Νευροβιολογικές και συμπεριφορικές επιπτώσεις μιας εμπειρίας ανταμοιβής ή ματαίωσης κατά τη νεογνική ηλικία στον επίμυ

Abstract

Being the focus of research in psychobiology for a long time, early life experience is shown to shape behaviour and brain development to match the demands of the environment to be faced in adulthood, with the exact biological mechanisms remaining elusive. In an attempt to reproduce experimentally the effects of neutral, positive or negative neonatal experience on adult behaviour and brain function we have developed a paradigm that uses the variation in reinforcement of the neonate’s behavior, in which mother contact is used as either a positive (rewarding) or negative (frustrative) reinforcer in a T-maze, during postnatal days 10-13. These early life variations in reinforcement have been hypothesized to lead to differential HPA axis (re)activity early in life and altered maturational processes in related brain areas, affecting behaviour in adulthood. In the neonatal period, during the days of training, the frustrative experience led initially to a stress response but the system was to habituate progressively over training days. On the contrary, continuous reward sustained stress hormone levels low. Animals frustrated or rewarded as neonates were tested in several cognitive and emotionally loaded challenges in the adulthood, on the notion that different levels of adversity in the neonatal life would lead to different behavioural patterns and coping strategies according to the match-mismatch concept. Interestingly, animals frustrated as neonates are more engaged in aggressive-like play in adolescence and showed enhanced spatial memory and increased flexibility in the Morris water maze, reduced freezing in the Fear Conditioning paradigm, increased immobility time in the Forced Swim test, and proactive coping in the social defeat test, in adulthood, when compared to animals rewarded as neonates. The HPA-axis response of frustrated animals varies according to the severity of the stressor, an indication of increased flexibility and adaptability, whereas there is an overall decrease in the serotonergic system activity. In conclusion, there seems to be interplay between the type of experience acquired early in life and the challenging demands of the later life, in a way that a stressful early life can prepare infants for a stressful adult life, but it can also increase the probability of maladaptation depending on the accumulated adversity load. In other words, challenging the brain in critical points during its maturation process makes individuals more susceptible to environmental influences—for better and for worse.

Οι πρώιμες εμπειρίες βρίσκονται εδώ και πολλά χρόνια στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος στην επιστήμη της ψυχο-βιολογίας, καθώς έχει διαπιστωθεί ότι διαμορφώνουν τόσο την ανάπτυξη του εγκεφάλου όσο τη συμπεριφορά με τέτοιο τρόπο ώστε να πληρούνται οι απαιτήσεις του περιβάλλοντος στο οποίο πρόκειται να εκτεθεί το άτομο κατά την ενήλικο ζωή. Σε μια προσπάθεια να αναπαραχθούν πειραματικά οι επιδράσεις μιας ουδέτερης, θετικής ή αρνητικής πρώιμης εμπειρίας στη συμπεριφορά και τη λειτουργία του εγκεφάλου στην ενήλικο ζωή αναπτύξαμε ένα μοντέλο το οποίο βασίζεται στην ενίσχυση ή μη της συμπεριφοράς του νεογνού ανάλογα με την ποιότητα της επαφής του με τη μητέρα, σε ένα λαβύρινθο σχήματος Τ, κατά τις μεταγεννητικές μέρες 10-13. Θετική εμπειρία χαρακτηρίστηκε η απρόσκοπτη επαφή με τη μητέρα, ως ανταμοιβή για την επιτυχημένη επίδοση στο λαβύρινθο, ενώ αρνητική ο αποκλεισμός της επαφής με τη μητέρα, ως ματαιωτική μη ανταμοιβή σε όλη τη διάρκεια της εκπαίδευσης στο λαβύρινθο. Η μελέτη βασίστηκε στην υπόθεση ότι αυτές οι διαφορές στην ενίσχυση οδηγούν σε αλλαγές στην ωρίμανση του εγκεφάλου και στην απαντητικότητα του άξονα του στρες, τόσο στη νεογνική περίοδο όσο και στην ενήλικο ζωή. Πράγματι, διαπιστώσαμε ότι η ματαιωτική εμπειρία κατά τη νεογνική ζωή σχετίζεται με ενεργοποίηση του άξονα Υποθάλαμος-Υπόφυση-Επινεφρίδια, ενώ η εμπειρία ανταμοιβής διατηρεί τα επίπεδα των ορμονών του στρες χαμηλά. Κατά την εφηβεία παρατηρήθηκε αυξημένο ενδιαφέρον των πειραματόζωων που είχαν εκτεθεί σε συνεχόμενη ματαίωση στη νεογνική ζωή για ενεργό κοινωνικό παιχνίδι, με δείγματα επιθετικότητας σε σχέση με πειραματόζωα που είχαν εκτεθεί σε ανταμοιβή ως νεογνά. Στην ενήλικο ζωή, η πρώιμη εμπειρία της ματαίωσης συνδέθηκε με βελτιωμένη χωρική μνήμη και συμπεριφορική ευελιξία στη δοκιμασία του υδάτινου λαβυρίνθου κατά Morris, μειωμένο χρόνο ακινησίας στη δοκιμασία μαθημένου φόβου, αυξημένο χρόνο επίπλευσης στη δοκιμασία εξαναγκασμένης κολύμβησης και σε περισσότερο ενεργή στρατηγική αντιμετώπισης της δοκιμασίας κοινωνικής ήττας. Η πρώιμη εμπειρία της ματαίωσης οδηγεί σε προγραμματισμό του σεροτονεργικού συστήματος με μειωμένη δραστηριότητα. Επιπλέον, παρατηρήθηκε ότι η απόκριση του άξονα ΥΥΕ των ζώων που είχαν υποβληθεί στην εμπειρία της ματαίωσης ως νεογνά ποικίλει ανάλογα με την ένταση της πρόκλησης, γεγονός που υποδηλώνει δυνατότητα ευελιξίας και προσαρμοστικότητας. Συμπερασματικά, φαίνεται ότι υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ του είδους της πρώιμης εμπειρίας και των προκλήσεων που καλείται να αντιμετωπίσει το άτομο στη μετέπειτα ζωή, με τέτοιο τρόπο ώστε συχνά η προηγούμενη εμπειρία να προετοιμάζει τα νεαρά άτομα για τις μετέπειτα δυσκολίες. Ταυτόχρονα, ένα ιστορικό αρνητικών εμπειριών μπορεί να αυξήσει τις πιθανότητες ευπάθειας και μειωμένης προσαρμοστικότητας ως αποτέλεσμα του συσσωρευμένου φορτίου στρες λόγω απρόβλεπτης αλλαγής συνθηκών.