Behavioural and neurobiological adaptation of reward-related systems to chronic stress in rats differing in positive affectivity and hedonic capacity

Abstract

Meil ei ole süsteemset arusaamist, miks stress mõjub organismidele erinevalt. Doktoritöö proovis seda kirjeldada rottide abil, uurides kroonilise stressi mõju aju tasusüsteemidele – mehhanismidele, mis korraldavad teotahet ja käitumist meeldivuse ja hüve kaudu. Katsetes oleme mõnda aega märganud, et imetajad reageerivad stressile erinevalt. Mõned säilitavad ka pärast stressi huvi hüvede vastu, teistel vähenevad positiivsed reaktsioonid või muututakse ärevamaks ja ettevaatlikumaks. Selle mõistmiseks mõõdeti kaht tunnust. Positiivset afektiivsust hinnati selle järgi, kui palju rotid noorena „kõdistamise“ ajal 50-kHz sagedusel häälitsesid. Hedoonilist võimekust ehk hüvede tarbimise ja naudinguga seotud reageerimisvõimet hinnati suhkruvee tarbimisega. Selgus, et erinevate tunnustega loomadele võis stress mõjuda erisuunaliselt. Madala positiivse afektiivsusega rotid olid haavatavamad: stress vähendas neil amfetamiiniga esile kutsutud positiivseid häälitsusi ja liikumisaktiivsust. Suhkruvee tarbimise järgi eristatud rottidel avaldus mõju teisiti: suhkrulembelisematel väljendus amfetamiini toime pärast stressi rohkem häälitsemises, väiksema suhkrutarbimisega loomadel aga liikumisaktiivsuses. Kõige selgem stressitundlik profiil ilmnes madala positiivse afektiivsusega suhkrulembelistel rottidel, samas kui kõrge positiivse afektiivsusega maiasmokad säilitasid paremini hüvedega seotud reageerimise ning olid vähem ärevad. Bioloogiliste markerite muutused sõltusid samuti rottide tunnustest, kuid ei liikunud alati käitumisega samas suunas. Töö näitab, et kroonilise stressi mõju sõltub sellest, kuidas hüvedega seotud funktsioonid on organismis juba enne stressi korraldatud ja millise käitumusliku või neurobioloogilise näitaja kaudu hilisem reaktsioon avaldub. See aitab mõista, miks sarnane stressikogemus võib ühe organismi jaoks olla kurnav, teise jaoks aga paremini talutav, ning loob aluse individuaalsete erinevuste arvestamiseks aju mõjutavate raviviiside arendamisel. We do not fully understand why stress affects organisms differently. This dissertation addressed the question in rats by examining how chronic stress alters brain reward systems – mechanisms that organise motivation and behaviour through brain reward. Studies have long shown that mammals respond to stress differently. Some retain their interest in rewards after stress, whereas in others positive responses diminish or behaviour becomes more anxious and cautious. To understand this variation, two traits were measured. Positive affectivity was assessed by how much rats vocalised at 50 kHz during “tickling” when young. Hedonic capacity, or responsiveness related to reward consumption and pleasure, was assessed through sucrose intake. Stress could affect animals with different traits in apparently opposite ways. Rats with low positive affectivity were more vulnerable: stress reduced amphetamine-evoked positive vocalisations and locomotor activity. In rats distinguished by sucrose intake, the effect was expressed differently: after stress, amphetamine responsiveness was reflected more in vocalisation in high-sucrose consumers, but more in locomotor activity in low-sucrose consumers. The clearest stress-sensitive profile emerged in rats combining low positive affectivity with high sucrose consumption, whereas high-positive-affectivity high-sucrose rats better preserved reward-related responding and were less anxious. Biological markers also depended on phenotype, but did not always parallel behaviour. Overall, the dissertation shows that the effects of chronic stress depend on how reward-related functions are organised before stress and on the behavioural or neurobiological measure through which the later response is expressed. This helps explain why a similar stress experience may be debilitating for one organism but better tolerated by another, and supports accounting for individual differences when developing treatments that affect brain function.