来源
美国俄亥俄州辛辛那提辛辛那提大学细胞生物学系。
抽象
背景：
一旦它们变得适应不良就无法抑制行为，这是几种精神疾病的一个组成部分，并且内侧前额叶皮质（mPFC）被确定为行为抑制的潜在介质。 目前的研究测试了mPFC是否与厌恶结果相关时参与抑制性行为。
方法：
使用雄性大鼠，使用交配 - 偶然厌恶的范例测试mPFC的infralimbic和prelimbic区域的损伤对性行为的表达和抑制交配的能力的影响。
结果：
内侧前额叶皮层病变并未改变性行为的表达。 相比之下，mPFC病变完全阻止了性别厌恶症调节的获得，并且损伤的动物继续交配，与mPFC完整雄性动物对交配的强烈行为抑制形成对比，导致仅22％的完整雄性动物继续交配。 然而，具有mPFC损伤的大鼠能够形成对性奖励和条件性位置厌恶氯化锂的条件性位置偏好，表明这些损伤不会改变氯化锂的联合学习或敏感性。
结论：
当前的研究表明，患有mPFC病变的动物很可能能够与其行为的厌恶结局建立联系，但面对厌恶后果却缺乏抑制寻求性奖励的能力。 这些数据可能有助于更好地理解冲动控制障碍的常见病理，因为强迫性行为在精神疾病和帕金森氏病的合并症中普遍存在。
引言
内侧前额叶皮层（mPFC）参与哺乳动物神经系统的许多高阶功能，包括情绪唤醒的调节，焦虑样行为，以及行为灵活性和决策（1–5）。 基于奖励的决策被认为是由mPFC，杏仁核和纹状体组成的神经元回路控制的（6）其中mPFC充当此过程的“自上而下”控制器（7,8）。 基于奖励的决策制定的核心特征是能够跟踪“响应 - 结果”关系随时间的变化（9）。 这样，当与行为动作相关的后果变得不利时，这些动作的频率就会降低。 这导致积极的行为适应，这种反应取决于完整的mPFC功能（8, 10）。 一旦导致不良后果，就无法改变行为行为，这是各种成瘾性疾病常见的症状（11–15).
啮齿动物的男性性行为是一种自然的基于奖励的行为，其中监测响应 - 结果关系以实现交配的目标（16）。 然而，当性行为与厌恶刺激氯化锂（LiCl; 17，18）配对时，雄性大鼠禁止交配。 mPFC活动与啮齿动物的男性性行为有关（19–25）和人类（26）。 然而，mPFC在性行为中的确切作用仍不清楚。 本研究的目的是使用交配 - 偶然厌恶模型来表征mPFC病变对性行为表达的影响，以及对大鼠性行为的行为抑制的获得。 病变包括mPFC的infralimbic（IL）和prelimbic（PL）细胞核，因为这些亚区域已被证明可以投射到涉及性行为调节的大脑区域（20）。 该研究的结果表明，正常表达性行为不需要完整的mPFC功能。 相反，结果支持这样的假设：一旦这种行为与厌恶结果相关联，mPFC就会对行为的行为抑制作出规定。
材料和方法
动物
从Harlan labs（Indianapolis）获得的成年雄性（250-260克）Sprague Dawley大鼠在12温度下在逆光/暗循环（12：10 h，在72 AM熄灭）下单独圈养在人工照明的房间中。 F。 始终提供食物和水。 在所有交配试验中使用去卵巢的雌激素（具有5％17-β-雌二醇苯甲酸盐的sc silastic capsule）和黄体酮（sc注射500μg在0.1 ml芝麻油中）引发的雌性Sprague Dawley大鼠（210-225克）。在暗期开始后4小时开始，并且在暗红色照射下在矩形树脂玻璃试验笼（60×45×50 cm）中进行行为。 所有程序均由西安大略大学动物护理委员会辛辛那提大学动物护理和使用委员会批准，并符合NIH和CCAC指南，涉及研究中的脊椎动物。
病变手术
用1-ml / kg剂量（87 mg / kg氯胺酮和13 mg / kg甲苯噻嗪）麻醉动物。 将动物置于立体定位装置（Kopf instruments，Tujunga，CA USA）中，制作切口以暴露颅骨，并使用dremmel钻（Dremmel，USA）在注射部位上方钻孔。 使用0.25μlHamilton注射器，在相对于前囟的下列坐标处（水平颅骨水平），在不同背腹坐标处使用两次注射在不同背腹坐标下双侧输注Ibotenic acid（PBS中的2μl，1.5％），每次注射5分钟：对于PL和IL病变：AP = 2.9，ML = 0.6，DV = -5.0和-2.5。 使用相同的方法进行假性损伤，但使用载体（PBS）注射。 在行为测试之前允许所有动物恢复7-10天。
设计
性行为的表达
在手术前性生活的动物中进行PL和IL损伤。 恢复后，允许动物每周交配一次，直到显示一次射精，手术后连续四周。 使用单向ANOVA以病变手术作为因子分析每个实验中性参数的差异（即，坐骑，插入，射精的延迟，以及坐骑和插入的数量）。 使用Fishers PLSD测试进行事后比较，所有测试均具有5％显着性水平。
高架加迷宫实验
在高架十字迷宫（EPM）上测试具有损伤或假处理的动物。 该手术在手术后5周和最后一次交配后一周进行。 EPM由透明的有机玻璃制成，由四个等长的臂组成，从形成加号形状的中心区域延伸出来。 迷宫的两个臂向外部环境开放，迷宫的另外两个臂被沿着臂的整个长度延伸的黑暗侧线（40cm高）包围。 中间区域和手臂之间的边界由位于迷宫中间12cm的手臂上的白色条纹限定。 EPM测试在昏暗照明下进行，在黑暗时期开始后数小时1-4。 使用具有5％显着性水平的学生t检验确定假和动物之间的差异。
条件性性厌恶
在损伤或假手术之前，对雄性大鼠进行三次交配以获得性经验。 在该研究中包括在三次手术前交配试验中至少两次显示射精的动物，并随机分成四个实验组：Sham-LiCl，损伤-LiCl，Sham-Saline和损伤 - 盐水。 在最后一次训练后3天进行病变或假手术。 在调节期开始之前，允许动物在手术后恢复一周。 在调理期间，一半的假性和损伤的雄性在交配后立即接受LiCl（Sham-LiCl和损伤-LiCl），而另一半假性和损伤的雄性作为对照并在交配后立即接受盐水（Sham-Saline）和病变 - 盐水）。 在调理日1，允许动物与一次射精交配，并在用20ml / kg剂量的0.15M LiCl或盐水射精后在一分钟内注射，然后放回其家笼中。 在调理日2的早晨，称重所有雄性动物，给予盐水条件动物20ml / kg剂量的0.15M LiCl，同时向LiCl条件动物注射等量的盐水。 这个范例在连续20天内重复进行，总共进行了10次完整的调节。 在每次试验期间记录性行为的参数。 使用具有5％显着性水平的卡方分析，对每个试验分析显示坐位和插入或射精的动物百分比的差异。 由于在任何参数中没有检测到Sham-Saline和损伤 - 盐水组之间的差异，因此将这两组组合用于统计分析（n = 9）并与损伤-LiCl或Sham-LiCl组进行比较。
条件性地方偏好
性行为的动物如上所述进行了病变手术，并且在行为测试之前被允许恢复一周。 所有行为测试在黑暗时期开始后数小时开始。 经调节的位置偏好装置被分成具有中性中心室的三个室。 房间的一侧有白色的墙壁和网格地板，而另一侧是黑色，不锈钢棒作为地板，中心室是灰色的有机玻璃地板（Med Associates，St。Albans，VT）。 首先，进行预测试以在调节开始之前为每个个体建立自然偏好，将所有动物放入中心室中，自由进入所有室15分钟，并记录在每个室中花费的总时间。 在第二天，即调理日4，雄性与它们的家笼中的一次射精交配，立即将它们放入最初非优选的室中30分钟而不进入其他室或者放入它们最初优选的室中。没有事先性行为的三十分钟。 在第二个调理日，男性接受了相反的治疗。 这种调节范例再一次重复。 第二天，进行了后测试，其程序上与预测试相同。 使用两个单独的值来确定mPFC损伤的动物是否形成对性别的条件性位置偏好。 第一个得分是差异分数，定义为在最初优选的腔室中花费的时间与在最初非优选的腔室中花费的时间之间的差异。 优选分数定义为在最初非优选室中花费的时间除以在最初非优选室中花费的时间加上在最初优选室中花费的时间。 使用具有1％显着性水平的配对学生t检验，在测试前和测试后比较每只动物的偏好和差异分数。 以前的研究已经证明，使用这种范例，交配可以产生稳健的条件性位置偏好，并且控制治疗不会导致偏好的变化（27–29).
条件性地方厌恶
性行为的动物如上所述进行了病变或假手术，并且在行为测试之前允许恢复一周。 所有行为测试在光照期开始后数小时开始。 使用上述CPP装置，在两个调节试验期间，以平衡的方式分别将LiCl或盐水注射与最初优选或非优选的室配对。 使用具有4％显着性水平的配对学生t检验进行前后测试并如上所述分析数据。
病变验证
对于病变验证，用4％多聚甲醛经心脏灌注动物，并将脑切片（冠状）。 使用识别NeuN（单克隆抗NeuN抗血清; 1：10,000; Chemicon）和标准免疫过氧化物酶方法的孵育溶液中的初级抗血清对神经元标记物NeuN进行切片和免疫处理（19）。 通过分析缺乏NeuN神经元染色的相邻mPFC切片的面积来确定ibotenic病变的位置和大小。 mPFC的病变通常跨越AP + 4.85到+ 1.70相对于前囟的距离（图1A-C）。 如果X的IL和100％的80％被破坏，则认为病变是完全的，并且在统计分析中仅包括具有完全病变的动物（性行为实验，病变n = 11，假n = 12; EPM实验，病变n = 5，假n = 4;条件性厌恶实验，假生理盐水n = 4，假-LiCl n = 9，病变 - 生理盐水n = 5，病变-LiCl n = 12;条件性位置偏好实验，病变n = 5条件性位置厌恶实验，假n = 12，病变n = 9）。
成果
性行为
PL / IL病变不会影响手术前性生活的男性测试的任何性参数（图1D-F）。 同意，在第一次试验期间，在条件性厌恶实验中包括性经验的男性中，没有检测到PL / IL病变对性行为的影响，因此在LiCl与性行为配对之前（表1）。 因此，PL / IL病变不会影响与性经历无关的性行为。
条件性厌恶
LiCl调理对性行为的影响
与假盐水对照相比，LiCl调理导致显示坐骨，插入或射精的假雄性百分比显着降低（图2A-B）。 然而，mPFC病变完全阻断了LiCl调节引起的抑制。 卡方分析显示，在显示坐骑的动物百分比中检测到的组之间存在显着差异（图2A），插入（未显示;数据与...相同） 图2A）或射精（图2B）。 具体而言，与盐水处理的对照动物（假手术和病变）相比，Sham-LiCl组中显示坐位，插入或射精的雄性百分比显着降低，表明LiCl调节对假手术动物交配的破坏性影响。 相反，在损伤-LiCl雄性中没有观察到LiCl调节的影响（图2A-B）。 因此，mPFC功能对于获得性行为的条件抑制至关重要。 然而，PL / IL病变可能减弱与性奖励相关的联想学习，因此在单独的研究中测试了PL / IL病变对获得性奖励的条件性位置偏好的影响。
讨论
在这项研究中，我们报告mPFC的IL和PL区域的病变不影响性行为的表达，也不影响对性收益的条件性位置偏好的获得。 相反，病变阻止获得条件性性厌恶。 这些结果为假设提供了功能证据，即进行适应性行为改变的能力受mPFC的IL和PL亚区调节。
我们实验室以前的数据表明，mPFC神经元在雄性大鼠的性行为中被激活（20）。 然而，在任何分析的性行为参数中，本研究中的mPFC损伤大鼠与假对照大鼠无法区分。 与先前的报告一致（30, 32）mPFC病变确实产生了抗焦虑作用，通过高架十字迷宫的表现来评估，表明我们的病变方案是有效的。 因此，目前的结果表明，性行为期间mPFC内的IL和PL细分的激活对于性行为的正常表达不是必需的。 相比之下，Agmo及其同事之前的一项研究表明，前扣带区（ACA）的病变增加了上升和插入潜伏期并降低了交配的雄性比例（25）。 因此，ACA可能在性行为的表现中发挥作用，而IL和PL区域一旦与厌恶结果相关联就会介导对行为的抑制。
虽然据报道mPFC病变会破坏各种形式的记忆巩固（33, 34），此处报道的mPFC病变对行为抑制的影响不能归因于学习缺陷。 在另一组实验中，测试了mPFC损伤的雄性建立对性行为的条件性位置偏好的能力。 奖励相关的联想学习在mPFC损伤的动物中保持完整，因为这些男性能够形成对性回报配对室的条件性位置偏好。 这一发现与以前的研究结果一致，这些研究检测了PL或完全mPFC在获取精神兴奋剂诱导的CPP中的作用（35, 36此外，厌恶刺激LiCl的联想学习不受mPFC病变的影响，与先前报道的PFC病变不能阻止条件性味觉厌恶的获得一致（34）。 总的来说，这些数据表明先前观察到的mPFC内PL / IL细分的激活（20）获取奖励相关的联想学习不是必需的，但是对于正确使用与行为控制的执行相关的信息是必要的。 这一概念与目前的论点一致，即完整的IL功能是必要的，用于调查并采取抑制和兴奋性输入，以传达有关奖励 - 厌恶突发事件的信息（37）。 此外，PL动物（35）或IL（8, 37, 38尽管无法利用这些信息来制定目标导向的决策，但病变仍显示正常的消退学习。
总之，目前的研究表明，具有mPFC病变的动物很可能与其行为的厌恶结果形成联系，但缺乏在面对厌恶后果时抑制寻求性回报的能力。 在人类中，性唤起是一种复杂的体验，其中认知 - 情绪信息的处理用于确定特定刺激的享乐特性是否足以充当性激励（39）。 目前的数据表明，mPFC功能障碍可能导致性风险或强迫性行为。 此外，mPFC功能障碍与多种精神疾病有关（13, 40）表明mPFC的功能障碍可能是与其他疾病共有的潜在病理，并且强迫性行为可能与其他疾病相关。 事实上，在人类中，据报道，性欲过度或强迫性行为与精神疾病（包括药物滥用，焦虑和情绪障碍）的合并症患病率很高（41）和帕金森病患者的大约10％患病率以及强迫性购买，赌博和饮食（42–44).
脚注
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