Dissection of hierarchy formation in mice: behavioral and molecular correlates of dominance.

Abstract

Animais de espécies sociais interagem entre si para desenvolverem relações de dominância que são fundamentais para a estratificação social do grupo, e que levam à formação de uma hierarquia social. Uma vez estabelecidas, as hierarquias de dominância impõem ao grupo um conjunto de normas sociais aos seus membros, como por exemplo o acesso a recursos alimentares, locais de repouso e a parceiros sexuais. No entanto, sabe-se muito pouco sobre as correlações comportamentais e genéticas que poderão prever se um animal irá possuir uma probabilidade aumentada ou diminuída para desenvolver um fenótipo dominante ou submisso no seu grupo social. Neste trabalho, pretendemos caracterizar a formação de hierarquias sociais em murganhos, usando uma metodologia de torneiro “Round-Robin” no “tube test”. Apesar das hierarquias naturais serem confinadas dentro de grupos e são, portanto, fortemente suportadas por fatores relacionados com o grupo, algumas vezes são observadas relações de dominância entre grupo distintos. O método “Round-Robin” permitiu-nos observar uma melhor distinção entre comportamentos dominantes e submissos, e também avaliar a capacidade intrínseca dos animais para adquirirem dominância fora da sua caixa de origem. Observamos que, nestas situações, a formação da hierarquia no “Round-Robin” reflete a hierarquia dentro de cada grupo individual e que é mais influenciada por dinâmicas temporais e fatores intrínsecos ao animal do que por eventos estocásticos. No decorrer da nossa investigação não identificamos características comportamentais evidentes que fossem preditivas de classe hierárquica. Contudo, expor os animais ao “tube test” promoveu alterações no desenvolvimento normal de comportamentos de forro social e depressivo. Mais importante, demonstramos pela primeira vez que os níveis de expressão do receptor tipo 1 do neuropeptídeo Y (Npy1r) no córtex medial pré-frontal (mPFC) estão inversamente correlacionados com dominância. Deduzimos que o comportamento submisso poderá estar ligado a um défice de controlo excitatório cortical sobre regiões subcorticais mediado pelo Npy1r. Também verificamos uma tendência para uma expressão aumentada do marcador cFos (“immediate-early gene”) no mPFC de indivíduos submissos. Não obstante, este último resultado requer futura caracterização para compreendemos que tipo de atividade neuronal poderá estar a ser refletida pela expressão de cFos.

Animals from social species interact with each other to develop dominance relationships that are fundamental for social stratification of the group and that lead to the formation of a social hierarchy. Once established, dominance hierarchies impart the group with social norms for its members, such as access to food resources, nesting places and sexual partners. Nevertheless, very little is known on the genetic and behavioral correlates that may predict if an animal will have an increased or decreased probability towards developing a dominant or submissive phenotype in its social group. In this work, we aimed at further characterizing the formation of social hierarchies in mice, using a Round-Robin Tournament methodology in the tube test. Although natural hierarchies are confined within groups and are, therefore, strongly supported by group-related factors, occasional intergroup dominance relationships are observed. The Round-Robin method allowed us to observe a better distinction between dominant and submissive behaviors, and also to assess the intrinsic capability of animals to acquire dominance outside of their original home cage. We observed that, in these situations, hierarchy formation in the Round-Robin reflects the hierarchy within each individual group and that it is influenced more by temporal dynamics and animal intrinsic factors than by stochastic events. In the course of our investigation we did not identify overt behavioral traits that could be predictive of hierarchical rank. However, subjecting animals to tube test did promote alterations in the normal development of social- and depressive-related behaviors. More importantly, we show for the first time that the expression levels of the type 1 neuropeptide Y receptor (Npy1r) in the medial prefrontal cortex (mPFC) are inversely correlated with dominance. We hypothesize that submissive behavior may be linked to an Npy1r-mediated impairment of cortical excitatory control over subcortical regions. We also find a trend towards increased expression of the immediate-early gene cFos in the mPFC of subordinate individuals. Nevertheless, this later result requires further characterization to understand which type of neuronal activity may be reflected by such cFos expression.