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NEUROBIOLOGÍA DE LA CONDUCTA SOCIAL
Eje hipotálamo-hipofisario-adrenal:
Regulación de la conducta social
Daniella Agrati, Sección Fisiología y Nutrición. daniellaagrati@gmail.com
Natalia Uriarte, Laboratorio de Neurociencias. natiuria@gmail.com
PARTE I
•Respuesta de estrés
•Eje hipotálamo-hipofisario-adrenal
•Control de la respuesta de estrés en mamíferos
PARTE II
• Estrés y comportamiento social
• Comportamiento social y estrés
¿QUÉ ES EL ESTRÉS?
•Adrenalina
•Glucocorticoides
•Frecuencia cardíaca
•Glucosa en plasma
•Alerta
¿QUÉ ES EL ESTRÉS?
“Estado de amenaza (real o percibido) de la homeostasis.”
Fight or flight response
Cannon, 1915
RESPUESTA DE ESTRÉS
Repertorio de respuestas fisiológicas y
comportamentales adaptativas que presentan
los animales ante una situación de estrés.
¿QUÉ IMPLICA LA RESPUESTA DE ESTRÉS?
REDIRECCIÓN DE RECURSOS
ENERGÍA
COMPORTAMIENTO
de O2 y nutrientes a
cerebro, corazón y músculos
esqueléticos
de vigilia y atención
•
de alimentación
reproducción.
frecuencia respiratoria.
• liberación de glucosa,
grasos a sangre.
• cambios de umbrales sensoriales.
AA,
ác.
•activación e inhibición de diferentes
centros en el SNC.
•redistribución flujo sanguíneo.
•
y
a largo plazo repro., sist. inmune
•SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO
•HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS-ADRENAL
•SISTEMA NERVIOSO CENTRAL
Noradrenalina y Adrenalina
Glucocorticoides
HIPOXIA por CO2
Iwama et al., 1988
FOOTSHOCK
Weinstock et al., 1998
ADRENALINA
GLUCOCORTICOIDES
RESPUESTA DE ESTRÉS ALTAMENTE CONSERVADA
Respuesta simpato-adrenomedular INICIAL RÁPIDA
respuesta excitatoria cardiovascular en seg (Iversen et al., 2000)
HPA
SNA
GLUCOCORT
ADRENALINA
Ulrich & Herman, 2009
Respuesta HPA LENTA: REFUERZO Y AMPLIFICACIÓN
pico de Gluco en sangre en 10 min (Dorste et al., 2008)
EJE HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS-ADRENAL
NPV hipotálamo
CRH/AVP
Hormona liberadora de corticotropina/
Arginina vasopresina (mamíferos)
Arginina Vasotocina (nomamíferos), mesotocina
(AVES) y otros
neuropéptidos
Adenohipófisis
ACTH
Adrenocorticotropina
Corteza g. adrenales
Tejido intra-renal
GLUCOCORTICOIDES
CORTISOL
CORTICOSTERONA
PECES Y MAMÍFEROS (excepto roedores)
AMFIBIOS, REPTILES Y AVES
PECES
¿CÓMO SE DISPARA LA RESPUESTA ENDÓCRINA DE ESTRÉS?
Hipo-glicemia
ESTRESORES FÍSICOS
Hipoxia
CAMBIO
fisiológicas
Pérdida de volemia
en
variables
Dolor
ESTRESORES PSICOGÉNICOS
ANTICIPAN una alteración
Olor a predador
Ambiente nuevo (open field)
Social defeat
ESTRESORES FÍSICOS
ACTIVACIÓN DIRECTA DEL NPV POR VÍAS ASCENDENTES
región
parvocelular
medial del NVP
•Núcleos del tronco encefálico (ej. del núcleo
del tracto solitario)
•Órganos circumventriculares
•Vías NA/A
ESTRESORES PSICOGÉNICOS
ACTIVACIÓN DEL NPV POR CENTROS SUPERIORES
psicogénicos
Basal
16
Ether
14
CS (ug/dl)
12
10
8
6
4
2
0
físico
Control
B. Amyg
C. Amyg
M. Amyg
Amígdala (Perwit & Herman, 1997; Dayas et al., 1999) como estructura clave para
respuesta a estresores psicogénicos más que a físicos
Feldman et al., 1994
ESTRESORES PSICOGÉNICOS
ACTIVACIÓN DEL NPV POR CENTROS SUPERIORES
CPFm
infralímbica
GR
MR
CORTEZA
PREFRONTAL
HIPOCAMPO
GR
MR
Neuromoduladores:
CPFm
prelímbica
GR
MR
AMÍGDALA
CRH, Angiotensina II
y otros
BLAmí y MeAmí
INICIO
TERMINACIÓN
BNST, MPOA
CONTROL NEURONAL DE LA ACTIVADAD DEL EJE HPA POR
ESTRESORES
INICIO PSICOGÉNICOS
proyección indirecta
MECANISMOS
TERMINACIÒN
INICIO FÍSICOS
Ulrich & Herman, 2009
proyección directa
EL EJE HPA ES MODULADO POR FACTORES FISIOLÓGICOS Y
CONTEXTUALES
•
FISIOLÓGICOS: edad, sexo, estado reproductivo
•
CONTEXTUALES: ej. ciclo circadiano en liberación BASAL
N. SUPRAQUIASMÁTICO
Banki et al., 1986
•
CONTEXTUALES: ej. estacionalidad en la RESPUESTA
Snow bunting
Plectrophenax nivalis
EPOCA REPRODUCTIVA
MUDA DE PLUMAJE
Romero et al., 1998
ESTRESORES
REFORZADORES
CONTEXTO
FACT. Fisiológicos
(luz/oscuridad, estaciones)
(edad, sex, estado reprod.)
HIPOTÁLAMO
RETROALIMENTA
CIÓN NEG.
HIPÓFISIS
ADRENAL
Glucocorticoides
Koohaals et al., 2011
¿QUÉ ES EL ESTRÉS?
Tal vez el término “estrés” deba restringirse a las condiciones en las
cuales las demandas ambientales exceden la capacidad regulatoria
natural de un organismo, en particular aquellas situaciones que
incluyen falta de predicción o que son incontrolables.
Koohaals et al., 2011
PARTE I
•Respuesta de estrés
•Eje hipotálamo-hipofisario-adrenal
•Control de la respuesta de estrés en mamíferos
PARTE II
• Estrés y comportamiento social
• Comportamiento social y estrés
Figure 1.2 Three Main Approaches to Studying the Neuroscience of Behavior (Part 1)
Figure 1.2 Three Main Approaches to Studying the Neuroscience of Behavior (Part 2)
Figure 1.3 The Role of Play in Brain Development
La amígdala medial posterodorsal, involucrada en el procesamiento
de olores, es menor en ratas machos alojadas individualmente desde
el destete (Cooke et al 2000)
Figure 1.4 Pictures of Pain
Activación de la corteza cingulada anterior (Rainville et al 1997)
Different degrees of reaction in the brain after the instructions given in
different ways, even under the same physical stimulation (i.e. hands put into
hot water).
La expectativa inducida socialmente afectó la magnitud de la respuesta!
Figure 1.2 Three Main Approaches to Studying the Neuroscience of Behavior (Part 3)
Figure 1.2 Three Main Approaches to Studying the Neuroscience of Behavior (Part 4)
Hoja de ruta…
Eventos o condiciones estresantes pueden afectar comportamientos sociales,
1) Conductas reproductivas como ejemplo.
2) Efectos duraderos y a largo plazo.
El comportamiento social puede afectar la respuesta de estrés,
1) Comportamiento maternal y respuesta del eje Hipotálamo-Hipófisis-Adrenal.
2) Efectos duraderos y a largo plazo.
Las propias interacciones sociales representan distintos grados de estrés.
Agresión y reproducción
Estresores sociales, Social defeat, efecto winner.
Eventos o condiciones estresantes pueden afectar comportamientos sociales
1) Conductas reproductivas como ejemplo.
2) Efectos duraderos y a largo plazo.
Activación del eje hipotálamohipofisario-adrenal
DISMINUCIÓN DE LA FUNCIÓN
REPRODUCTIVA
Afectación de las conductas reproductivas
Conducta sexual
Cuidado de la progenie
Activación CRÓNICA del eje HHA
HEMBRAS:
• Disminución de la ovulación (Yonetani et al, 1974; Hulse & Coleman, 1983).
• Disminución de la maduración uterina (Negro-Vilar, 1993).
• Inhibición de los comportamientos proceptivos y receptivos (Carter, 1992).
• Alteración del comportamiento de cuidado de las crías (Levine, 60s, varios….).
MACHOS:
• Supresión de la secreción de testosterona (Collu et al 1984).
• Disminución de la espermatogénesis (Almeida et tal 2000).
• Inhibición de la función eréctil (Morokoff et al 1987).
• Disminución de la conducta sexual (Keverne 1979, Sapolsky et al 1986).
Activación CRÓNICA del eje HHA
Activación AGUDA del eje HHA
Un evento de estrés agudo durante 15
minutos en la noche del proestro reduce
el comportamiento sexual en hembras
(Cecconello et al 2010)
Behavioural Brain Research 207, 429-33; 2010
psicogénicos
psicogénicos
Efectos de la exposición PRENATAL al estrés
Eventos estresantes durante la gestación afectan negativamente la función
reproductiva en roedores.
Gerardin et al, Physiology & Behavior, 84, 97–104, 2005.
Efectos de la exposición PRENATAL al estrés
Eventos estresantes durante la gestación afectan negativamente la función
reproductiva en roedores.
•disminución de
la distancia
anogenital
•disminución de la distancia anogenital
•disminución de los niveles pl de
testosterona
•no cambia peso de testículos y órg.
accesorios
•no cambia el conteo espermático
•disminución de la latencia a monta e
intromisión
•reducción del número de
eyaculaciones
Gerardin et al, Physiology & Behavior, 84, 97–104, 2005.
Efectos de la exposición PRENATAL al estrés
El estrés prenatal produjo una masculinización incompleta del SNC, que
lleva a la inhibición de la secreción tónica de GnRH (responsable por los
niveles de testosterona normales en adultos)
El comportamiento social puede afectar la respuesta de estrés
Comportamiento maternal y respuesta del eje Hipotálamo-Hipófisis-Adrenal
Las ratas lactantes reducen las respuestas comportamentales y
endócrinas de estrés
Hansen & Ferreira,1986
Kellogg & Barrett,1999
El comportamiento social puede afectar la respuesta de estrés
Comportamiento maternal y respuesta del eje Hipotálamo-Hipófisis-Adrenal
Las ratas lactantes reducen las respuestas comportamentales y
endócrinas de estrés
El comportamiento social puede afectar la respuesta de estrés
Comportamiento maternal y respuesta del eje Hipotálamo-Hipófisis-Adrenal
Maternal condition reduces fear behaviors but not the endocrine
response to an emotional threat in virgin female rats
• Hembras vírgenes
• Hembras lactantes
• Hembras vírgenes sensibilizadas
HORMONAS - COMPORTAMIENTO MATERNAL
HORMONAS - COMPORTAMIENTO MATERNAL
HORMONAS - COMPORTAMIENTO MATERNAL
Agrati et al, 2008, Hormones and Behavior.
El comportamiento social puede afectar la respuesta de estrés
Comportamiento maternal y respuesta del eje Hipotálamo-Hipófisis-Adrenal
Maternal condition reduces fear behaviors but not the endocrine
response to an emotional threat in virgin female rats
Agrati et al, 2008, Hormones and Behavior.
El comportamiento social puede afectar la respuesta de estrés
Distintas composiciones familiares durante la vida temprana afectan la
respuesta del eje Hipotálamo-Hipófisis-Adrenal a largo plazo.
Uriarte et al, 2009, Developmental Psychobiology.
Las propias interacciones sociales representan distintos grados de estrés.
un extremo: Agresión e inhibición de la reproducción
http://www.arkive.org/naked-molerat/heterocephalus-glaber/video-09.html
Ovulation is suppressed in subordinate nonbreeding female naked mole-rats in captive
and wild colonies, and show that plasma LH
concentrations are significantly lower in these
non-breeding females. This reproductive block
in non-breeding females is readily reversible if
the social factors suppressing reproduction
are removed.
Damaraland mole-rats
http://www.arkive.org/damaraland-molerat/cryptomys-damarensis/video-09.html
¿Eusocialidad?
Otros mecanismos de supresión de la fertilidad
Evitación de incesto
Las propias interacciones sociales representan distintos grados de estrés.
Estresores frecuentemente utilizados en el laboratorio
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Inmovilización
Inmovilización + luz brillante
Suspensión
Ruido
Inyecciones de salina
Deprivación de sueño
Inmersión en agua fría
Footshock
Handling
¿Relevancia etológica?
• Exposición a predador
• Restricción de alimento
• Estresores sociales:
Aumento densidad poblacional
Social defeat
Inestabilidad Social