens.
c-Fos uttryck i skalet och kärnan i kärnan accumbens, kollapsade över rostral-caudal nivå. Den trevägiga ANOVA avslöjade en dubbelriktad växelverkan mellan behandling och medelvärde ± SEM antal c-Fos-celler i skalet och kärnan i kärnan accumbens (behandlingstider skalkärna;F (2,24) = 4.243; p<0.026). En enkelriktad ANOVA som undersökte denna interaktion hittade signifikanta huvudeffekter av behandlingsgrupperna endast i kärnan accumbens core (F (2,24) = 7.341; p<0.003) och inte i höljets skal (F (2,24) = 1.271; p> 0.1). Olika bokstäver ange betydande skillnader mellan grupper.
Probing av behandlingstiderna rostral-caudal nivå interaktion fann signifikanta huvudeffekter av behandlingsgrupperna i både rostral och caudala nivåer men inte i mellannivån av kärnans accumbens (Fig. 4). Newman-Keuls post hoc tester indikerade att kvinnor som hade fått 6 veckor av sexuell erfarenhet och testades för sexuellt beteende (erfarenhet / test) hade mer c-Fos-positiva celler i rostral-kärnan accumbens än kvinnor som testades men som inte fick någon tidigare sexuell erfarenhet (ingen erfarenhet / test; p <0.05) och de kvinnor som inte testades för sexuellt beteende (inget test;p <0.01). De post hoc tester avslöjade liknande resultat för caudal-kärnan accumbens. Kvinnor i erfarenhet / testgruppen hade ett högre antal celler som uttryckte c-Fos i de caudala kärnan accumbens än kvinnor i ingen erfarenhet / testgrupp (p <0.05) och ingen testgrupp (p <0.01). Därför hade testning för sexuellt beteende under vecka 7 ökat antalet c-Fos-färgade celler i den rostrala och kaudala kärnan endast för de kvinnor som hade fått de 6 veckors erfarenhet.
c-Fos uttryck genom den rostral-caudala dimensionen av kärnans accumbens, kollapsade över kärnan och skalet. Även om en trevägs ANOVA indikerade att tvåvägssamverkan mellan behandlingsgrupper och medelvärdet ± SEM-nummer c-Fos celler genom rostral-caudala nivåerna av kärnans accumbens endast närmade sig betydelse (F (4,48) = 2.365; p <0.066), undersökte vi varje nivå av kärnan accumbens separat för en effekt av behandling på c-Fos-färgning. En envägs ANOVA avslöjade signifikanta huvudeffekter av behandlingsgrupperna i både rostralnivån (F (2,48) = 5.230; p<0.009) och kaudal nivå (F (2,48) = 7.455; p <0.002) men inte på mellannivån (F (2,48) = 1.744; p> 0.1) av kärnan accumbens. Olika bokstäverange betydande skillnader mellan grupper.
c-Fos-uttryck i caudatkärnan och cingulär cortex
Celltal från dorsal caudatkärnan analyserades också med användning av en trevägs ANOVA. Analysen avslöjade endast en interaktion mellan behandling och c-Fos uttryck i den mediala och laterala caudatkärnan (F (2,24) = 3.514;p <0.046). Separat analys av den mediala och laterala caudatkärnan med envägs ANOVA indikerade dock ingen skillnad i antalet c-Fos-färgade celler mellan erfarenhet / test, ingen erfarenhet / test och inga testgrupper (Tabell2). Dessutom hittades inga huvudverkningar av sexuell erfarenhet eller beteende på antalet celler som uttrycker c-Fos, eller några interaktioner i cingulatcortexen (data ej visade).
Medel ± SEM antal c-Fos-immunoreaktiva celler i den mediala och laterala dorsala caudatkärnan
Experiment 2
Lokomotorisk aktivitet
En tvåvägs ANOVA (testtider för behandlingstider), som jämförde kvinnornas medelaktivitet i erfarenhet / amfetamin, ingen erfarenhet / amfetamin och saltlösningsgrupper över 70 mina test visade en interaktion mellan behandlingsgrupp och testperiod. För att undersöka denna interaktion undersöktes de enskilda behandlingsgrupperna separat med envägs ANOVAs. Analyserna indikerade signifikanta förändringar i den genomsnittliga generella aktiviteten under 70 min testning för de två grupperna av honor som injicerades med amfetamin (erfarenhet / amfetamin och ingen erfarenhet / amfetamin). Den generella aktiviteten hos kvinnorna som fick saltlösning förändrades emellertid inte signifikant i 70 min (Fig.5). Newman-Keuls post hoctester användes sedan för att bestämma vilka 10 min testperioder som skilde sig. Parvisa jämförelser visade att den generella aktiviteten hos de sexuellt erfarna kvinnorna som fick amfetamin ökade signifikant 10 min efter injektioner (p <0.05). Vidare, jämfört med de 10 min före injektioner, förblev kvinnor i erfarenhets / amfetaminbehandlingsgruppen signifikant mer aktiva 20 min (p <0.05) och 30 minuter (p<0.05) efter injektioner. Däremot var effekterna av amfetamin hos sexuellt naiva kvinnor inte uppenbara förrän 20 minuter efter injektioner. Vid denna tidpunkt var dessa kvinnor betydligt mer aktiva jämfört med 10 min före injektioner (p <0.05). Dessutom förblev aktiviteten hos de sexuellt naiva kvinnorna som fick amfetamin signifikant ökad under 30 minuter (p <0.05) och 40 minuter (p<0.01) efter injektioner.
Effekter av amfetamin på den allmänna aktiviteten hos sexuellt erfarna och sexuellt naiva kvinnliga hamstrar. En tvåvägs ANOVA (behandlingstiden testperiod) avslöjade en interaktion mellan behandlingsgrupp och testperiod (F (12,150) = 2.288;p <0.011) för medelvärden ± SEM-aktivitet. En enkelriktad ANOVA som undersökte de enskilda behandlingsgrupperna visade signifikanta förändringar i den allmänna aktiviteten för kvinnor i upplevelsen / amfetamin (F (6,150) = 3.0468; p <0.008) och ingen erfarenhet / amfetamin (F (6,150) = 3.893;p <0.001) behandlingsgrupper. Aktiviteten hos kvinnorna injicerade med saltlösning förändrades inte (F (6,150) = 1.619;p <0.1). Post hoc tester indikerade att de sexuellt erfarna honor reagerade snabbare mot amfetamin, vilket visar en ökning av aktiviteten inom den första 10-min efter injektion. Sexuellt naiva kvinnor svarade inte på amfetaminet tills 20 min efter injektion. *p <0.05 jämfört med perioden före testning.
c-Fos-uttryck
En trevägs ANOVA (behandlingstider rostral-caudal nivå gånger shell-core) användes för att undersöka effekterna av sexuell erfarenhet och amfetamin på c-Fos uttryck i kärnans accumbens. Inga signifikanta huvudeffekter av behandling och ingen trevägsinteraktion bland behandling, accumbensnivå och skalkärna hittades. Vidare avslöjade analysen inte några interaktioner mellan behandlingsgrupperna och c-Fos-uttrycket i ackumulatorns skal och kärna eller mellan behandlingsgrupperna och c-Fos-märkning i rostral-, mitten- och caudala nivåer av kärnbatterierna ( data ej visad).
Celltal från dorsal caudatkärnan analyserades också med användning av en trevägs ANOVA. Initial analys avslöjade ingen signifikant effekt av tidigare sexuell erfarenhet eller amfetamin på antalet c-Fos-positiva celler. Dessutom hittades ingen effekt av tidigare sexuell erfarenhet eller amfetamin på antalet celler som uttryckte c-Fos i cingulatcortex med användning av en tvåvägs ANOVA (data ej visad).
DISKUSSION
Syftet med denna undersökning var dubbelt. Vi undersökte först effekterna av sexuell erfarenhet av cellaktivitet i olika underregioner av kärnan accumbens. Den andra frågan, huruvida tidigare sexuell erfarenhet kunde känna igen den mesolimbiska dopaminvägen, undersöktes genom att jämföra beteendehantering hos sexuellt erfarna och naiva djur till en amfetamininjektion. Våra resultat tyder inte bara på att kvinnligt sexuellt beteende kan aktivera neuroner i kärnan accumbens men även att sexuell erfarenhet kan kors sensibilisera neuronala svar på amfetamin.
Sexuella beteendeeffekter på c-Fos uttryck i skalet och kärnan i kärnan accumbens
Sexuell beteendestest ökade c-Fos uttryck i kärnan, men inte skalet, av kärnan accumbens, som stöder tidigare forskning som visar att ett enda sexuellt möte kan aktivera neuroner i kärnan accumbens hos kvinnliga gnagare (Meisel et al., 1993; Joppa et al., 1995; Mermelstein och Becker, 1995; Pfaus et al., 1995; Kohlert et al., 1997; Kohlert och Meisel, 1999). Litteratur som adresserar den funktionella dikotomin hos kärnans accumbens är sammansatt av många rapporter om differentialförändringar i dopaminöverföring inom kärnan och kärnan i kärnan accumbens som svar på farmakologiska och fysiologiska stimuli. Administrering av flera missbrukande läkemedel resulterar i selektiva ökningar av extracellulära dopaminnivåer i kärnan av kärnbärare (Pontieri et al., 1995; Nisell et al., 1997; Pierce och Kalivas, 1997a; Tanda et al., 1997; Tanda och Di Chiara, 1998; Barrot et al., 1999; Cadoni och Di Chiara, 1999). På ett liknande sätt kan mycket välsmakande livsmedel (Tanda och Di Chiara, 1998; Di Chiara et al., 1999a; Kelley, 1999), mild stress (t.ex. fotstöt) (Kalivas och Duffy, 1995; Tidey och Miczek, 1997; Bruijnzeel et al., 1999; Wu et al., 1999) och miljönyhet (Rebec et al., 1997;Rebec, 1998) ökar också selektivt dopaminöverföringen i kärnan av kärnbärare.
Våra resultat är förenliga med hypotesen att skalet och kärnan är funktionellt distinkta, fastän vi fann kärnan, och inte skalet, att vara mottagligt för sexuellt beteende. Det är emellertid möjligt att förändringar i c-Fos immunreaktivitet inträffade i kärnans accumbens skal, men dessa förändringar upptäcktes inte. Skalet är organiserat komplext i olika delregioner, ett medialt, ventralt och lateralt skal, med de ventrala och dorsala områdena i medialskalet möjligen två ytterligare distinkta delregioner (Groenewegen et al., 1999). Dessa delregioner av skalet, liksom de mediala och laterala delarna av kärnan, får olika kombinationer av ingångar från kortikala och subkortiska områden (Groenewegen et al., 1999). Vidare ligger de inom dessa delregioner funktionellt separata ensembler av neuroner som är organiserade i olika anatomiska fack (Groenewegen et al., 1999). Eftersom effekterna av sexuellt beteende på c-Fos uttryck i denna studie undersöktes endast i dorsomedialskalet, är det möjligt att antalet c-Fos-positiva celler faktiskt förändrats i ett annat skal-subregion.
Trots observationerna att många kärnans accumbensfunktioner är lokaliserade till skalområdet är det rimligt att hypotesera att olika neurala kretsar i kärnan accumulates förmedla armeringsegenskaperna hos olika beteenden. Carelli et al. (2000)har nyligen rapporterat att kärnan accumbens neuroner hos råttor uppvisar liknande neuronal aktivitet under operanten svarar på två naturliga förstärkare (dvs. mat och vatten) men olika skjutmönster när man svarar för en naturlig förstärkare jämfört med kokain. De har kommit fram till att separata neurala kretsar i kärnan accumbens processinformation om mat och vattenförstärkning jämfört med kokainbelöning (Carelli et al., 2000).
Sexuella erfarenhetseffekter på c-Fos-uttrycket genom rostral-caudala axeln av kärnans accumbens
Litteraturen som undersöker subnuclearorganisationen genom rostral-caudal kärnan accumbens är liten; Det har emellertid observerats tydliga funktionella och anatomiska skillnader. Våra resultat är förenliga med studier som har rapporterat differentierad reglering av neurokemiska och motoriska svar över accralens rostral-caudala axel. Cholecystokinin (CCK) modulerar differentiellt dopamininducerade effekter i rostral- och caudal-kärnans accumbens (Crawley et al., 1985a,b), potentierande dopamininducerad hyperlocomotion när den infunderas i kaudal accumbens, en region infasad av CCK-neuroner kolokaliserad med dopamin (Crawley et al., 1985a,b; Lanca et al., 1998). CCK är dock beteende inaktiv när den injiceras i rostral-kärnan accumbens, en region som mottar separata CCK- och dopaminprojektioner (Crawley et al., 1985a,b; Lanca et al., 1998). Det har också rapporterats att direkt infusion av amfetamin i rostralskalet, caudalskalet eller kärnan påverkar beteendeaktiviteten och extracellulära dopamin- och serotoninnivåer (Heidbreder och Feldon, 1998). Reglering av opioidpeptider, substans P, dopamin D1-receptorer (Voorn och Docter, 1992; Jongen-Relo et al., 1994b; Voorn et al., 1994) och acetylkolin-frisättning (Jongen-Relo et al., 1995) av dopamin och dopaminreceptoragonister skiljer sig också mellan de rostrade och kaudala delarna av accumbens, med rostral accumbens som är mer känsliga för dopaminutarmning och administrering. Även om dessa funktionella skillnader mellan rostral och caudal-kärnans accumbens har rapporterats, varför dessa funktionsskillnader existerar fortfarande inte fullt ut förstådda.
Sexuella erfarenhetseffekter på amfetamininducerad lokomotorisk aktivitet
Resultaten som rapporteras här och i en tidigare studie tyder på att tidigare sexuell erfarenhet sensibiliserar neuronala reaktioner på test av sexuellt beteende, vilket indikerar sensibiliserade ökningar av dopaminfrisättning (Kohlert och Meisel, 1999) och cellaktivitet i kärnan accumbens (denna studie). En oro är emellertid att erfarna honor i den tidigare studien kan ha svarat på både sexuellt beteendeprov och miljöanpassningar eftersom sexuell erfarenhet och testning utfördes i samma rum. Miljömässiga signaler som är förknippade med motiverade beteenden kan förvärva incitamentegenskaper och ytterligare öka dopaminhalten i kärnans accumbens (Reid et al., 1996, 1998; Watson och Little, 1999). Ett andra problem är att eftersom man inte registrerade åtgärder för manligt sexuellt beteende är det inte känt om de två grupperna av honor som testats för sexuellt beteende fick jämförbara mängder vaginocervisk stimulering. Det har rapporterats att vaginocervisk stimulering är nödvändig för dopaminfrisättning i kärnan accumbens under parning (Kohlert et al., 1997). Kanske de sexuellt erfarna honorarna fick mer vaginocervisk stimulering (inte uppmätt i denna studie), vilket ökar c-Fos-induktionen. Därför undersökte vi för att validera det kvinnliga sexuella beteendet den mesolimbiska dopaminvägen, huruvida sexuellt erfarna och naiva kvinnor svarade annorlunda än en amfetamininjektion, en annan stimulans som är känd att förmedla dess effekter via dopaminvägar. För att säkerställa att de sensibiliserade responserna observerades var på grund av upprepat sexuellt beteende och inte på grund av konditionerad miljöförening mot sexuellt beteende, testades beteendehanteringen hos hamstrarna till amfetamin i en ny miljö.
Amfetamin ökade allmän aktivitet hos alla kvinnliga hamstrar. Men sexuellt erfarna honor svarade tidigare för amfetamin än sexuellt naiva kvinnor. Dessa resultat bekräftar hypotesen att upprepat sexuellt beteende kan sensibilisera neuroner i den mesolimbiska dopaminvägen och föreslå att förändringar i vägen ger sensibiliserade beteendemässiga reaktioner både till det naturligt motiverade beteendet och till en psykomotorisk stimulans (kors-sensibilisering).
Dessa fynd stämmer överens med hypotesen att det finns konvergerande neurala mekanismer som medierar svar på droger och sexuellt beteende (Robinson och Berridge, 1993; Pierce och Kalivas, 1997b). Flera nya studier har observerat kors-sensibilisering mellan upprepad drogexponering och naturligt motiverade beteenden. Socialt besvär stress minskar förvärvstiden för kokain självadministration hos råtta (Tidey och Miczek, 1997). En miljö som är förknippad med upprepade morfininjektioner kan underlätta sexuellt beteende hos hanrotter (Mitchell och Stewart, 1990a,b). Förbehandling av amfetamin underlättar också sexuellt beteende hos sexuellt naiva hanrotter och är korrelerat med ökad dopaminfrigöring i nukleinsymbolerna (Fiorino och Phillips, 1999).
c-Fos-uttryck analyserades i kärnan accumbens efter amfetaminbehandling. Det var hypotesen att amfetamin skulle öka c-Fos-uttrycket i kärnan accumbens och i större utsträckning hos sexuellt erfarna honor. Emellertid fanns inga effekter av amfetamin på antalet celler som uttryckte c-Fos i någon av subregionerna av kärnans accumbens. Det framgår av tabellen3 att kontrolldjuren i experiment 2 (salinhona) hade ett högre antal c-Fos-positiva celler jämfört med kontrolldjur i experiment 1 (inga testjur). Badiani et al. (1998) rapporterade att nyheten ökade c-fos mRNA-innehåll i kärnan accumbens, och att denna effekt av nyhet påc-fos Innehållet var så starkt i flera hjärnregioner att administreringen av amfetamin i en ny miljö inte gav ett ytterligare inkrementellt svar. Det verkar sålunda möjligt att i vår studie spänningen av att transporteras till den nya miljön i testrummet aktiverade syntesen av c-Fos-proteinet, därigenom maskerar förändringar i c-Fos-uttryck som induceras av amfetamin och sexuell erfarenhet.
Medel ± SEM-basalt antal c-Fos-immunoreaktiva celler i kärnans accumbens skal och kärna för kontrolldjur i experiment 1 och 2
Potentiell betydelse
Dessa experiment ingår i en växande lista över studier (Mitchell och Stewart, 1990b; Fiorino och Phillips, 1999; Miczek et al., 1999) som indikerar att upplevelserna hos ett djur kan känna igen mesolimbisk dopaminvägs reaktion både på beteenden som ingår i en naturlig repertoar hos ett djur och på vissa droger som människor är kända för att missbruka (Wise och Bozarth, 1987). En viktig fråga i forskning om drogmissbruk är individuell sårbarhet för drogernas effekter (Newcomb, 1992; Robinson och Berridge, 1993), och tillsammans kan denna forskning ge insikter i utvecklingen av missbruk hos människor.
fotnoter
- Mottagna Juni 8, 2000.
- Revision mottagen December 12, 2000.
- Godkända December 20, 2000.
Denna forskning stöddes av National Science Foundation Grant IBN-9723876. Vi tackar Melissa Zila, Shannon McCanna, Marchelle Baker, Michael Huntington och Deborah Shelley för deras experthjälp med beteendestestning och c-Fos-bearbetning.
Korrespondens bör adresseras till Dr Robert L. Meisel, Institutionen för psykologiska vetenskaper, Purdue University, West Lafayette, IN 47907-1364. E-post: [e-postskyddad].
- Copyright © 2001 Society for Neuroscience
;