Neurobiologiska mekanismer för social bindning och parbindning (2015)

Gå till:

Abstrakt

Beskrivning

De förhållanden vi bildar med familj, vänner och romantiska partners är integrerade i organisationen och funktionen i det mänskliga samhället. Även om de är komplexa, innefattar dessa bindningar komponentprocesser som kan undersökas över arter. En utmärkt möjlighet att undersöka den neurobiologiska grunden för sociala kopplingar är den oberoende utvecklingen av parbindningsbeteende över taxa. Medan sexuell promiskuitet är den dominerande parningsstrategin hos djur (uppvisad av 95 – 97% av däggdjur), har socialt monogama parningsstrategier utvecklats i olika linjer, inklusive ryggradslösa djur, fiskar, amfibier, reptiler, fåglar och däggdjur. Dessa system kännetecknas av varaktiga, ofta livslånga, selektiva sociala kopplingar mellan parande par, även om de inte alltid är sexuell exklusivitet. Den underliggande neurobiologin för dessa parbindningar är föremål för denna översyn.

Undersöker parbindning

De mest kraftfulla möjligheterna för att undersöka beteendets biologi är förankrade i: för det första, fylogenetiskt avlägsna arter som uppvisar konvergent beteende, för det andra, närbesläktade arter som uppvisar slående divergerande beteende, och för det tredje individuella arter som uppvisar stora nivåer av intraspecifik variation i beteende. I dessa sammanhang kan jämförande metoder påskynda identifieringen av neurobiologiska, genetiska, utvecklingsfaktorer och evolutionära faktorer som ligger till grund för beteendet i fråga [1]. Mycket av vår förståelse av neurobiologin för parbindning har kommit från jämförande tillvägagångssätt i alla tre sammanhang, särskilt genom undersökningar av prärievollen, Microtus ochrogaster. Neurobiologin för parbindning i prärievolym kommer att vara ett primärt, men inte exklusivt, fokus för denna översyn.

Släktet Microtus består av många arter med olika sociala organisationer. Prairie voles uppvisar socialt monogamt beteende såväl som tvåparentisk vård av avkommor, selektiv aggression mot främlingar av motsatt kön och depressivt liknande beteende efter förlust av partner [• 2,3]. Prairie voles uppvisar också en hög grad av intraspecifik variation i dessa beteenden; till exempel kan både män och kvinnor uppvisa promiskösa "vandrande" fenotyper.

Förhör av parbindning i laboratoriet inleddes genom en serie experiment med hjälp av partnerpreferenttestet, där ett subjekt fritt kan tillbringa sin tid med sin välkända parningspartner, en ny sexuell mottaglig individ eller isolerat i en "neutral" zon [4]. Dessa experiment visade att prärievolanger - till skillnad från promiskuös montan eller ängsvolym - företrädesvis anslutit sig till sin partner efter bara 24 timmar med sambo med en kompis. Dessa "partnerpreferenser" blev en laboratoriemetrik för bildning av parbindningar, och neurobiologiska manipulationer inom detta paradigm har identifierat unika molekylära egenskaper hos prärie vole-hjärnan som medierar selektiv social bindning.

Sociala neuropeptider i parbindning

De sociala neuropeptiderna oxytocin (OT) och vasopressin (AVP) har djupt bevarade roller för att reglera sociosexuellt beteende över taxa för ryggradsdjur och ryggradsdjur, inklusive människor [5]. Hos däggdjur bevaras den neuroanatomiska organisationen av OT-producerande och AVP-producerande neuroner och deras axonala projektioner i hela hjärnan, medan fördelningen av deras målreceptorer - oxytocinreceptor (OTR) och arginin-vasopressinreceptor 1a (AVPR1a) - varierar mycket både inom och över arter [6,7]. Evolutionär plasticitet i dessa system tros ha bidragit till den olikartade socialiteten som observerats i naturen [7-9].

OTR- och AVPR1a-fördelningen i präriesorkens hjärna skiljer sig väsentligt från närbesläktade promiskuösa arter, med skillnader koncentrerade till specifika mesolimbiska belöningsområden inklusive prefrontal cortex (PFC), nucleus accumbens (NAcc), ventral pallidum (VP) och lateral septum ( LS) [10]. I prärievolym hindrar blockering av OTR eller AVPR1a i dessa områden under samboende - specifikt OTR-blockad i NAcc eller PFC eller AVPR1a blockad i LS eller VP -10].

Jämförande analyser av fyra Microtine arter fann att monogam präri och tallvolar uppvisar högre AVPR1a-uttryck i VP jämfört med promiskuösa montan- och ängsvolar, vilket antyder att ökat AVPR1a-uttryck i VP kan vara en mekanism som bidrar till utvecklingen av parbindning över Microtines [10]. Till stöd för denna hypotes inducerar överuttryck av AVPR1a i VP för promiskuösa ängsvolar parbindning, och RNA-nedslagning av AVPR1a i VP för prärievolym hämmar parbindning [• 11]. Emellertid har både monogama och icke-monogama rådjurmöss hög AVPR1a-uttryck i VP [12], vilket tyder på att flera mekanismer bidrar till utvecklingen av monogama parningsstrategier över gnagare; men möjligheten att högt AVPR1a-uttryck i VP är en nödvändig funktion för utvecklingen av monogami kräver ytterligare jämförande undersökningar.

Liksom prairie voles har monogama marmosetter förhöjd OTR-täthet i NAcc, medan monogama coppery titi-apor har förhöjd AVPR1a i detta område [13,14 ••]. Analyser av mänsklig vävnad har använt ligander som är framstående för både OTR och AVPR1a [15], men har rapporterat hög täthet i VP [16]. Det kommer att vara viktigt att analysera mänsklig vävnad igen med mer känsliga och selektiva tekniker; emellertid, så vitt vi vet, har varje socialt monogamart som hittills undersökts uppvisat hög OTR- och / eller AVPR1a-uttryck i NAcc-VP-kretsen; dessa data uppmuntrar ytterligare forskning om neuropeptidergisk reglering av denna krets i utvecklingen av social bindning.

OT och AVP modulerar bindningsbeteende i olika linjer [17]. Blockad av OTR- och AVPR1a-homologer i monogame ciklidfiskar minskar affiliativt beteende under bindningsbildning [18], och exogen OT-leverans främjar affiliativt beteende gentemot konspecifika och mänskliga partners hos hundar [19]. OTR-homologen förmedlar parbindningsbeteende i monogam zebrafinkar [20,• 21,22]. OT och AVP reglerar parbindningsbeteende hos marmoset och tappa apor, respektive [23-25]. Människor visar ett antal parbindningsbeteenden och OXTR och AVPR1A genvarianter är associerade med relationstatus [26,27]; OT-nivåer i plasma förutsäger framtida framgångar i romantiska relationer [28]; och hos romantiskt anslutna män ökar intranasal OT NAcc-aktivitet medan man tittar på en partners ansikte och ökar det föredragna mellanmänskliga avståndet från okända kvinnor [29 ••,30].

Mesolimbiskt dopaminsystem vid bildning av parbindningar

Alla nervsystem står inför utmaningen att filtrera, konvertera och uppdatera en kontinuerlig spärr av multimodal sensorisk information till lärda föreningar som styr anpassningsbeteende [8]. jagn ryggradsdjur är det mesolimbiska belöningssystemet – som delvis omfattar kopplingar mellan det ventrala tegmentala området (VTA), PFC, NAcc, VP och LS – ett evolutionärt bevarat neuralt system som underlättar denna process genom att generera motivation att söka belöning och undvika aversion, och genom att tilldela framträdande signaler förknippade med dessa resultat. Verkan av dopamin (DA) i detta system är avgörande för dessa funktioner [31].

Det mesolimbiska DA-systemet är viktigt för parbindning. Partnerpreferensbildning underlättas av parning, vilket ökar DA-frisättningen och omsättningen i NAcc[10]. DEn verkan på en av dess målreceptorer, D2R, i NAcc är nödvändig för bindningsbildning [10]. Efter bindning är en andra DA-receptor, D1R, uppreglerad i NAcc och är avgörande för bibehållande av bindningar genom att förmedla aggression mot främlingar av motsatt kön [32].

Ökad D1R: D2R signalförhållande i det ventrala striatum har också varit inblandat i narkotikamissbruk och missbruk [33]. Hos möss ökar upprepad administrering av kokain förhållandet mellan D1R: D2R-uttryck i NAcc, och denna omorganisation förmedlar efterföljande beteendeplasticitet. Som nämnts ökar parbindning i prärievolym förhållandet mellan D1R: D2R-uttryck i NAcc, och denna omorganisation förmedlar efterföljande beteendeplasticitet [32]. Dessa data har bidragit till hypotesen att parbindningar representerar socialt beroende mellan parningspartners, delvis förmedlat av organisering och plasticitet hos mesolimbiska DA-vägar [33]. Studier i zebrafink och coppery titi-apa har också rapporterat omorganisation i mesolimbiska belöningsområden efter bindning, vilket antyder att neural plasticitet i dessa vägar kan vara ett evolutionsbesparat drag för parbindning över arter [34,35].

Komponentprocesser och andra system i bildbindning av par

Många komponentprocesser bidrar till parbindning. Inledande social interaktion beror på tolerans för social närhet, social inställning och hämning av undvikande / avvisande beteende. När partner interagerar bidrar affiliativt beteende, socialt erkännande och belöningssystem till bildandet av bindningen. Efter bindning, social buffring, kompisvakt, negativ påverkan under separationen och socio-rumsligt minne underlättar underhåll av banden.

Microtine arter varierar i social tolerans och tillhörighet, kanske delvis på grund av skillnader i mesolimbic D1R organisation. I prärievolymer, som har låga baslinjenivåer av NAcc D1R, medierar bindningsinducerad uppreglering av NAcc D1R en drastisk förändring i beteende mot främlingar av motsatt kön (från anslutning till undvikande / avslag) och selektiv NAcc D1R aktivering under samboing hämmar bindning [10]. I ängsvoljor, som har högre basnivå NAcc D1R-tätheter och är mindre anslutande, selektiv NAcc D1R blockad ökar affiliativt beteende [10]. I zebrafinkar korrelerar aktivering av mesolimbiska DA-system med tillvägagångssätt, undvikande och anknytande beteende under manlig-kvinnlig social interaktion [36], vilket tyder på att mesolimbiska DA-vägar kan modulera social tolerans och tillhörighet över arter.

Parbindning beror också på socialt erkännande, en nervprocess som i möss är luktbaserad och beroende av OT- och AVP-signalering. OTR: er distribueras genom luktande bearbetningskärnor i gnagare, medan i primater - där audition och vision är mer dominerande sensoriska modaliteter - OTR: er uttrycks i områden som är kritiska för visuell och auditiv uppmärksamhet och bearbetning, vilket antyder att OT-signalering kan modulera aspekter av sensorisk bearbetning över hela arter, även om de särskilda villkoren kan variera [13,14 ••,37]. I överensstämmelse med denna hypotes, mänskliga polymorfismer i OXTR förutsäga förmågan att känna igen ansikten, vilket tyder på att OT: s roll i socialt erkännande kan bevaras mellan gnagare och människor, över sensoriska sätt [38 ••].

Ytterligare neurala system förmedlar ytterligare komponenter för bindningsbildning och underhåll. Opioidsignalering är viktig under belöningsinlärning och reglerar bildning och underhåll av parbindningar i präriesorkar, kanske genom att förmedla positiv hedonik under bildning och negativ hedonik under underhålle [• 39,40]. Systemet för frisättning av kortikotrofin (CRF) förmedlar bildning av parbindningar och depressivt liknande beteende efter separering / förlust av partner [3,41]. Social buffring underlättar underhåll av obligationer; i prärievolymer, efter en stressande upplevelse, minskar OT-frisläppande i närvaro av partneren stresshormonnivåer och ångestliknande beteende [• 42]. I naturen beror obligationsunderhåll av exakt återkallande av partnerens geografiska territorium. Nya fältstudier har visat att OTR- och AVPR1a bindningstäthet i rumsliga navigations- / minnesområden förutspår rymdanvändning, parningsstrategi ('bosatt' eller 'vandrare') och reproduktiv framgång i prärievolym, möjligen genom att underlätta integration av social information (t.ex. territorier av partner, reproduktiva konkurrenter och / eller reproduktionsmöjligheter) i rumsliga kartor [43,44,• 45].

Andra former av selektiv social anknytning (t.ex. moderns bindningar) kräver många av samma neurala substrat och komponentprocesser - särskilt OT, DA, CRF, opioider och socialt erkännande - som selektiva bindningar mellan kompisar[17]. I själva verket antas det att bindning av däggdjurspar kan utvecklas genom att rekrytera evolutionsmässigt gamla modersamband under sociosexuell interaktion för att producera en selektiv bindning med parningspartneren [46,47].

Erfarenhet och koppling av par

I prärievolym, som människor, kan sociala miljöer i tidigt liv påverka bindning av vuxna par [48], ett fenomen som kan förmedlas av neuroplastiska förändringar i system som är kritiska för bindning. I överensstämmelse med denna idé, stimulerar tidigt livstimulering av melanocortinreceptorsystemet (MCR), som interagerar med neuropeptid- och belöningssystem, parbindningsbildning i vuxen ålder [49]. jagn kontrast, selektiv D1R-aktivering hos nyfödda försämrar bindning hos vuxna [50]. Intressant nog visade sig kronisk neonatal administrering av intranasal OT i vissa doser försämra bindningen hos vuxna hanar. [51]; men att förbättra NAcc OTR-uttryck hos pre-pubertala kvinnor underlättar vuxenbindning [52], och Faderberövande tidigt i livet (en manipulation som sannolikt minskar OT-signalering) försämrar bindningen hos vuxna prärie- och mandarinsorkar [48,53]. Dessa uppgifter uppmuntrar ytterligare forskning om rollen som tidig livserfarenhet och OT-signalering i vuxens sociala funktion. Intressant nog ökar blockering av histondescetylering under sambosättning NAcc OTR och AVPR1a uttryck och underlättar bindning av par i prärievolym, vilket antyder att epigenetisk modifiering är en mekanism genom vilken erfarenhet kan forma de neurala system som modulerar bindningsbeteende [54].

Liksom hos människor försämrar missbruksdroger förmågan att bilda sociala bindningar hos präriesorkar, förmodligen på grund av plastiska förändringar i underliggande neurala kretsar. Hos präriesorkar hämmar amfetamininducerad uppreglering av D1R bindning; och efter bindning uppregleras D1R och förmedlar en minskning av belöningsvärdet av amfetaminer (intressant nog, ett fenomen som vänds av OT-behandling) [55-57]. Intressant nog hämmar frivillig alkoholkonsumtion bindning hos manliga men inte kvinnliga präriesorkar, och social underlättande och hämning av alkoholkonsumtion förekommer i par av samma kön men inte man-kvinnliga par. [58,59].

Tack

fotnoter

Referenser och rekommenderad läsning