248 Araştırma Makalesi / Research Article DOI: 10.4274/npa.y5884 Erken Gelişim Döneminde Uygulanan Sıçanlarda, Standart ve Zengin Çevrede Oluşturulan Sosyal İzolasyonun Yetişkinin Duygusal Davranışları Üzerine Etkileri The Effects of Social Isolation in Standard and Enriched Physical Environments on the Adult Emotional Behavior of Rats Administered With During the Early Developmental Stage Sayad KOCAHAN 1, Kübra AKILLIOĞLU 2, Emine BABAR MELİK 2, Enver MELİK 2 1Adıyaman Üniversitesi Tıp Fakültesi, Sağlık Yüksekokulu, Adıyaman, Türkiye 2Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi, Fizyoloji Anabilim Dalı, Adana, Türkiye ÖZET Amaç: Bu çalışmada, sosyal izolasyonlu sıçanlarda beynin son olgunlaşma döneminde (20-30.günlerde) uygulanan kronik NMDA reseptör blokajı ve zengin fizik çevrenin yetişkin dönem duygusal davranışları üzerine etkileri araştırılmıştır. Yöntem: Sosyal izolasyon modeli oluşturmak için denekler 21. günden yetişkin döneme kadar tekli kafeslerde barındırılmıştır. Sosyal izolasyon koşullarında, standart ve zengin fizik çevrede yetişen sıçanlara, enjeksiyonu uygulanmıştır (doğumdan sonra 20-30. günler arasında 10 gün süre ile 0,25 mg/kg vücut ağırlığı, günde iki kez, subkütan). 3 ayını dolduran yetişkin sıçanların davranışları açık alan, aydınlık-karanlık tercih ve yükseltilmiş artı düzenek testleri ile değerlendirilmiştir. Bulgular: Açık alan testine araştırmacı davranış olan serbest ayağa kalkma sıklığında, serum fizyolojik uygulanan zengin fizik çevre grubunda standart çevreye göre anlamlı artış görülmüştür (p<0,01). Yükseltilmiş artı düzenek testinde, açık kolda kalış süresi serum fizyolojik uygulanan zengin fizik çevre grubunda standart fizik çevre grubuna göre azalma göstermiştir (p<0,01) Aynı ölçütte uygulanan standart fizik çevre grubunda da serum fizyolojik grubuna göre anlamlı azalma saptanmıştır (p<0,05). Sonuç: Sonuç olarak, zengin fizik çevre koşullarında yetişme, ergenlik öncesi dönem NMDA reseptör hipofonksiyonuna bağlı yetişkin dönem anksiyetesinden ve yeni uyaranla ilişkili duygusal ve davranışsal anormalliklerden korunmayı sağlamaktadır. () Anahtar kelimeler:, NMDA reseptör, zengin fizik çevre, sosyal izolasyon Çıkar çatışması: Yazarlar bu makale ile ilgili olarak herhangi bir çıkar çatışması bildirmemişlerdir. ABSTRACT Objective: The present study was aimed at the investigation of the effects of chronic N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor blockade applied during the late stage of brain maturation (days 20-30 after birth) and physical environment on affective behaviors during adulthood in socially isolated rats. Methods: In order to establish a social isolation model, the experimental animals were kept in individual cages, starting from 21 days of age till adulthood. The socially isolated rats, which were reared under standard and enriched environmental conditions, were administered with (between days 20-30 after birth for a period of 10 days at a dose of 0.25 mg/kg body weight, twice a day, by subcutaneous route). As from 3 months of age, the behavior of the adult rats was assessed using the open-field test, light-dark preference test and the elevated plus-maze test. Results: In the open-field test, it was observed that the frequency of rearing, considered as exploratory behavior, has increased significantly in the group administered with physiological saline and isolated under enriched physical environmental conditions compared to the group isolated under standard physical environmental conditions (p<0.01). In the elevated plus-maze test, the duration of the period the animals remained in the open arm has shortened in the group, which was administered with physiological saline and isolated under enriched physical environmental conditions in comparison to the animals exposed to standard physical environmental conditions (p<0.01). Compared to the group given physiological saline, in the group administered with and reared in a standard physical environment, a significant decrease was observed in the same parameter (p<0,05). Conclusion: In conclusion, growth under enriched physical environmental conditions provides protection against both adulthood anxieties arising from NMDA receptor hypofunction in early childhood and emotional and behavioral abnormalities related to novel stimuli. (Archives of Neuropsychiatry 2012; 49: 248-254) Key words:, NMDA receptor, physical enriched environment, social isolation Conflict of interest: The authors reported no conflict of interest related to this article. Yaz flma Adresi/Correspondence Address: Dr. Sayad Kocahan, Adıyaman Üniversitesi Tıp Fakültesi, Sağlık Yüksekokulu, Adıyaman, Türkiye Gsm: +90 535 630 21 77 E-posta: skocahan@adiyaman.edu.tr Geliş tarihi/received: 09.11.2010 Kabul tarihi/accepted: 25.09.2011 Nöropsikiyatri Arşivi Dergisi, Galenos Yayınevi taraf ndan bas lm flt r. / Archives of Neuropsychiatry, published by Galenos Publishing.
Kocahan ve ark. 249 Archives of Neuropsychiatry 2012; 49: 248-254 Sosyal İzolasyonun Yetişkinin Duygusal Davranışları Üzerine Etkileri Giriş Yaşamın erken dönemlerinde sosyal izolasyon koşullarında yetişmenin, beynin işlevlerini değiştirdiği, depresyon ve şizofreni gibi psikiyatrik bozukluklara benzer davranış değişikliklerine neden olduğu bilinmektedir (1,2). Çalışmalarda, sütten kesildikten sonra ve ergenlikte yaşanan sosyal izolasyonun özellikle davranışsal değişikliklere neden olduğu gösterilmiştir (3,4). Şizofreni psikososyal bozukluklara neden olan ciddi, ruhsal hastalıktır (5). Şizofrenik semptomlar adolesan veya yetişkinlikte sosyal oyun döneminde görülmektedir. Şizofreni semptomları başlamadan önce hastalar sosyal izolasyona eğilimlidir, fakat semptomlar ortaya çıktığında sosyal izolasyon giderek şiddetlenmektedir. Prefrontal korteksin medial kısmı ve hipokampus disfonksiyonu şizofreni hastalarında kritik alanlar olarak görülmektedir (6,7). Son veriler şizofrenik bireylerde hipokampus ve prefrontal kortikal pyramidal nöronların medial kısmındaki dendritik yoğunlukta azalma olduğunu göstermiştir (8). Erken sosyal deneyimler sosyal gelişim için önemlidir. Yetişkin sıçanlarda, yaşamlarının erken döneminde sosyal deneyim yaşanmadığı takdirde çiftleşmede ve sosyal davranışlarında değişim gözlendiği bildirilmiştir (9). Sosyal çevre, sosyal iletişimin var olduğu ortam olarak tanımlanmaktadır. Sosyal çevrenin beyin ve davranışlar üzerine etkisi, deneysel olarak oluşturulan sosyal izolasyon modellerinde araştırılmaktadır. Sosyal izolasyon modelinde denekler sosyal ilişkiden ve sosyal oyun ortamından mahrum bırakılmaktadır (10). Sosyal gruplar halinde yaşayan sıçanlarda, ergenlik ve öncesi dönemlerde grup içinde sosyal organizasyon kurmak çok önemlidir. Bu dönemler boyunca genç sıçanlar zamanlarının büyük çoğunluğunu sosyal oyun davranışlarına harcarlar (11). Sosyal iletişim içinde yaşayan sıçanlarda artmış kortikal ağırlık, artmış nörotrofik faktör düzeyi, artmış nöronal yoğunluk ve beyin hasarından sonra davranışsal iyileşme görülürken, izolasyon gruplarında nöroanatomik, nörokimyasal, fizyolojik ve davranış bozuklukları gözlenmiştir (12). Seksüel ve sosyal davranış modellerinin büyük bir kısmı sosyal oyun içinde tanımlanmaktadır. Sosyal oyunun sıçanlarda, yaklaşık olarak doğumdan sonra 18. günde ortaya çıktığı, yaşamın 4-5. haftasında pik yaptığı ve seksüel olgunlaşmaya doğru azaldığı görülmüştür (13). NMDA reseptörleri sinirsel gelişimin düzenlenmesi, öğrenme, bellek, nörodejeneratif hastalıklar ve yeni sinir hücresi oluşumunda önemli rol oynamaktadır. NMDA reseptör ekspresyonunun ontogenezi ve işlevinin başlangıcı beyin gelişimi için önemli olup, sinaps oluşumunun uyarılması ve nöronal olgunlaşmayı içermektedir (14). NMDA reseptör işlevinin patolojisi ve glutamat toksisitesi, epilepsi, inme, Parkinson, Huntington, Alzheimer gibi birçok nörodejeneratif hastalıklarla birlikte görülmektedir. Şizofreninin özellikle glutamaterjik sistem maturasyonu ve beyin gelişiminde anormallik sonucu olduğu ileri sürülmektedir. Şizofreni hastalarındaki kavrama bozuklukları ile NMDA reseptör alt birimi NR1 in azalması arasında ilişki olduğu gösterilmiştir (15,16). Çalışmalarda, fiziksel zengin çevrede yetişmiş sıçanlarda, motor korteks kalınlığının arttığı, serebellar ve motor kortekste anjiogenezin, hipokampusta dentat girusta nörogenezin meydana geldiği, nörotrofin ile dopamin düzeyinde artışın olduğu ve zedelenmeye karşı direncin arttığı saptanmıştır (17). Ayrıca, fiziksel zengin çevrenin, kortikal sinir hücrelerinin dokunsal, görsel ve işitsel uyaranlara verdiği yanıtı, duysal kortekste ise temporal işlergeyi artırdığı gösterilmiştir (18). Bir diğer çalışmada ise, fiziksel zengin çevreye maruz bırakılan farelerde, görsel sistem gelişiminin hızlandığı, görsel keskinliğin arttığı ve beyin kökenli nörotrofik faktörün (BDNF) ekspresyonunun arttığı saptanmıştır (19). Fiziksel zengin çevrede öğrenme-bellek performansında artış olduğu ve bu performans artışı ile NMDA reseptörleri arasında ilişki olduğu düşünülmektedir. Çalışmamızın amacı, sıçanda yaşamın erken döneminde (20-30. günlerde) uygulanan sosyal izolasyon ve NMDA reseptör blokajının, zengin fizik çevre aracılığı ile yetişkin dönem duygusal davranışları üzerine etkisinin araştırılmasıdır. Gereç ve Yöntem Etik Çalışmamız Çukurova Üniversitesi Tıbbi Bilimler Deneysel Araştırma ve Uygulama Merkezi (TIBDAM) Etik Kurul Komitesi tarafından onaylanmış ve çalışmada "Guide for the Care and Use of laboratory Animals" (Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı İçin Kılavuz) prensipleri doğrultusunda hayvan hakları korunmuştur. Denekler Çalışmamızda 3 aylık 250-300 gr ağırlığında yetişkin Wistar türü erkek sıçanlar kullanılmıştır. Hayvan odası 12 saat aydınlık karanlık döngüsünde tutulmuş (Işık saat 06:00 da açılmaktadır) ve oda sıcaklığı 22±2 C ye ayarlanmıştır. Sıçanların istedikleri kadar yem ve su tüketimine izin verilmiştir. Yetişme Çevre Koşullarının Değiştirilmesi Sosyal izolasyon modeli oluşturmak için denekler 21. günden yetişkin (3 aylık) döneme kadar tekli kafeslerde barındırılmıştır. Farklı fiziksel yetişme çevreleri oluşturmak için sosyal izolasyonlu denekler standart ve zengin fizik çevre olmak üzere 2 farklı ortamda yetiştirilmiştir: a ) Standart Fizik Yetişme Çevresi: Standart fizik yetişme çevresi 57x33x19 cm ölçülerindeki plastik kafeslerden oluşturulmuştur. Kafeslerin dışı siyah kağıtla kaplanarak dışarıdan uyaran almaları engellenmiştir. Bu çevre koşullarında sıçanların kafeslerine oyuncak konulmamıştır (Şekil1). b ) Zengin Fizik Yetişme Çevresi: Zengin fizik yetişme çevresi 57x33x19 cm ölçülerindeki şeffaf plastik kafeslerde oluşturulmuştur. Şeffaf kafesler kullanılarak deneklerin kafes dışı uyaranları alabilmeleri sağlanmıştır. Oyun ortamı oluşturmak amacıyla bu kafeslere dönen çark, tünel, merdiven yerleştirilmiş ve kafes tellerine toplar asılmıştır (20) (Şekil1). Kronik NMDA Reseptör Blokajının Uygulanması Kronik NMDA reseptör blokajı amacıyla (+) - hidrojen maleate, (Dizocilpine hydrogen maleate (5R,10S)-(+) -5-methyl- 10,11-dihydro-5H-dibenzo [a,d] cyclohepten-5,10-imine hidrojen
250 Kocahan ve ark. Sosyal İzolasyonun Yetişkinin Duygusal Davranışları Üzerine Etkileri Archives of Neuropsychiatry 2012; 49: 248-254 maleate,] (SIGMA-ALDRICH M107, USA) kullanılmıştır. NMDA reseptör blokajı için kullanılan, serum fizyolojikte sulandırılmıştır. Doğum günü 0.gün olarak kaydedilmiştir. Sıçanlara doğumdan sonra 20. günden itibaren 10 gün süre ile günde 2 kez olmak üzere enseden derialtı (subkütan) enjeksiyonu yapılmıştır (dizocilpine 0.25 mg/kg dozda ve 0,1 ml/20gr vücut ağırlığı hacminde). Kontrol gruplarına ise aynı hacimde serum fizyolojik derialtı olarak doğumdan sonra 20-30. günler arasında 10 gün süre ile uygulanmıştır (21). Her grup 15 adet denekten oluşturulmuş olup aşağıdaki gibi sıralanmıştır: 1. Standart fizik çevre serum fizyolojik 2. Zengin fizik çevre serum fizyolojik 3. Standart fizik çevre 4. Zengin fizik çevre Üç ayını dolduran yetişkin sıçanlara 48 saat ara ile açık alan, aydınlık-karanlık tercih ve yükseltilmiş artı düzenek olmak üzere davranış testleri uygulanmıştır. Davranış Düzenekleri a) Açık Alan Düzeneği Düzenek 103x103x51cm boyutlarında, kare şeklinde siyah tahtadan yapılmıştır. Düzeneğin tabanı çizgiyle 25 eşit kareye bölünmüştür. Düzeneğin duvara komşu kareleri perifer, diğer kareler ise merkez olarak tanımlanmaktadır. Bu düzenekte duvara komşu alanlar sıçan için korumalı, güvenli alanlardır. Düzenekteki ışık şiddeti 150 lx olarak ayarlanmıştır. Bu test ile sıçanlarda açık alan korkusu (merkezde geçirilen süre ile), yeni uzaysal uyaranla tetiklenen anksiyete ve lokomotor aktivite (geçilen kare sayısı ile) değerlendirilmiştir (21). Testte kullanılan davranış ölçütleri: Periferde serbest ayağa kalkma davranışı: Deneğin alt ekstremiteleri üzerine ayağa kalkması olarak tanımlanmaktadır. Ayağa kalkma davranışı düzeneği ve ortamı araştırma davranışı olarak değerlendirilmektedir. Merkezde geçilen kare sayısı: Deneğin düzeneğin merkezinde A Şekil 1. Sosyal izolasyon modeli a) standart fizik çevre, b) zengin fizik çevre B geçtiği kare sayısıdır. Geçilen kare sayısı lokomotor etkinliğin göstergesi olarak değerlendirilmektedir. Düzeneğin merkezinde geçirilen süre: Deneğin açık alan testi süresince, düzeneğin merkezinde geçirdiği süredir (sn). Düzeneğin periferi sıçan için korumalı, güvenli alanlardır. Düzeneğin merkezinde geçirilen süredeki artış anksiyete düzeyinde azalma olarak değerlendirilmektedir. Davranış testlerine başlamadan önce denekler bir hafta boyunca elle tutulmaya ve laboratuvara taşınmaya alıştırılmıştır. Davranış testlerinin yapılmasından önce sıçanlara 3 dakika oda adaptasyonu uygulanmıştır. Davranış testleri saat 08:00 ile 12:00 arasında yapılmıştır. Deneyler aydınlık oda ortamında gerçekleştirilmiştir. Deneklerin davranışları 15 dakika boyunca kaydedilerek veriler Ethovision Noldus Information Technology ile değerlendirilmiştir. b) Aydınlık- Karanlık Tercih Düzeneği Aydınlık-karanlık tercih düzeneği birbirine yuvarlak bir delik aracılığı (7 cm çaplı) ile bağlı aydınlık ve karanlık (27x27x27 cm) bölümlerden oluşmuştur. Aydınlık bölüm beyaz opak pleksiglastan, karanlık bölüm siyah pleksiglastan yapılmıştır. Karanlık bölümün üzeri yine siyah pleksiglastan yapılan bir kapak ile örtülüdür. Düzeneğin aydınlık bölümü 60 cm yükseklikte 120 W beyaz ışık ile aydınlatılmıştır. Işık aydınlık bölümün merkezinde 120 lx olacak ayarlanmıştır. Her iki bölümün zemini ince talaş tabaka ile örtülmüştür. Sıçan düzeneğin aydınlık bölümüne konularak 5 dakika boyunca davranışları video ile kayıtlanmıştır. Her denekten sonra düzeneğin zeminindeki talaş değiştirilmiştir. Bu test ile sıçanlarda parlak ışık korkusu, kalıtsal olarak var olan karanlık tercihi ve aydınlıktan sakınmaya neden olan kalıtsal korku (aydınlık ve karanlık latensi ile ) durumu değerlendirilmiştir (20). Testte kullanılan davranış ölçütleri: Aydınlıktan karanlığa geçiş latensi (aydınlık latensi): Deneğin aydınlık bölümden karanlık bölüme ilk kez geçmesine kadar geçen süredir (sn). Denekler kendi içgüdüleri doğrultusunda karanlık ortamı tercih etmektedirler. Karanlıktan aydınlığa geçiş latensi (karanlık latensi): Deneğin karanlık bölümden aydınlık bölüme ilk kez geçmesine kadar geçen süredir (sn). Aydınlığa baş uzatma: Deneğin test süresince düzeneğin karanlık bölümünden aydınlık bölümüne doğru baş uzatma sıklığıdır. Denek güvenilir ortam olan karanlıktan aydınlığı baş uzatarak aydınlık bölümü araştırır. Ayağa kalkma sıklığı: Deneğin alt ekstremiteleri üzerine kalkarak düzeneğin aydınlık bölümünde ayağa kalkma sıklığıdır. Araştırmacı davranış olarak değerlendirilmektedir. c) Yükseltilmiş Artı Düzenek Yükseltilmiş artı düzenek birbirine 90 derecelik açıyla bağlı açık kol, kapalı kol ve merkez olmak üzere üç ana bileşeni içermektedir. Siyah pleksiglastan yapılan düzeneğin kapalı ve açık kolları 50 cm uzunluğunda, 10 cm genişliğinde olup, yerden 50 cm yüksekliktedir. Kapalı kolların etrafı 40 cm yüksekliğinde duvarla çevrelenmiştir. Açık kollar 40 W beyaz ışık lamba ile aydınlatılarak açık kollarda 250-lx aydınlatma sağlanmıştır. Açık kollardaki ışıklandırma koşulları ile hafif anksiyojenik etki oluşturulmuştur. Bu düzenekte
Kocahan ve ark. 251 Archives of Neuropsychiatry 2012; 49: 248-254 Sosyal İzolasyonun Yetişkinin Duygusal Davranışları Üzerine Etkileri açık kol güvenli olmayan, anksiyojenik ortamdır. Düzeneğin kapalı kolu ise güvenli ortamdır. Açık kol aktivitesi anksiyete durumunun göstergesi olarak kabul edilmektedir. Deneğin duygusal durumu açık kol aktivitesi ve yeni ortama alışma ile değerlendirilmektedir. Yükseltilmiş artı düzenek testinde sıçan yüzü açık kola bakacak şekilde düzeneğin merkezine yerleştirilmiş ve 5 dakika süresince davranışları kayıt edilmiştir. Bu test ile sıçanlarda yükseklik korkusu ve yeni uzaysal uyaranla tetiklenen anksiyete (açık ve kapalı kolda geçirilen süre ile) değerlendirilmektedir (22). Testte kullanılan davranış ölçütleri: Açık kolda geçirilen süre: Deneğin düzeneğin açık kolunda geçirdiği süredir. Açık kol güvenli olmayan, anksiyojenik ortamdır. Açık kol aktivitesi anksiyolitik gösterge olarak kabul edilmektedir. Kapalı kolda geçirilen zaman: Deneğin düzeneğin kapalı kolunda geçirdiği süredir. Düzeneğin kapalı kolu güvenli ortamdır. Açık kola baş uzatma sıklığı: Deneğin test süresince başını kapalı koldan açık kola doğru uzatma sıklığıdır. Kapalı kolda ayağa kalkma sıklığı: Deneğin düzeneğin kapalı kolunda alt ekstremiteleri üzerine kalkarak araştırmacı davranış sergilemesidir. İstatistiksel Analiz Sürekli (parametrik) veriler SPSS de iki yönlü ANOVA test kullanılarak değerlendirilmiştir. Fizik çevre (standart ve zengin) ve ilaç (serum fizyolojik ve ), sabit faktör olarak alınmıştır. Gruplar arasındaki karşılaştırmalar için bağımsız örneklerde t-testi kullanılmıştır. Kesikli değişkenler (nonparametrik) Kruskall Wallis testi ile değerlendirildikten sonra gruplar arasındaki karşılaştırmada Mann Whitney U testi kullanılmıştır. Anlamlılık düzeyi p<0,05 olarak alınmıştır. Bulgular Açık Alan Testi Açık alan testinde, anksiyete ölçütü olarak kullanılan düzeneğin merkezinde geçirilen süre iki yönlü ANOVA ile zengin fizik çevre etkisini önemsiz bulurken [F (1, 56)=0,37, p>0,05], etkisini anlamlı bulmuştur [F (1, 56)=15,8, p<0,01]. Standart fizik çevrede yetişen sıçanlarda, enjeksiyonu serum fizyolojik uygulanmasına göre, düzeneğin merkezinde geçirilen sürede Tablo 1. Açık alan testinde zaman ve davranış ölçütleri Merkezde geçirilen süre (sn) 120±14 138±28 73±11** 47±1## Merkezde geçilen kare sayısı 32±3,5 27±4,1 22±3,2* 18±2,6 Periferde serbest ayağa kalkma sıklığı 15±,1,7 24±2,3** 13±2 14±2,2## Veriler ortalama ± SE olarak ifade edilmiştir. *p<0,05,**p<0,01- serum fizyolojik standart fizik çevre grubuna göre, ##p<0,01- serum fizyolojik zengin fizik çevre grubuna göre. Gruplarda n=15. anlamlı azalmaya neden olmuştur (df=28, t=2,6, p<0,01). enjeksiyonu uygulanan zengin fizik çevrede bu ölçütte serum fizyolojik uygulanan zengin fizik çevreye göre anlamlı azalma görülmüştür (df=28, t=3,8, p<0,01) (Tablo 1, Şekil 2). Lokomotor aktivitenin değerlendirildiği, düzeneğin merkezinde geçilen kare sayısında, serum fizyolojik ve uygulanan standart fizik çevre grupları arasındaki fark anlamlıdır [H(3,N=40)=9,8, p<0,05]. enjeksiyonu uygulanan standart fizik çevre grubunda bu ölçütte serum fizyolojik uygulanan gruba göre anlamlı azalma saptanmıştır (U=64, p<0,05) (Tablo 1). Araştırmacı davranış olan serbest ayağa kalkma davranış sıklığında, serum fizyolojik ve uygulanan standart fizik çevre grupları arasındaki fark anlamlıdır [H(3,N=40)=13,9; p<0,01]. Bu ölçütte, serum fizyolojik uygulanan zengin fizik çevre grubunda standart fizik çevre grubuna göre anlamlı artış saptanmıştır (U=45, p<0,01). Ancak, uygulanan standart ve zengin fizik çevre grupları arasında fark saptanmamıştır (U=104,5; p>0,05). (Tablo 1). Aydınlık-Karanlık Tercih Testi Kalıtsal olarak var olan, karanlığı tercihi ölçütü olarak kullanılan aydınlıktan karanlığa ilk geçme latensi, iki yönlü ANOVA ile zengin fizik çevre etkisini anlamlı bulmuştur [F (1, 56)=40,6 p<0,01]. Serum fizyolojik uygulanan zengin fizik çevre grubunda standart fizik çevre grubuna göre, aydınlık latensi anlamlı azalmıştır (df=28, t= 2,8, p<0,01). enjeksiyonu zengin fizik çevrede bu ölçütte anlamlı azalmaya neden olmuştur (df=28, t= 2,4; p<0,05) (Tablo 2, Şekil 3). Karanlıktan aydınlığa ilk geçme latensi iki yönlü ANOVA ile serum fizyolojik uygulanan standart ve zengin fizik çevre grupları arsındaki farkı anlamlı bulmuştur [F (1, 56)=23,8 p<0,01]. Karanlık latensi serum fizyolojik zengin fizik çevre grubunda standart fizik çevre grubuna göre azalmıştır (df=28, t= 2,3, p<0,05). enjeksiyonu zengin fizik çevrede bu ölçütte azalmaya neden olmuştur (df=28, t= 2,5, p<0,01) (Tablo 2). Aydınlık-karanlık tercih testinde, düzeneğinin aydınlık bölümünden karanlık bölümüne baş uzatma sıklığında, serum fizyolojik uygulanan standart ve zengin fizik çevre grupları arasındaki fark anlamlı bulunmuştur [H(3,N=40)=146, p<0,01]. uygulanan zengin fizik çevre grubunda, standart Merkezde geçirilen süre (sn) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Şekil 2. Açık alan testinde merkez alanda geçirilen süre. Veriler ortalama ± SE olarak ifade edilmiştir.**p<0,01-serum fizyolojik standart fizik çevre grubuna göre, ##p<0,01-serum fizyolojik zengin fizik çevre grubuna göre. Gruplarda n=15. **
252 Kocahan ve ark. Sosyal İzolasyonun Yetişkinin Duygusal Davranışları Üzerine Etkileri Archives of Neuropsychiatry 2012; 49: 248-254 fizik çevre grubuna göre, aydınlık bölümden karanlık bölüme baş uzatma sıklığı artmıştır (U=37, p<0,01). uygulanan zengin fizik çevre grubunda standart fizik çevre grubuna göre, bu ölçütte anlamlı artma bulunmuştur (U=63,5; p<0,05) (Tablo 2). Tablo 2. Açık alan testinde zaman ve davranış ölçütleri Aydınlık latensi (sn) 58±7,3 34 ±3,5** 53±3,4 18,4±2! Karanlık latensi (sn) 108±16 65±8,6* 102±8,4 43±3,3! Aydınlığa baş uzatma sıklığı 3±0,3 4,5±0,3** 2±0,4 4±0,4! Aydınlıkta ayağa kalkma sıklığı 9±0,7 9±0,7 7±0,4* 6±0,6 Veriler ortalama ± SE olarak ifade edilmiştir. *p<0,05,**p<0,01- serum fizyolojik standart fizik çevre grubuna göre,!p<0,05- standart fizik çevre grubuna göre, p<0,05, p<0,01- serum fizyolojik zengin fizik çevre grubuna göre. Gruplarda n=15. Tablo 3. Yükseltilmiş artı düzenek testinde zaman ve davranış ölçütleri Açık kolda kalış süresi (sn) 111±10 64±10,6** 82±7,6* 57,4±10,2 Kapalı kolda kalış süresi (sn) 162±12 208±14* 181±11 220±10! Açık kola baş uzatma sıklığı 4,3±0,6 7,2±0,7* 5±0,4 6,2±0,5! Kapalı kolda ayağa kalkma sıklığı 10±1 18±2** 11±71 13±1 Veriler ortalama ± SE olarak ifade edilmiştir. *p<0,05**p<0,01- serum fizyolojik standart fizik çevre grubuna göre,!p<0,05- standart fizik çevre grubuna göre, p<0,05- serum fizyolojik zengin fizik çevre grubuna göre. Gruplarda n=15 Aydınlık latensi (sn) 70 60 50 40 30 20 10 0 Şekil 3. Aydınlık-karanlık tercih testinde aydınlık latensi. Veriler ortalama ± SE olarak ifade edilmiştir. **p<0,01- serum fizyolojik standart fizik çevre grubuna göre,!p<0,05- standart fizik çevre grubuna göre, p<0,05- serum fizyolojik zengin fizik çevre grubuna göre. Gruplarda n=15. **! Araştırmacı davranış olan ayağa kalkma davranış sıklığı, düzeneğin aydınlık bölümünde, anlamlı olarak bulunmuştur [H(3,N=40)=11, p<0,05]. Bu ölçütte, enjeksiyonu standart fizik çevre koşullarında serum fizyolojik uygulamasına göre anlamlı azalmaya neden olmuştur (U=56, p<0,05). enjeksiyonu uygulanan zengin fizik çevrede bu ölçütte serum fizyolojik uygulanan zengin fizik çevreye göre anlamlı azalma görülmüştür (U=43, p<0,05). (Tablo 2). Yükseltilmiş Artı Düzenek Testi Düzeneğin güvenli olmayan, anksiyojenik ortamı olan açık kolda kalış süresi ANOVA ile fizik çevre [F (1, 56)=13,6 p<0,01] ve [F (1, 56)=3,3 p<0,05] etkisini anlamlı bulmuştur. Serum fizyolojik uygulanan zengin fizik çevre grubunda açık kolda kalış süresi standart fizik çevre grubuna göre azalmıştır (df=28, t=3,2, p<0,01). uygulanan standart fizik çevre grubunda açık kolda kalış süresi serum fizyolojik grubuna göre azalmıştır (df=28, t=2,9, p<0,05) (Tablo 3, Şekil 4). Düzeneğin güvenli yeri olan kapalı kolda kalış süresi iki yönlü ANOVA ile anlamlı fizik çevre etkisi [F (1, 56)=13,4 p<0,01] saptamıştır. uygulanan zengin fizik çevre grubunda, düzeneğin kapalı kolunda kalış süresi, standart fizik çevre grubuna göre artmıştır (df=28, t=2,5, p<0,01). uygulanan, zengin fizik çevre grubu standart fizik çevre grubuna göre düzeneğin kapalı kolunda daha uzun süre geçirmiştir (df=28, t=2,7, p<0,05). uygulanan zengin fizik çevre grubunda, standart fizik çevre grubuna göre anlamlı artış göstermiştir (df=28, t=2,3, p<0,05) (Tablo 3). Yükseltilmiş artı düzenek testinde, düzeneğin kapalı kolundan açık koluna baş uzatma sıklığında serum fizyolojik uygulanan standart ve zengin fizik çevre grupları arasındaki fark anlamlıdır [H(3,N=40)=9,8, p<0,05]. Düzeneğin kapalı kolundan açık koluna baş uzatma sıklığında serum fizyolojik uygulanan zengin fizik çevre grubunda standart fizik çevre grubuna göre anlamlı artış bulunmuştur (U=51,5, p<0,05). Düzeneğin kapalı kolundan açık kola baş uzatma sıklığı, MK- 801 uygulanan zengin fizik çevre grubunda, standart fizik çevre grubuna göre anlamlı artmıştır (U=65, p<0,05) (Tablo 3). Araştırmacı davranış olan düzeneğin kapalı kolunda ayağa kalkma davranış sıklığında serum fizyolojik uygulanan standart ve zengin fizik çevre grupları arasındaki fark anlamlıdır. [H(3,N=40)=13,6, Acık kolda kalış süresi (sn) 140 120 100 80 60 40 20 0 ** Şekil 4. Yükseltilmiş artı düzenek testinde açık kolda kalış süresi. Veriler ortalama ± SE olarak ifade edilmiştir. *p<0,05**p<0,01- serum fizyolojik standart fizik çevre grubuna göre. Gruplarda n=15 *
Kocahan ve ark. 253 Archives of Neuropsychiatry 2012; 49: 248-254 Sosyal İzolasyonun Yetişkinin Duygusal Davranışları Üzerine Etkileri p<0,01]. Bu ölçütte serum fizyolojik uygulanan zengin fizik çevre grubunda standart fizik çevre grubuna göre anlamlı artış bulunmuştur (U=37,5, p<0,01). MK- 801 uygulanan zengin fizik çevre grubunda ise bu ölçütte serum fizyolojik uygulanan zengin fizik çevre grubunda göre artış saptanmıştır (U=45, p<0,05) (Tablo 3). Tartışma Son zamanlarda yapılan hayvan çalışmalarında,, ketamine ve fensiklidin gibi yarışmasız NMDA reseptör antagonistleri kullanılarak, şizofrenide görülen bilişsel eksikliklere, negatif ve pozitif semptomlara benzer psikoz modelleri oluşturulmaktadır. Bu modeller şizofreni gibi psikozların patofizyolojisinin anlaşılabilmesi için önemlidir (23,24). Sosyal izolasyonun insanda, şizofreni, depresyon anksiyete gibi psikiyatrik bozuklukların etiyolojisine katkıda bulunduğu düşünülmektedir (25). Sosyal izolasyon koşullarında yetişen hayvanların yetişkin dönemde açık alan ve yükseltilmiş artı düzenek testlerinde, artmış lokomotor aktivite sergilediği ve yeni ortama adaptasyon için daha uzun zamana ihtiyaç duydukları gösterilmiştir (2,3). Aydınlık karanlık tercih testinde, sosyal izolasyonun, artmış anksiyeteye neden olduğu gösterilmiştir (26). Sosyal izolasyonda görülen aktivite artışının, yenilik uyaranına aşırı yanıt, neofobi ile ilişkili olduğu ileri sürülmektedir (26). Artmış yanıtlılık, bu deneklerin yetişirken sınırlı tecrübe kazanmaları nedeniyle, araştırma davranış artışı (27), yüksek uyarılma durumu (28,29) veya davranış inhibisyon sistemlerinin yetersizliğine bağlanmaktadır (26). 1. Sosyal izolasyon koşullarında yetişen sıçanlarda zengin fizik çevre etkisi Çalışmamızda, sosyal izolasyon ve zengin fizik çevre koşullarında yetişmenin, standart fizik çevre koşullarına göre, açık alan testinde araştırıcı davranış olan periferde ayağa kalkma sıklığında artışa neden olduğu gösterilmiştir. Bu da zengin fizik çevre koşullarında yetişmenin çevresel faktörlerin neden olduğu stresi azalttığını göstermektedir. Zengin fizik çevre koşullarında yetişen sosyal izolasyonlu denekler, aydınlık-karanlık tercih testinde düzeneğin karanlık ve aydınlık bölümüne girme latensinde azalma ve aydınlık bölüme baş uzatma sıklığında artış göstermişlerdir. Yükseltilmiş artı düzenek testinde, zengin fizik çevre koşullarında yetişen sosyal izolasyonlu denekler, açık kolda daha kısa süre kalmışlar ve kapalı kolda geçirdikleri süre uzamış ve araştırmacı davranış olan kapalı kolda ayağa kalkma sıklığında artış gözlenmiştir. Sosyal izolasyonun artmış lokomotor aktivite ile karakterize olduğu, fakat sonuçlarımız zengin fizik çevrenin lokomotor aktivitedeki artışı azalttığını göstermektedir. Artmış lokomotor aktivitenin, sosyal izolasyonlu deneklerin sınırlı sosyal ve fiziksel tecrübe yaşamalarına bağlı olduğu bilinmektedir. Sonuçlarımıza dayanarak zengin fizik çevrede yetişme, açık alandan ve yükseltilmiş artı düzenek testinden kaynaklanan uyaranların anksiyojenik etkisini azalttığını söyleyebiliriz. Diğer araştırmacıların sonuçları da bu görüşü desteklemektedir. Örneğin Roy ve arkadaşları anksiyeteli BALB/c fare soyunun, daha az anksiyeteli olan C57BL/6 fare soyuna göre daha fazla etkilendiğini göstermiştir (30). BALB/c farenin neofobinin muhtemel modeli olabileceği ileri sürülmektedir. Zengin fizik çevre, BALB/c farelerde yükseltilmiş artı düzenek testinde anksiyete durumunda önemli azalmaya neden olmuş ve anksiyete testlerinde serbest araştırma şeklindeki neofobik reaksiyonu geri çevirmiştir (31). Zengin fizik çevrede yetişme uyaranların anksiyojenik etkisini azaltabilir. 2. Sosyal izolasyon koşullarında yetişen sıçanlarda NMDA reseptör blokajı ve zengin fizik çevre etkisi Çalışmamızda, açık alan, aydınlık-karanlık tercih ve yükseltilmiş artı düzenek testlerinde, sosyal izolasyon standart fizik çevre koşullarında yetişen sıçanlarda uygulaması, lokomotor etkinlikte (merkezde geçilen kare sayısı), yenilik arayışında ve anksiyetede (merkezde geçirilen süre) azalmaya neden olmuştur. Yapılan bir çalışmada, yetişkin sıçanlarda yarışmasız NMDA reseptör inhibisyonunun sosyal izolasyondaki lokomotor aktivite artışını ortadan kaldırdığı saptanmıştır (29). Zengin fizik çevre ve sosyal izolasyon koşullarında yetişen deneklerde, NMDA reseptör blokajı açık alan testinde merkezde geçirilen sürede ve geçilen kare sayısında azalmaya neden olmuştur. Aydınlık-karanlık tercih testinde, aydınlık ve karanlık latensi kısalmıştır. Ayrıca düzeneğin aydınlık bölümüne baş uzatma ve aydınlıkta ayağa kalkma sıklığı da artmıştır. Yükseltilmiş artı düzenek testinde ise, açık kolda kalış süresinde azalma görülmüştür. Sosyal izolasyon ve zengin fizik çevre şartlarında yetişen sıçanlarda, ergenlik öncesi döneminde NMDA reseptör blokajının, geçilen kare sayısını azaltarak lokomotor aktiviteyi azalttığını, kapalı kolda kalış süresini artırarak ise anksiyeteyi artırdığını söyleyebiliriz. Yetişkin sıçanlarda, NMDA reseptörleri ve 5-HT2A reseptörleri arasında yakın etkileşim bulunmaktadır. NMDA antagonisti uygulamasının nukleus accumbens, hipokampus ve striatumda ekstrasellüler 5-HT düzeyinde artışa neden olduğu gösterilmiştir. NMDA antagonistlerinin artmış lokomosyona neden olduğu ve bu etkinin 5-HT2 seçici antagonistleri ile inhibe edildiği gösterilmiştir (32). Tersine sosyal izolasyonlu yüksek fiziksel tecrübeye sahip zengin fizik çevrede yetişen sıçanlarda nukleus accumbens disinhibisyonu önlemektedir. Muhtemelen, zengin fizik çevre koşullarında yetişen sıçanlarda, NMDA reseptör blokajının hiperaktiviteye neden olmaması, hipokampus, amigdala ve nukleus accumbens deki glutamat eksitasyonunun 5-HT ile baskılanması açıklayabilir. Lapiz MD ve arkadaşları, yetişme dönemindeki eksikliklerin neden olduğu davranış değişikliklerinin nukleus accummbens, hipokampus ve amigdalada nörokimyasal değişiklere neden olduğunu ileri sürmüşlerdir (27). Yetişme eksikliklerinde accumbens çekirdekte presinaptik dopamin ve 5-HT artışı olmaktadır. Dopamin artışının mekanizması henüz bilinmemektedir, fakat bu çekirdeği innerve eden glutamaterjik sistemin fonksiyonunun bozulması ile ilişkili olabileceği düşünülmektedir. Sonuç Standart fizik çevre koşullarında sosyal izolasyon, amigdala ve özellikle nukleus accumbenste glutamaterjik sisteminin disinhibisyonuna neden olarak, artmış lokomotor yanıtlar, anksiyete ve yeni uyaranların anormal algılanmasına yol açabilir. Zengin fizik çevre koşullarında yetişme, sosyal izolasyonlu bir deneğin anksiyete ve yenilik uyaranına karşı verilen duygusal yanıtlarında
254 Kocahan ve ark. Sosyal İzolasyonun Yetişkinin Duygusal Davranışları Üzerine Etkileri Archives of Neuropsychiatry 2012; 49: 248-254 düzelmeye neden olmaktadır. Bu etki hipokampal glutamaterjik ve 5-HTerjik sistemlerin erken gelişiminden ve birbiri ile etkileşiminden kaynaklanabilir. Muhtemelen sosyal izolasyonlu yüksek fiziksel tecrübeye sahip zengin çevrede yetişen sıçanlarda, nukleus accumbens disinhibisyonu önlenmektedir. NMDA blokajlı ve sosyal izolasyonlu sıçanlarda zengin fizik çevrede yetişmenin etkilerini incelediğimiz bu çalışmada zengin fizik çevre etkisinin mekanizmalarını aydınlatabilmek için yukarda bahsedilen mekanizmaların derinlemesine araştırılması gerekmektedir. Teşekkür Çukurova Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Nörofizyoloji Bilim Dalında gerçekleştirilen bu çalışma Çukurova Üniversitesi Araştırma Fonu (TF2006D1) tarafından desteklenmiştir. Kaynaklar 1. Domeney A, Feldon J. The disruption of prepulse inhibition by social isolation in the Wistar rat: how robust is the effect? Pharmacol Biochem Behav 1998; 59:883-890. 2. Einon DF, Morgan MJ. Early isolation produced enduring hyperactivity in the rat but no effects on spontaneous alternation. Q J Exp Psychol 1978; 30:151-156. 3. Einon DF, Morgan MJ. A critical period for social isolation in the rat. Dev Psychobiol 1977; 10:123-132. 4. Geyer MA, Wilkinson LS, Humby T, Robbins TW. Isolation rearing of rats produces a deficit in prepulse inhibition of acoustic startle similar to that in schizophrenia. Biol Psychiatry 1993; 34:361-372. 5. Akal BN, Doğan O. Potential risk factors for schizophrenia. Archives of Neuropsychiatry 2010; 3:230-236. 6. O'Donnell P, Greene J, Pabello N, Lewis BL, Grace AA. Modulation of cell firing in the nucleus accumbens. Ann NY Acad. Sci 1999; 877:157-175. 7. Weinberger DR, Lipska BK. Cortical maldevelopment, anti-psychotic drugs, and schizophrenia: a search for common ground. Schizophr Res 1999; 16:87-110. 8. Glantz LA, Lewis DA. Decreased dendritic spine density on prefrontal cortical pyramidal neurons in schizophrenia. Arch Gen Psychiatry 2000; 57:65-73. 9. Cooke BM, Chowanadisai W, Breedlove SM. Post-weaning social isolation of male rats reduces the volume of the medial amygdala and leads to deficits in adult sexual behavior. Behav Brain Res 2000; 117:107-113. 10. Hall FS, Wilkinson LS, Humby T, Inglis W, Kendall DA, Marsden CA, Robbins TW. Isolation rearing in rats: pre and postsinaptic changes in striatal dpoaminerjic systems. Pharmacol.Biochem Behav 1998; 59:859-872. 11. Hol T, Van den Berg CL, Van Ree JM, Spruijt BM. Isolation during the play period in infancy decreases adult social interactions in rats. Behav Brain Res 1999; 100:91-97. 12. Rosenzweig MR, Bennett EL, Hebert M, Morimoto H. Social grouping cannot account for cerebral effects of enriched environments. Brain Res 1978; 153:563-576. 13. Thor DH, Holloway WR. Social play in juvenile rats: a decade of methodological and experimental research. Neurosci Biobehav Rev 1984; 8:455-464. 14. Contestabile A. Roles of NMDA receptor activity and nitric oxide production in brain development. Brain Res Brain Res Rev 2000; 32:476-509. 15. Rothman SM, Olney JW. Glutamate and the pathophysiology of hypoxic-- ischemic brain damage. Ann Neuro1 1986; 19:105-111. 16. Colye JT. The glutamatergic dysfunction hypohtesis for schizophrenia. Harv Rev Psychiatry 1997; 3:241-253. 17. Castro JM, Duncan G. Operantly conditioned running:effects on brain catecholamine concentrations and receptor densities in the rat. Pharmacol Biochem Behav 1985; 23:495-450. 18. Beaulieu C, Cynader M. Effect of the richness ofthe environment on neurons in cat visual cortex. I.Receptive field properties. Brain Res Dev Brain Res 1990; 53:71-81. 19. Sale A, Putignano E, Cancedda L, Landi S, Cirulli F, Berardi N, Maffei L. Enriched environment and accelerationof visual system development. Neuropharmacology 2004; 47:649-660. 20. Schrijver NC, Bahr NI, Weiss IC, Würbel H. Dissociable effects of isolation rearing and environmental enrichment on exploration, spatial learning and HPA activity in adult rats. Pharmacol Biochem Behav 2002; 12:209-224. 21. Prut L, Belzung C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. Eur J Pharmacol 2003; 463:3-33. 22. Carola V, D'Olimpio F, Brunamonti E, Mangia F, Renzi P. Evaluation of the elevated plusmaze and open-field tests for the assessment of anxietyrelated behaviour in inbred mice. Behav Brain Res 2002; 134:49-57. 23. Seillier A, Giuffrida A. Evaluation of NMDA receptor models of schizophrenia: Divergences in the behavioral effects of sub-chronic PCP and. Behav Brain Res 2009; 204:410-415. 24. Nabeshima T, Mouri A, Murai R, Noda Y. Animal model of schizophrenia dysfunction of nmda receptor-signaling in mice following withdrawal from repeated administration of phencyclidine. Ann NY Acad Sci 2006; 1086:160-168. 25. Baenninger LP. Comparison of behavioural development in socially isolated and grouped rats. Anim Behav 1967; 15:312-323. 26. Gentsch C, Lichtsteiner M, Frischknecht HR, Feer H, Siegfried B. Isolationinduced locomotor hyperactivity and hypoalgesia in rats are prevented by handling and reversed by resocialization. Physiol Behav 1988; 43:13-16. 27. Lapiz MD, Mateo Y, Parker T, Marsden C. Effects of noradrenaline depletion in the brain on response on novelty in isolation-reared rats. Psychopharmacology 2000; 152:312-320. 28. Serra M, Pisu MG, Floris I, Floris S, Cannas E, Mossa A, Trapani G, Latrofa A, Purdy RH, Biggio G. Social isolation increases the response of periferal benzodiazepine receptors in the rat. Neurochem Int 2004; 45:141-148. 29. Koros E, Rosenbrock H, Birk G, Weiss C, Sams-Dodd F. The selective mglu5 receptor antagonist MTEP, similar to NMDA receptor antagonists, induces social isolation in rats. Neuropsychopharmacology 2007; 32:562-576. 30. Roy V, Belzung C, Delarue C, Chapillon P. Environmental enricment in BALB/c mice: effects in classical tests of anxiety and exposure to a predatory odor. Physiol Behav 2001; 74:313-320. 31. Belzung C, Berton F. Further pharmacological validation of the BALB/c neophobia in the free exploratory paradigm as an animal model of trait anxiety. Behav Pharmacol 1997; 8:541-548. 32. Gleason SD, Shannon HE. Blockade of phencyclidine-induced hyperlocomotion by olanzapine, clozapine and serotonin receptor subtype selective antagonists in mice. Psychopharmacology (Berl) 1997; 129:79-84.