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Für Wissenschaftler auf dem Gebiet der Neurobiologie, die Festlegung der Faktoren, die Einfluss auf die Erregung von Gehirn und Verhalten ist ein "Heiliger Gral". Forschung herausgegeben von der Rockefeller Universität in der Wissenschaftler der 11. August Frage der Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften Early Edition sind die ersten, die eine strenge Definition dessen, was ist gemeint mit Erregung, als an der Basis aller emotional beladenen Verhalten.
Insbesondere die Forscher unter der Leitung von Donald W. Pfaff, Ph.D., eine operative Definition von Erregung, dass die Wissenschaftler können verfolgen und zu messen quantitativ in Labortieren, wie auch in menschlichen Wesen.
"Wenn Sie fragen jemanden auf der Straße, was Erregung bedeutet, dass die Person haben könnte eine intuitive Konzept der Erregung in Bezug auf die sexuelle Erregung, Wachheit oder eine emotionale Reaktion wie Angst", sagt Pfaff, Professor und Leiter des Labors für Neurobiologie und Verhalten an der Rockefeller. "Aber, wenn Sie fragen," Genau das, was nicht bedeuten, wissenschaftlich Erregung, "es hat sich sehr hart für Wissenschaftler an Pol nach unten."
Wissenschaftler, die ein Studium Erregung historisch waren gliedert sich in zwei Lager: diejenigen, die Erregung zu einem einzigen, "monolithischen" physiologische Funktion, und jene, die glauben, dass die Erregung existiert nicht als Ganzes, sondern ist eine Sammlung von kleinen spezifischen Fähigkeiten.
In den PNAS Papier, Pfaff und Kollegen, eine mathematische Gleichung, die zum ersten Mal vereint diese zwei unterschiedlichen Denkschulen und kombiniert generalisierten Erregung mit verschiedenen spezifischen Formen der Erregung, insbesondere wegen des Geschlechts, Hunger und Angst.
Sie zeigen auch, dass Experimente können so gestaltet werden, messen Erregung in Labor-Mäusen, die letztlich wird genetische Antworten auf die Frage "Was ist Erregung?"
Beim Menschen, Defizite in Erregung beitragen, solche Probleme wie kognitive Aufmerksamkeit Defizit / Hyperaktivität, Autismus und Alzheimer-Krankheit. Erosion der Erregung Mai-Konto auch für einige der psychischen Schwierigkeiten, dass die Menschen Gesicht, als sie alt sind.
Understanding allgemeinen Erregung Mai helfen Wissenschaftler entwickeln pharmakologischen Methoden zur Verbesserung der Wachheit während des Tages und Schlaf in der Nacht. Analysieren die Mechanismen der Erregung kann dazu führen, dass eine genauere Anästhesie.
Die operative Definition von Erregung, die von der Rockefeller-Forscher fest, dass eine weckte von Mensch oder Tier wird mehr sensibel auf sensorische Reize, werden physisch aktiver und reagieren emotional. Nach Pfaff, diese Definition ermöglicht Interaktion zwischen den Staaten Erregung. Mit anderen Worten, Veränderungen in der sexuellen Erregung könnte dämpfen oder die Erhöhung Reaktion auf Schmerzen, oder umgekehrt.
"Der allgemeine Zustand der Erregung zu einem bestimmten Zeitpunkt wird eine Funktion sowohl der Person, die globale, oder generalisiert, Erregung Staat und jede einzelne Erregung Staaten, die möglicherweise vorhanden sein", sagt Pfaff.
Mit der Gleichung, die Forscher konnten, um so genannten "wichtigsten Komponenten Analyze" eine Reihe von Verhaltens-Experimenten mit Mäusen Labor gemessen, dass das Tier die Reaktion auf sensorische Reize, motorische Aktivität und emotionale Reaktivität.
Sie fanden heraus, dass ein "generalisierten Erregung Funktion" zugrunde liegt etwa ein Drittel aller Daten in Erregung-bezogenen Aufgaben.
"Die Existenz einer generalisierten Erregung Funktion ist nicht ohne mehrere spezifische Formen der Erregung", sagt Pfaff. "Zum Beispiel, wenn Sie die Angst Heck aus mir, ich bin eher zu reagieren, wenn ich stark bin generell weckte Wie auch immer, in der Erwägung, dass, wenn ich eingeschlafen bin, ich bin nur ein bisschen träge in meine Antwort."
Um zu verstehen, wie Veränderungen in der Expression von bestimmten Genen beeinflussen können Erregung, die Wissenschaftler studierte Veränderungen in der Erregung von zwei verschiedenen Arten von genetisch veränderten Mäusen: ein Maus fehlte das Gen für die Östrogen-Rezeptor-alpha, während die anderen fehlte das Gen für die Östrogen-Rezeptor-beta.
"Östrogene, des Geschlechts und der sexuellen Verhalten Erregung sind nützlich, als" Brücke "zur Entdeckung von grundlegender Mechanismen Erregung", sagt Pfaff. "Da Östrogene stark Laufwerk weiblichen Geschlechts Verhalten, wir waren interessiert bei der Bestimmung, wenn die Gene-Codierung der Östrogen-Rezeptoren alpha und beta werden könnten, die in eine globale Funktion des Gehirns."
Die Experimente wurden eingerichtet, um weiblichen Mäusen schlafen in ihren Käfigen zu Hause, da sie während der Licht-Phase der täglichen Hell-Dunkel-Zyklus. Nach Pfaff, studiert das Tier in seinem Käfig zu Hause während der Light Cycle sorgt dafür, dass die Maus wird nicht Erforschung seiner Käfig.
Dieser Ansatz beseitigt Verzerrungen aufgrund von Furcht und Angst und bietet eine Null-Basislinie. Ein Computer automatisch gemessen die Antworten auf sorgfältig präsentiert Sinnesreizen.
Die sensorische Reize verabreicht wurden vestibulären, in dem die Maus zu Hause Käfig wurde vertikal angehoben; taktile, in denen ein Mäuse ausgesetzt war eine kurze Luft-puff stark genug, um ablenken die Haare auf dem Rücken; olfaktorischen, in dem die Maus Antwort auf die verschiedenen Gerüche wurde gemessen, und auditiven, ein fünf Sekunden Platzen der laut weißes Rauschen.
Der Schlüssel zu bekommen Erregung in eine moderne genetische und physiologische Rahmen, Pfaff sagt, ist, dass körperliche Reaktionen, die den Nachweis der Erregung.
"Zusätzlich zu erhalten sensorische Reize, wir haben das Tier bewegt auf ein laufendes Rad", sagt Pfaff. "Das ist auch Teil des operationellen Definition. Also, was wir versuchen zu tun ist wiederum die meisten grundlegenden Verhaltens-Konzept in eine Reihe von Reaktionen gemessen physisch und quantitativ. "
Von Antworten auf Reize und die laufenden Rad Experimente, Pfaff und seine Kollegen festgestellt, dass die Sinnesorgane der Wachsamkeit und motorische Aktivität von Mäusen fehlt die Östrogen-Rezeptor-alpha war deutlich weniger als genetisch normalen Mäuse Kontrolle. Überraschenderweise gab es keine signifikante Veränderung der motorischen Aktivität zwischen Mäusen fehlt die Beta-Östrogen-Rezeptor und Kontrolle Mäusen.
In Bezug auf die Ergebnisse der Östrogen-Rezeptor-alpha-Knockout-Mäusen, sagt Pfaff, "Es war überraschend für uns, dass ein Gen für eine Sex-Hormon-Rezeptor hätte eine solche globale Auswirkungen auf Erregung."
Pfaff's Co-Autoren sind J. Garey, Ph.D., A. Goodwillie, M. Morgan, Ph.D., und S. Ogawa, Ph.D., an der Rockefeller; J.-A. Gustaffson, MD, am Karolinska Institut, Schweden; O. Schmieden, Ph.D., an der Universität von North Carolina, Chapel Hill; und KS Korach, Ph.D., am National Institute on Environmental Health Sciences, Research Triangle Park, NC.
Diese Forschung wurde teilweise von der National Institute of Child Health and Human Development und eine National Institute of Mental Health Training Grant.