資源
美國俄亥俄州辛辛那提辛辛那提大學細胞生物學系。
抽象
背景：
一旦它們變得適應不良就無法抑制行為，這是幾種精神疾病的一個組成部分，並且內側前額葉皮質（mPFC）被確定為行為抑制的潛在介質。 目前的研究測試了mPFC是否與厭惡結果相關時參與抑制性行為。
方法：
使用雄性大鼠，使用交配 - 偶然厭惡的範例測試mPFC的infralimbic和prelimbic區域的損傷對性行為的表達和抑制交配的能力的影響。
結果：
內側前額葉皮層病變並未改變性行為的表達。 相比之下，mPFC病變完全阻止了性別厭惡症調節的獲得，並且損傷的動物繼續交配，與mPFC完整雄性動物對交配的強烈行為抑制形成對比，導致僅22％的完整雄性動物繼續交配。 然而，具有mPFC損傷的大鼠能夠形成對性回報的條件性位置偏好和對氯化鋰的條件性位置厭惡，表明這些損傷不改變氯化鋰的聯合學習或敏感性。
結論：
當前的研究表明，患有mPFC病變的動物很可能能夠與其行為的厭惡結局建立聯繫，但面對厭惡後果卻缺乏抑制尋求性獎勵的能力。 這些數據可能有助於更好地理解衝動控制障礙的常見病理，因為強迫性行為在精神疾病和帕金森氏病的合併症中普遍存在。
簡介
內側前額葉皮層（mPFC）參與哺乳動物神經系統的許多高階功能，包括情緒喚醒的調節，焦慮樣行為，以及行為靈活性和決策（1 - 5）。 基於獎勵的決策被認為是由mPFC，杏仁核和紋狀體組成的神經元迴路控制的（6）其中mPFC充當此過程的“自上而下”控制器（7,8）。 基於獎勵的決策的核心特徵是能夠跟踪“響應 - 結果”關係隨時間的變化（9）。 這樣，當與行為動作相關的後果變得不利時，這些動作的頻率就會降低。 這導致積極的行為適應，這種反應取決於完整的mPFC功能（8, 10）。 一旦導致不良後果，就無法改變行為行為，這是各種成癮性疾病常見的症狀（11 - 15).
囓齒動物的男性性行為是一種自然的基於獎勵的行為，其中監測響應 - 結果關係以實現交配的目標（16）。 然而，當性行為與厭惡刺激氯化鋰（LiCl; 17，18）配對時，雄性大鼠禁止交配。 mPFC活動與囓齒動物的男性性行為有關（19 - 25）和人類（26）。 然而，mPFC在性行為中的確切作用仍不清楚。 本研究的目的是使用交配 - 偶然厭惡模型來表徵mPFC病變對性行為表達的影響，以及對大鼠性行為的行為抑制的獲得。 病變包括mPFC的infralimbic（IL）和prelimbic（PL）細胞核，因為這些亞區已被證明可以投射到涉及性行為調節的大腦區域（20）。 該研究的結果表明，正常表達性行為不需要完整的mPFC功能。 相反，結果支持這樣一種假設，即一旦這種行為與厭惡結果相關聯，mPFC就會對性行為的行為抑制的執行進行調節。
材料和方法
動物
從Harlan labs（Indianapolis）獲得的成年雄性（250-260克）Sprague Dawley大鼠在12溫度下在逆光/暗循環（12：10 h，在72 AM熄滅）下單獨圈養在人工照明的房間中。 F。 始終提供食物和水。 在所有交配試驗中使用去卵巢的雌激素（具有5％17-β-雌二醇苯甲酸酯的sc silastic capsule）和黃體酮（sc注射500μg在0.1 ml芝麻油中）引發的雌性Sprague Dawley大鼠（210-225克）。在暗期開始後4小時開始，並且在暗紅色照射下在矩形樹脂玻璃測試籠（60×45×50 cm）中進行行為。 所有程序均由西安大略大學動物護理委員會辛辛那提大學動物護理和使用委員會批准，並符合NIH和CCAC指導，涉及研究中的脊椎動物。
病變手術
用1-ml / kg劑量（87 mg / kg氯胺酮和13 mg / kg甲苯噻嗪）麻醉動物。 將動物置於立體定位裝置（Kopf instruments，Tujunga，CA USA）中，製作切口以暴露顱骨，並使用dremmel鑽（Dremmel，USA）在註射部位上方鑽孔。 使用0.25μlHamilton注射器，在相對於前囟的下列坐標處（水平顱骨水平），在不同背腹坐標下使用兩次注射在不同背腹坐標下雙側輸注Ibotenic acid（PBS中的2μl，1.5％），每次注射5分鐘：對於PL和IL病變：AP = 2.9，ML = 0.6，DV = -5.0和-2.5。 使用相同的方法進行假性病變，但使用載體（PBS）注射。 在行為測試之前，允許所有動物恢復7-10天。
設計
表達性行為
在手術前性生活的動物中進行PL和IL損傷。 恢復後，允許動物每週交配一次，直到顯示一次射精，手術後連續四周。 使用單向ANOVA以損傷手術作為因素分析每個實驗中性參數的差異（即，發作，插入，射精的延遲，以及坐騎和插入的數量）。 使用Fishers PLSD測試進行事後比較，所有測試均具有5％顯著性水平。
高架加迷宮實驗
在高架十字迷宮（EPM）上測試具有損傷或假處理的動物。 該測試在手術後五周和最後一次交配後一周進行。 EPM由透明的有機玻璃製成，由四個相等長度的臂組成，從形成加號形狀的中心區域延伸。 迷宮的兩個臂向外部環境開放，迷宮的另外兩個臂被沿著臂的整個長度延伸的暗線（40cm高）包圍。 中間區域和手臂之間的邊界由位於迷宮中間12cm的手臂上的白色條紋限定。 EPM測試在昏暗照明下進行，在黑暗時期開始後數小時1-4。 使用具有5％顯著性水平的學生t檢驗確定假性和損傷動物之間的差異。
條件性性厭惡
在損傷或假手術之前，對雄性大鼠進行三次交配以獲得性經驗。 在該研究中包括在三次手術前交配試驗中至少兩次顯示射精的動物，並隨機分成四個實驗組：Sham-LiCl，損傷-LiCl，Sham-Saline和損傷 - 鹽水。 在最後一次訓練後3天進行病變或假手術。 在調節期開始之前，允許動物在手術後恢復一周。 在調理過程中，一半的假性和損傷的雄性在交配後立即接受LiCl（Sham-LiCl和損傷-LiCl），而另一半假性和損傷的雄性作為對照並在交配後立即接受鹽水（Sham-Saline）和病變 - 鹽水）。 在調理日1，允許動物與一次射精交配，並在用20ml / kg劑量的0.15M LiCl或鹽水射精後在一分鐘內註射，然後放回其家籠中。 在調理日2的早晨，稱重所有雄性動物，給予鹽水條件動物20ml / kg劑量的0.15M LiCl，同時向LiCl條件動物注射等量的鹽水。 這個範例在連續20天內重複進行，總共進行了10次完整的調節。 在每次試驗期間記錄性行為的參數。 使用具有5％顯著性水平的卡方分析，對每個試驗分析顯示坐位和插入或射精的動物百分比的差異。 由於在任何參數中未檢測到Sham-Saline和損傷 - 鹽水組之間的差異，因此將這兩組組合用於統計分析（n = 9）並與損傷-LiCl或Sham-LiCl組進行比較。
條件性地方偏好
性行為動物如上所述進行了病變手術，並且在行為測試之前允許恢復一周。 所有行為測試在黑暗時期開始後數小時開始。 經調節的位置偏好裝置被分成具有中性中心室的三個室。 房間的一側有白色的牆壁和網格地板，而另一側是黑色，不銹鋼棒作為地板，中心室是灰色的有機玻璃地板（Med Associates，St。Albans，VT）。 首先，進行預測試以在調節開始之前為每個個體建立自然偏好，將所有動物放入中心室中，自由進入所有室15分鐘，並記錄每個室中花費的總時間。 在第二天，即調理日4，雄性在其家籠中與一次射精交配，立即將它們放入最初非優選的室中30分鐘而不進入其他室或者放入它們最初優選的室中。沒有事先性行為的三十分鐘。 在第二個調理日，男性接受了相反的治療。 再次重複這種調節範例。 第二天，進行了後測試，其程序上與預測試相同。 使用兩個單獨的值來確定mPFC損傷的動物是否形成對性別的條件性位置偏好。 第一個得分是差異分數，定義為在最初優選的腔室中花費的時間與在最初非優選的腔室中花費的時間之間的差異。 偏好分數定義為在最初非優選室中花費的時間除以在最初非優選室中花費的時間加上在最初優選室中花費的時間。 使用具有1％顯著性水平的配對學生t檢驗，在測試前和測試之後比較每隻動物的偏好和差異分數。 以前的研究已經證明，使用這種範例，交配可以產生穩健的條件性位置偏好，並且控制治療不會導致偏好的變化（27 - 29).
條件性地方厭惡
性行為的動物如上所述進行病變或假手術，並且在行為測試之前允許恢復一周。 所有行為測試在光照期開始後數小時開始。 使用上述CPP裝置，在兩個調節試驗期間，以平衡的方式分別將LiCl或鹽水注射與最初優選或非優選的室配對。 使用具有4％顯著性水平的配對學生t檢驗進行前後測試並如上所述分析數據。
病變驗證
對於病變驗證，用4％多聚甲醛經心臟灌注動物，並將腦切片（冠狀）。 使用識別NeuN（單克隆抗NeuN抗血清; 1：10,000; Chemicon）和標準免疫過氧化物酶方法的孵育溶液中的初級抗血清對神經元標記物NeuN進行切片和免疫處理（19）。 通過分析缺乏NeuN神經元染色的相鄰mPFC切片的面積來確定ibotenic病變的位置和大小。 mPFC的病變通常相對於前囟跨越AP + 4.85至+ 1.70的距離（圖1A-C）。 如果IL的100％和PL的80％被破壞，則認為病變是完全的，並且在統計分析中僅包括具有完全病變的動物（性行為實驗，病變n = 11，假n = 12; EPM實驗，病變n = 5，假n = 4;條件性厭惡實驗，假生理鹽水n = 4，假-LiCl n = 9，病變 - 生理鹽水n = 5，病變-LiCl n = 12;條件性位置偏好實驗，病變n = 5條件性位置厭惡實驗，假n = 12，病變n = 9）。
結果
性行為
PL / IL病變不影響手術前性生活的男性測試的任何性參數（圖1D-F）。 同意，在第一次試驗期間，在條件性厭惡實驗中包括性經驗的男性中，沒有檢測到PL / IL病變對性行為的影響，因此在LiCl與性行為配對之前（表1）。 因此，PL / IL病變不會影響與性經歷無關的性行為。
條件性厭惡
LiCl調理對性行為的影響
與假鹽水對照相比，LiCl調理導致顯示坐骨，插入或射精的假雄性百分比顯著降低（圖2A-B）。 然而，mPFC病變完全阻斷了LiCl調節引起的抑制。 卡方分析顯示，在顯示坐騎的動物百分比中檢測到的群體之間存在顯著差異（圖2A），插入（未顯示;數據與...相同） 圖2A）或射精（圖2B）。 具體地，與鹽水處理的對照動物（Sham和病變）相比，Sham-LiCl組中顯示坐騎，插入或射精的雄性百分比顯著更低，表明LiCl調節對假手術動物交配的破壞性影響。 相反，在損傷-LiCl雄性中沒有觀察到LiCl調節的影響（數字2A-B）。 因此，mPFC功能對於獲得性行為的條件性抑制是至關重要的。 然而，PL / IL病變可能減弱與性獎勵相關的聯想學習，因此在單獨的研究中測試PL / IL病變對獲得性獎勵的條件性位置偏好的影響。
討論
在這項研究中，我們報告mPFC的IL和PL區域的損傷不影響性行為的表達，也不影響對性獎勵的條件性地方偏好的獲得。 相反，病變阻止獲得條件性性厭惡。 這些結果為假設提供了功能證據，即進行適應性行為改變的能力受mPFC的IL和PL亞區調節。
我們實驗室以前的數據表明，mPFC神經元在雄性大鼠的性行為中被激活（20）。 然而，在任何分析的性行為參數中，本研究中的mPFC損傷大鼠與假對照大鼠無法區分。 與先前的報告一致（30, 32）mPFC病變確實產生了抗焦慮作用，通過高架十字迷宮的表現來評估，表明我們的病變方案是有效的。 因此，目前的結果表明，性行為期間mPFC內的IL和PL細分的激活對於性行為的正常表達不是必需的。 相比之下，Agmo及其同事之前的一項研究表明，前扣帶區（ACA）的病變增加了上升和插入潛伏期並降低了交配的雄性比例（25）。 因此，ACA可能在性行為的表現中起作用，而IL和PL區域一旦與厭惡結果相關聯就會介導對行為的抑制。
雖然據報導mPFC病變會破壞各種形式的記憶鞏固（33, 34），此處報導的mPFC病變對行為抑制的影響不能歸因於學習缺陷。 在另一組實驗中，測試了mPFC損傷的雄性建立對性行為的條件性位置偏好的能力。 獎勵相關的聯想學習在mPFC損傷動物中保持完整，因為這些雄性能夠形成對性回報配對室的條件性位置偏好。 這一發現與以前的研究結果一致，這些研究檢測了PL或完全mPFC在獲取精神興奮劑誘導的CPP中的作用（35, 36此外，厭惡刺激LiCl的聯想學習不受mPFC病變的影響，與先前報導的PFC病變不能阻止獲得條件性味覺厭惡相一致（34）。 總的來說，這些數據表明先前觀察到的mPFC內PL / IL細分的激活（20）獲取獎勵相關的聯想學習不是必需的，但是對於正確使用與執行行為控制有關的信息是必要的。 這一概念與目前的觀點一致，即完整的IL功能是必要的，用於調查和採取抑制和興奮性輸入，以傳達有關獎勵 - 厭惡突發事件的信息（37）。 此外，PL動物（35）或IL（8, 37, 38）儘管無法利用這些信息來製定目標導向的決策，但病變仍顯示正常的消退學習。
總之，目前的研究表明，具有mPFC病變的動物很可能與其行為的厭惡結果形成聯繫，但缺乏在面對厭惡後果時抑制尋求性回報的能力。 在人類中，性喚起是一種複雜的體驗，其中認知 - 情緒信息的處理用於確定特定刺激的享樂特性是否足以充當性激勵（39）。 目前的數據表明，mPFC功能障礙可能導致性風險或強迫性行為。 此外，mPFC功能障礙與多種精神疾病有關（13, 40）表明mPFC的功能障礙可能是與其他疾病共有的潛在病理，強迫性行為可能與其他疾病有關。 事實上，在人類中，據報導，性慾過度或強迫性行為與精神疾病（包括藥物濫用，焦慮和情緒障礙）有很高的合併症（41）和帕金森病患者的大約10％患病率以及強迫性購買，賭博和飲食（42 - 44).
腳註
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