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Using a Comparative Species Approach to Investigate the Neurobiology of Paternal Responses

A goal of behavioral neuroscience is to identify underlying neurobiological factors that regulate specific behaviors.  Using animal models to accomplish ...

Effective coping strategies and adaptive behavioral training build resilience against stress-induced pathology. Both predisposed and acquired coping strategies were investigated in rats to determine their impact on stress responsiveness and emotional resilience. Male Long-Evans rats were assigned to one of the three coping groups: passive, active, or variable copers. Rats were then randomly assigned to either an effort-based reward (EBR) contingent training group or a non-contingent training group. Following EBR training, rats were tested in appetitive and stressful challenge tasks. Physiological responses included changes in fecal corticosterone and dehydroepiandrosterone (DHEA) metabolites as well as neuropeptide Y (NPY)-immunoreactivity in the hippocampus and amygdala. Regardless of a rat's predisposed coping strategy, EBR rats persisted longer than non-contingent rats in the appetitive problem-solving task. Furthermore, training and coping styles interacted to yield the seemingly most adaptive DHEA/corticosterone ratios in the EBR-trained variable copers. Regardless of training group, variable copers exhibited increased NPY-immunoreactivity in the CA1 region.

Behavioral training and predisposed coping strategies interact to influence resilience in male Long-Evans rats: Implications for depression.

Wirksame Bew&auml;ltigungsstrategien und adaptiven Verhaltens Training aufbauen Widerstandsf&auml;higkeit gegen Stress-induced Pathologie. Beide veranlagt und erworbenen Bew&auml;ltigungsstrategien bei Ratten zu bestimmen, ihre Auswirkungen auf die Reaktionsf&auml;higkeit der Spannung und emotionale Belastbarkeit untersucht wurden. M&auml;nnliche Long-Evans-Ratten wurden beauftragt, eine der drei Bew&auml;ltigungsstrategien: passive, aktive oder Variable Copers. Ratten wurden dann nach dem Zufallsprinzip entweder einer Aufwand-basierte Belohnung (EBR) Kontingent Training oder eine Gruppe nicht abh&auml;ngiges Ausbildung zugewiesen. Ratten wurden nach EBR Ausbildung, Vorabend und anstrengenden Herausforderung Aufgaben gepr&uuml;ft. Physiologische Reaktionen, die &Auml;nderungen im f&auml;kalen Corticosteron und Dehydroepiandrosteron (DHEA) Metaboliten sowie Neuropeptid Y (NPY) enthalten-Immunoreactivity in den Hippocampus und der Amygdala. Unabh&auml;ngig von einer Ratte pr&auml;disponiert Bew&auml;ltigungsstrategien beibehalten EBR Ratten mehr als nicht-Kontingent Ratten in der Vorabend-Probleml&ouml;sung-Aufgabe. Dar&uuml;ber hinaus interagiert Ausbildung und die Einf&uuml;gung Stile um die scheinbar am meisten adaptive DHEA/Corticosteron-Verh&auml;ltnisse in den EBR ausgebildete Variable Copers zu erzielen. Unabh&auml;ngig von der Trainingsgruppe erh&ouml;ht die Variable Copers ausgestellt NPY-Immunoreactivity in der CA1-Region.

Verhaltens-Training und pr&auml;disponiert Bew&auml;ltigungsstrategien zu interagieren, um die Widerstandsf&auml;higkeit bei m&auml;nnlichen Ratten in Long-Evans beeinflussen: Implikationen f&uuml;r Depression.

Rodent paternal models provide unique opportunities to investigate the emergence of affiliative social behavior in mammals. Using biparental and uniparental Peromyscus species (californicus and maniculatus, respectively) we assessed paternal responsiveness by exposing males to biological offspring, unrelated conspecific pups, or familiar brothers following a 24-hour separation. The putative paternal circuit we investigated included brain areas involved in fear/anxiety [cingulate cortex (Cg), medial amygdala (MeA), paraventricular nucleus of the hypothalamus (PVN), and lateral septum (LS)], parental motivation [medial preoptic area (MPOA)], learning/behavioral plasticity (hippocampus), olfaction [pyriform cortex (PC)], and social rewards (nucleus accumbens). Paternal experience in californicus males reduced fos immunoreactivity (ir) in several fear/anxiety areas; additionally, all californicus groups exhibited decreased fos-ir in the PC. Enhanced arginine vasopressin (AVP) and oxytocin (OT)-ir cell bodies and fibers, as well as increased neuronal restructuring in the hippocampus, were also observed in californicus mice. Multidimensional scaling analyses revealed distinct brain activation profiles differentiating californicus biological fathers, pup-exposed virgins, and pup-naÃ¯ve virgins. Specifically, associations among MPOA fos, CA1 fos, dentate gyrus GFAP, CA2 nestin-, and PVN OT-ir characterized biological fathers; LS fos-, Cg fos-, and AVP-ir characterized pup-exposed virgins, and PC-, PVN-, and MeA fos-ir characterized pup-naÃ¯ve virgins. Thus, whereas fear/anxiety areas characterized pup-naÃ¯ve males, neurobiological factors involved in more diverse functions such as learning, motivation, and nurturing responses characterized fatherhood in biparental californicus mice. Less distinct paternal-dependent activation patterns were observed in uniparental maniculatus mice. These data suggest that dual neurobiological circuits, leading to the inhibition of social-dependent anxiety as well as the activation of affiliative responses, characterize the transition from nonpaternal to paternal status in californicus mice.

Characteristic neurobiological patterns differentiate paternal responsiveness in two Peromyscus species.

Nagetier v&auml;terlicherseits Modelle bieten einzigartige M&ouml;glichkeiten, die Entstehung von affiliative soziales Verhalten bei S&auml;ugetieren zu untersuchen. Mit biparental und Uniparentale Peromyscus Arten (Californicus und Hirschm&auml;use, beziehungsweise) wir bewertet v&auml;terlicherseits Reaktionsf&auml;higkeit durch Verf&uuml;gbarmachen M&auml;nner biologische nachkommen, unabh&auml;ngigen konspezifisch Welpen oder bekannten Br&uuml;der nach eine 24-Stunden-Trennung. Die vermeintliche v&auml;terlicherseits Schaltung, die wir untersuchten enthalten Hirnareale beteiligt Furcht/Angst [Cingulum Kortex (Cg), medialen Amygdala (MeA), Nucleus paraventricularis des Hypothalamus (PVN) und laterale Septum (LS)], elterliche Motivation [medialen preoptic Gebiet (MPOA)], lernen/Verhaltens Plastizit&auml;t (Hippocampus), Olofaktion [birnenf&ouml;rmig Kortex (PC)] und soziale Belohnungen (Nucleus Accumbens). V&auml;terlicherseits Erfahrung in Californicus M&auml;nner reduziert fos Immunoreactivity (Ir) in verschiedenen Bereichen der Furcht/Angst; Dar&uuml;ber hinaus verringert alle Californicus Gruppen ausgestellt fos-Ir im PC. Verbesserte Arginin Vasopressin (AVP) und Oxytocin (OT)-Ir Zelle K&ouml;rper und Fasern, als auch erh&ouml;hte neuronale Umstrukturierung im Hippocampus, auch in Californicus M&auml;usen beobachtet wurden. Multidimensionale Skalierung Analysen ergeben unterschiedliche Gehirn Aktivierung profile Californicus biologische V&auml;ter, Welpen-gemachten Jungfrauen und Pup-naiven Jungfrauen zu unterscheiden. Insbesondere die Zuordnungen zwischen MPOA fos, fos CA1, Gyrus dentatus GFAP, nestin CA2-, PVN OT-Ir zeichnet sich biologische V&auml;ter; LS fos - Cg fos- und AVP-Ir charakterisiert Pup-gemachten Jungfrauen und PC - PVN- und MeA fos-Ir charakterisiert Pup-naiven Jungfrauen. So, w&auml;hrend Furcht/Angst Bereiche Pup-naive M&auml;nner gekennzeichnet, charakterisiert neurobiologische Faktoren, die in vielf&auml;ltiger Funktionen wie lernen, Motivation, und Pflege Antworten Vaterschaft biparental Californicus M&auml;usen. Weniger unterschiedliche v&auml;terliche-abh&auml;ngige Aktivierung wurden Muster Uniparentale Hirschm&auml;use M&auml;usen beobachtet. Diese Daten zeigen, dass dual neurobiologische Schaltkreise, f&uuml;hrt die Hemmung der sozialen-abh&auml;ngige Angst als auch die Aktivierung der affiliative Reaktionen, den &Uuml;bergang vom nonpaternal zum v&auml;terlichen Status Californicus M&auml;usen charakterisieren.

Charakteristische neurobiologische Muster unterscheiden v&auml;terlicherseits Reaktionsf&auml;higkeit in zwei Peromyscus Arten.

Paternal behavior greatly affects the survival, social development, and cognitive development of infants. Nevertheless, little research has been done to assess how paternal experience modifies the behavioral characteristics of fathers, including fear and stress responses to a novel environment. We investigated long-term behavioral and physiologic effects of parental experience in mice (Peromyscus californicus) and how this response activates the hypothalamic-pituitary-adrenal axis (as measured by corticosterone and dehydroepiandrosterone [DHEA] levels) and interacts with anxiety-related behaviors. Three groups of adult males were tested--fathers exposed to pups, virgins exposed to pups, and virgins never exposed to pups--in 2 environments designed to elicit anxiety response: an open field with a novel object placed in the center and a closed cage containing a sample of a component of fox feces. Behavioral responses were measured by using traditional methods (duration and frequency) and behavioral-chain sequences. Results indicated that paternal experience significantly modifies a male mouse's behavioral and physiologic responses to stress-provoking stimuli. Compared with inexperienced male mice, experienced male mice had a significant decrease in the occurrence of incomplete behavioral chains during the exposure to the novel object, an index of reduced stress. Further, even moderate pup exposure induced behavioral modifications in virgin male mice. These behavioral responses were correlated with changes in corticosterone and DHEA levels. Together, these data provide evidence that interactions between male mice and offspring may have mutually beneficial long-term behavioral and physiologic effects.

Paternal experience and stress responses in California mice (Peromyscus californicus).

V&auml;terliche Verhalten wirkt sich erheblich auf das &Uuml;berleben, die soziale Entwicklung und die kognitive Entwicklung der Kinder. Dennoch wenig Forschung getan worden, um wie v&auml;terliche Erfahrung beurteilen die Verhaltensmerkmale V&auml;ter, z. B. Angst und Stress-Reaktionen auf eine neue Umgebung &auml;ndert. Wir untersuchten Verhaltens- und physiologischen Langzeitwirkungen der elterlichen Erfahrung bei der Maus (Peromyscus Californicus) und wie diese Antwort die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse aktiviert, (gemessen von Corticosteron und Dehydroepiandrosteron [DHEA] Ebenen) und interagiert mit Angst-bezogene Verhaltensweisen. Getestet wurden drei Gruppen von erwachsenen M&auml;nnern--V&auml;ter, Pups, Jungfrauen, Welpen ausgesetzt und Jungfrauen, die Welpen--in 2 Umgebungen, die Angstreaktion zu entlocken sollen nie ausgesetzt ausgesetzt: ein offenes Feld mit einem Roman-Objekt platziert in der Mitte und einem geschlossenen K&auml;fig, ein Beispiel einer Komponente von Fuchs Kot enth&auml;lt. Verhaltens Antworten wurden mit traditionellen Methoden (Dauer und Frequenz) und Verhaltens-Kette Sequenzen gemessen. Ergebnisse zeigten, dass v&auml;terlicherseits Erfahrung einer m&auml;nnlichen Maus Verhaltens- und physiologischen Reaktionen auf Stress anregende Reize deutlich ver&auml;ndert. Im Vergleich mit unerfahrenen m&auml;nnlichen M&auml;usen, hatte erfahrene m&auml;nnliche M&auml;use einen betr&auml;chtlicher R&uuml;ckgang das Auftreten von unvollst&auml;ndigen Verhaltens Ketten w&auml;hrend der Belichtung f&uuml;r das Roman-Objekt, ein Index der weniger Stress. Weiter, induzierte nur m&auml;&szlig;iger Welpe Exposition Verhaltens &Auml;nderungen Jungfrau m&auml;nnlichen M&auml;usen. Diese Verhalten Antworten wurden in Corticosteron und DHEA Niveaus Ver&auml;nderungen korreliert. Zusammen bieten diese Daten Hinweise darauf, dass die Wechselwirkungen zwischen m&auml;nnlichen M&auml;usen und Nachkommen gegenseitig vorteilhafte langfristige Verhaltens- und physiologische Auswirkungen haben k&ouml;nnen.

Article	Year
Behavioral training and predisposed coping strategies interact to influence resilience in male Long-Evans rats: Implications for depression. Stress (Amsterdam, Netherlands)\| PubMed ID: 22257065	2012
Characteristic neurobiological patterns differentiate paternal responsiveness in two Peromyscus species. Brain, behavior and evolution\| PubMed ID: 21546770	2011
Paternal experience and stress responses in California mice (Peromyscus californicus). Comparative medicine\| PubMed ID: 21819678	2011

Catherine L. Franssen

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