Endogent testosteron är förknippat med lägre amygdala-reaktivitet mot arga ansikten och minskat aggressivt beteende hos friska unga kvinnor vetenskapliga rapporter

Endogent testosteron är förknippat med lägre amygdala-reaktivitet mot arga ansikten och minskat aggressivt beteende hos friska unga kvinnor vetenskapliga rapporter

Anonim

ämnen

  • Endokrinologi
  • Mänskligt beteende
  • Socialt beteende

Abstrakt

Testosteron och kortisol har föreslagits påverka aggressivt beteende genom att förändra den neurala behandlingen av ansiktshotssignaler. Detta har dock inte undersökts i direkta sociala interaktioner. Här undersökte vi den gemensamma inverkan av testosteron, kortisol och hjärnreaktivitet mot vredeuttryck på kvinnors reaktiva aggression i Social Threat Aggression Paradigm (STAP). STAP är en konkurrenskraftig reaktionstidsuppgift där den påstådda motståndaren visar antingen ett arg eller ett neutralt ansiktsuttryck i början av varje rättegång och levererar allt högre ljudsprängningar till deltagarna och framgångsrikt provocerar dem. Slående testosteron vid salktid var negativt relaterat till både aggression och basolateral amygdala (BLA) reaktivitet mot arga ansikten, medan kortisol inte hade någon effekt. När motståndaren såg arg ut minskades BLA-orbitofrontalkopplingen och BLA-reaktiviteten var positivt relaterad till aggression. Det senare förhållandet medierades fullständigt genom bilateral överlägsen temporal gyrus (STG) aktivering. Våra resultat stödjer således tidigare neurobiologiska modeller av aggression och utökar dem genom att visa att snabba amygdala-svar på hotmodulerar STG-aktivitet för att gynna aggressiv hämnd. Dessutom håller vår studie med de senaste bevisen som understryker en räddreducerande och strategiskt prosocial effekt av testosteron på människors sociala beteende.

Introduktion

Reaktiv aggression är ett fylogenetiskt gammalt beteende genom vilket organismer svarar på hot eller provokation med en öppen avsikt att skada angriparen 1 . Reaktivt-aggressiva impulser tros uppstå från subkortikala strukturer såsom amygdala och periaqueductal grå, som i sin tur regleras av orbitofrontal cortex (OFC) och andra prefrontala regioner 2 . Steroidhormonerna testosteron (T) och kortisol (C) har föreslagits som viktiga faktorer för reglering av reaktiv aggression, och har visat sig verka på de nämnda hjärnområdena genom att binda till androgen- och glukokortikoidreceptorer respektive 3, 4, 5 . Båda hormonerna anses ha en ömsesidigt motsatt handling 6, 7, 8, och denna skillnad är också uppenbar i mänskligt socialt beteende. Denna uppfattning stöds av många fynd i korrelationella 11, 12, 13, 14 och experimentella inställningar 15, 16, 17, även om inte alla bevis instämmer. Till exempel har vissa studier på kvinnor kopplat höga, snarare än låga C-koncentrationer med aggression 18, 19, och hög T med prosocialt beteende 20, 21, 22 . Dessutom återstår en del kontroverser om huruvida tillstånd T och C förutspår aggression bättre än basvärdena 23 . Därför är dynamiken i förhållandet mellan dessa hormoner och aggression fortfarande oklar, särskilt hos kvinnor.

Flera studier av funktionell magnetisk resonansavbildning (fMRI) har undersökt hur C och T påverkar aktiviteten i hjärnregioner involverade i aggression. Det har antagits att amygdala-aktivering som svar på hotssignaler avser lägre basal C 24, 25, men högre C-reaktivitet 25, 26 . Å andra sidan har endogent T hos män varit positivt förknippat med amygdala-reaktivitet mot hot 27, 28 (men se 29 ), såväl som med lägre OFC-ingrepp under känslokontingent motorstyrning 30 . Hos kvinnor verkar exogent T kraftigt öka amygdala-reaktiviteten på arga ansikten 31, 32, 33, men effekterna av endogent T är mindre tydliga. Van Wingen et al . 31 hittade ett positivt samband mellan T-koncentrationer och amygdala-reaktivitet mot arga ansikten hos kvinnor, medan andra har hittat ingen 29, 34 . I en studie med ett blandat prov var endogent T associerat med högre aggression och lägre OFC-aktivitet som svar på provokation 35 . Få fMRI-studier har testat båda hormonernas gemensamma roll i samband med aggression. Denson och kollegor 36 fann att T-till-C-förhållandet (T: C) var kopplat till högre amygdala-koppling med mediala och laterala prefrontala regioner efter en interpersonell provokation hos män, medan Hermans et al . 32 rapporterade positiva förhållanden mellan T: C och hypotalamus, hjärnstam och amygdala-reaktivitet mot arg i förhållande till glada ansikten hos kvinnor. Sammantaget tyder bevisen på att ett mönster av hög T och låg C bör leda till subkortikal hyperaktivitet tillsammans med minskad ventral-prefrontal rekrytering i närvaro av hot eller provokation.

Arg ansiktsuttryck är ett vanligt sätt att kommunicera fientlighet 37 och används därför ofta som en experimentell förmåga till socialt hot. Icke desto mindre signalerar arga ansikten som de används i de flesta av de kommenterade studierna sällan ett verkligt hot, eftersom de vanligtvis presenteras som statiska, sammanhangslösa stimuli. Därför framkallar de troligen kortare, svagare eller till och med kvalitativt olika neurala svar än de som inträffar i verkliga aggressiva interaktioner. Det är därför önskvärt att använda mer realistiska uppgifter där arga ansiktsuttryck kan tolkas som kommunikativa signaler och neurala svar på dessa signaler kan vara direkt relaterade till aggressivt beteende. I en tidigare studie från vår grupp utvecklade vi en konkurrenskraftig reaktionstidsuppgift baserad på Taylor Aggression Paradigm (TAP) 38, som vi här kallade Social Threat Aggression Paradigm (STAP). I STAP ser deltagarna en kort video av sin rival som visar antingen en arg eller ett neutralt ansiktsuttryck precis innan de väljer volymen för en aversiv ljudsprängning som ska riktas mot deras motståndare. I ett urval av friska unga män observerade vi att OFC-reaktivitet mot arg i förhållande till neutrala uttryck var negativt relaterad till aggressivt beteende (dvs mindre intensiva ljudsprängningar) 39 . Detta fynd passar studier som visar att intermittent explosiv störning (IED) patienter 40 och individer som poängterar högt när det gäller motiveringsmotivation 41 har minskat OFC-reaktivitet mot statiska arga ansikten. Det är dock viktigt att vi också hittade utbredd hjärnaktivering i den sista fasen av arga jämfört med neutrala försök, när inget ansiktsuttryck fanns. Detta antyder att kontextualiserade arga ansikten som används i STAP-ramen för bearbetning av senare presenterad information 37 och har en mer långvarig effekt än i andra paradigmer.

Det nuvarande arbetet hade ett dubbel syfte. För det första undersökte vi huruvida reaktivitet mot arga ansikten och aggression i en direkt social interaktion moduleras av basala och / eller akuta nivåer av endogena T och C. För det andra testade vi om resultaten från vår tidigare studie skulle kunna replikera i ett kvinnligt prov. Vi ansåg att morgon C skulle vara negativt relaterad till reaktiv aggression, vilket har visats i tidigare korrelationsstudier 42, liksom i en experimentell aggressionstudie med TAP 43 . När det gäller T förutspådde vi att det skulle vara positivt förknippat med aggression i allmänhet, och att T-nivåerna på eftermiddagen skulle vara mer starkt relaterade till aggression än på morgonen 44 . Dessutom förväntade vi oss finna en konkurrensinducerad ökning av både T och C 45, 46 . När det gäller effekterna av dessa hormoner på neurala strukturer, efter de granskade bevisen antagde vi att T skulle vara kopplat till ökad amygdala-reaktivitet mot arga ansikten, minskad OFC-aktivering och en svagare koppling mellan dessa regioner. Vi förväntade oss också hitta en negativ koppling mellan basal C och amygdala-reaktivitet, medan förändringsuppgiften i C bör följa motsatt mönster.

Vi rekryterade 39 friska kvinnliga deltagare som inte tog orala preventivmedel (se Metoder). Personerna gav salivprover för C- och T-uppskattning under en vanlig vardag, plus före och efter fMRI-mätningen. Dessutom erhöll vi ett pre-scan blodprov för serum T-uppskattning. Vi kontrollerade för tillfälliga och månatliga fluktuationer i hormonella koncentrationer genom att låta deltagarna komma under den tidiga follikulära fasen av menstruationscykeln och på eftermiddagen (12.00-18.00) och utförde den anatomiska mätningen en föregående dag för att begränsa skannern- relaterad upphetsning. Innan den funktionella mätningen introducerades deltagarna till sin påstådda kvinnliga motståndare, ett 20-årigt konfederat. En gång i skannern spelade deltagarna tre 20-provkörningar av STAP, som faktiskt var förprogrammerade (se Metoder och Fig. 1A). Vi undersökte om deltagarna hade provocerats (dvs om de valde högre ljudsprängningar över tid och i arga försök) och inspekterade för korrelationer mellan genomsnittlig aggression och hormonella koncentrationer på morgonen och vid scan-tid. Vi testade sedan för skillnader i neural reaktivitet mot arg vs neutrala ansikten i beslutsfasen (dvs. när deltagarna bestämde intensiteten på straffet för sin motståndare) och utfallsfasen (dvs. när deltagarna informerades om de vann eller förlorade). Vidare undersökte vi om aggressionsrelaterade hormoner och inom och mellan deltagarnas variation i aggressivt beteende kan modulera hjärnans reaktivitet mot arg ansiktsuttryck. Slutligen undersökte vi samspelet mellan neurala och endokrina faktorer på aggression med medlingsanalyser.

Image

( A ) exempel på neutrala studier av Social Threat Aggression Paradigm (STAP). ( B ) Aggressivt beteende per körning och tillstånd. ( C ) Kortisolkoncentrationer över tid. ( D ) Testosteronkoncentrationer över tid; skuggat område avbildar de tidpunkter vid vilka testosteronkoncentrationer var relaterade till aggression. ( E ) Spridningsdiagram av den negativa korrelationen mellan genomsnittlig testtid för testtid och genomsnittligt aggressivt beteende.

Bild i full storlek

Resultat

Beteende resultat

Vi observerade signifikanta huvudeffekter av tid (F 2, 76 = 21, 93, p <0, 001) och tillstånd (F 1, 38 = 6, 34, p = 0, 016) på aggressivt beteende, men det fanns ingen interaktion mellan de två. Såsom visas i fig IB ökade aggression över körningar och var något högre i arg (M = 4, 13, SE = 0, 16) relativt neutrala försök (M = 3, 94, SE = 0, 14). Motståndarens val av straff påverkade deltagarnas efterföljande beteende signifikant (F 1, 38 = 20, 31, p <0, 001), vilket framkallade mer aggression efter hög jämfört med låga straff (M = 4, 27, SE = 0, 10 mot M = 3, 85, SE = 0, 09). Resultatet av föregående försök (dvs vann vs förlorat) hade en effekt på trendnivå på aggression (F 1, 38 = 3, 16, p = 0, 083), men interagerade inte med motståndarens straffval (p = 0, 340). Deltagarna valde marginellt högre straff efter att ha förlorat (M = 4, 13, SE = 0, 10) än efter att ha vunnit (M = 3, 99, SE = 0, 15). Aggressivt beteende var jämförbart med manprovet från vår tidigare studie (t 69 = 1, 15, p = 0, 252).

För reaktionstider i beslutsfasen fanns det en huvudeffekt av tiden (F 1, 69, 64, 54 = 4, 04, p = 0, 030), så att deltagarna valde straffarna allt snabbare över körningar (körning 1: M = 1, 33, SE = 0, 09, körning 2: M = 1, 20, SE = 0, 11, körning 3: M = 1, 10, SE = 0, 10, alla värden i sekunder). Parvis jämförelse avslöjade att endast skillnaden mellan körning 1 och 3 var signifikant (t 38 = 2, 43, p = 0, 020). Huvudeffekten av tillstånd närmade sig betydelse (F 1, 38 = 3, 55, p = 0, 067), men vi observerade inga interaktioner. Deltagarna var snarare snabbare att välja straffen i arg (M = 1, 14, SE = 0, 08 sekunder) än i neutrala försök (M = 1, 28, SE = 0, 11 sekunder).

Beträffande reaktionstidsuppgiften fanns det en trend mot en huvudeffekt av tiden (F 1, 65, 73, 25 = 3, 02, p = 0, 065) med reaktionstider som lägst under andra körningen, men vi hittade inga andra effekter.

Hormonala resultat

Både ambulanta C- och T-nivåer följde ett typiskt dagligt mönster (fig. 1C, D, respektive). Medan T nådde en topp vid vakttid och minskade stadigt under dagen var C högst 30 minuter efter uppvaknandet och minskade brant på eftermiddagen. Skillnaden mellan det sista morgonprovet och kvällsprovet var signifikant för både C (t 38 = 5, 54, p <0, 001) och T (t 38 = 4, 42, p <0, 001).

Beträffande tillståndsförändringar i hormonella koncentrationer minskade C efter fMRI-mätningen jämfört med nivåerna före skanning (t 38 = 4, 25, p <0, 001). Endast pre-scan-provet togs sålunda för att beräkna T × C-interaktioner vid scan-tid, eftersom interaktiva effekter kunde drivas av minskningen efter kortläsning i kortisol. Det fanns inga signifikanta tillståndsförändringar i T, och med tanke på att proverna före och efter skanning var högt och signifikant korrelerade (r = 0, 77, p <0, 001) erhölls medelvärdet av de två och användes som ett aggregerat mått på scan-tid T för korrelationsanalyser. Vi beräknade också förändringen i förväg efter procent i T som en fullmakt för individuell endokrin reaktivitet 3 . Serum och salivary T korrelerades positivt (r = 0, 40, p = 0, 011) till en grad som matchade tidigare resultat 47 . T (t 38 = 2, 11, p = 0, 041) och C (t 38 = 4, 11, p <0, 001) var högre vid avsökningstid än i det ambulanta kvällsprovet. Morgon- och scan-tidskoncentrationer korrelerades måttligt (C: r = 0, 40, p = 0, 010, T: r = 0, 47, p = 0, 002). Medelvärden ± SE för båda hormonerna vid varje tidpunkt presenteras i tabell 1.

Full storlek bord

Hormon-beteende relationer

Aggression var inte relaterad till morgon T, C eller T: C, inte heller med förändringen i förväg i T (alla p> 0, 358). T och C interagerade inte med att förutsäga aggression på morgonen eller innan skanning (alla p> 0, 478). Genomsnittlig T vid avsökningstid var associerad med aggression, men mot våra förutsägelser var förhållandet negativt (r = -0, 43, p = 0, 005; Fig. 1E). Vi tog bara genomsnittliga scan-tid T-värden för ytterligare analyser med neuroimaging data.

Neuroimaging-resultat: uppgiftseffekter

Den huvudsakliga jämförelsen av arga vs neutrala försök i beslutsfasen avslöjade aktiveringsklyngar i medial frontal gyrus (MFG), bilateral inferior frontal gyri (IFG), orbitofrontal cortex (OFC), bilateral posterior cerebellum och två separata kluster i överlägsen (STG) och mitten (MTG) lämnade temporal gyri (fig. 2A; tabell 2a). Detta mönster liknar starkt det i vår tidigare studie 39 . Med tanke på att den klusternivå-korrigering som används (se Metoder) kan vara för strikt för att upptäcka meningsfulla aktiveringar i små strukturer, använde vi separat en FDR-korrigerad tröskel (FDR) korrigerad tröskel för pFDR 10. Med en sådan tröskel observerade vi också aktivitet i vänster caudat (tabell 2a). Vi definierade en 8-mm radiesfär runt gruppen OFC-klustertoppen för att utföra ROI-till-ROI-anslutningsanalyser med den bilaterala amygdala. Amygdala-OFC-koppling var lägre i arg än i neutrala försök (Fig. 2B), men anslutningsstyrkan var inte relaterad till hormoner eller aggression (alla p> 0, 491). Amygdala-anslutningen toppade vid x = 23, y = 6, z = −18 och x = −20, y = −2, z = −25 (Montreal Neurological Institute [MNI] -koordinater i mm), motsvarande basolaterala amygdala (BLA ).

Image

( A ) Arg> Neutrala effekter i beslutsfasen (p <0, 001, pFWE <0, 05 klusternivå korrigerad). ( B ) Amygdala-OFC-anslutning i beslutsfasen. ( C ) Arg> Neutrala effekter i utfallsfasen (pFDR 10, för visualisering).

Bild i full storlek

Full storlek bord

Återigen parallellt med vår tidigare studie, såg vi starka effekter av vann vs förlorade och arga vs neutrala i utfallsfasen, även om det inte fanns någon signifikant interaktion mellan de två faktorerna. Eftersom de vunna vs förlorade effekterna har undersökts omfattande i tidigare arbete 48, 49 rapporterar vi endast de arga vs neutrala resultaten (Fig. 2C). I utfallsfasen av arg i förhållande till neutrala studier, oavsett om deltagarna vann eller förlorade, var det utbredd aktivering i IFG, MFG och STG, såväl som ett kluster i den bakre cingulate cortex (PCC). Vid pFDR 10 var aktivering i vänster amygdala också närvarande (tabell 2b). Inga kluster överlevde korrigering av flera jämförelser i neutral> arg kontrast.

Neuroimaging-resultat: relationer mellan hjärnbeteende

En parametrisk moduleringsanalys gav inte signifikanta skillnader mellan arga och neutrala prövningar, vilket antydde att modulering av nervaktivitet genom test-till-studie-variation i aggression inte skilde sig åt mellan tillstånd. Å andra sidan avslöjade hela hjärnans regressionsanalys mellan subjektet tre kluster av aktivering positivt förknippad med aggression i vänster inferior ockipital gyrus och bilateral STG (Tabell 2c, Fig. 3A). Det vill säga deltagare med högre reaktivitet mot ilska i dessa områden valt i genomsnitt högre straff. Vi hittade inga negativa samband mellan aggression och hjärnaktivitet.

Image

( A ) Bilateral superior temporal gyrus (STG) -grupp som är positivt förknippad med aggression i hela hjärnkontrasten (Angry> Neutral) i beslutsfasen (vänster) och spridningsdiagram för korrelationen mellan STG-reaktivitet och aggression (höger; p-värde) inte beräknad för att undvika en cirkulär analys). ( B ) Voxel i den bilaterala funktionella amygdala-masken korrelerade med aggression i Angry> Neutral kontrast i beslutsfasen (vänster; s 20) och spridningsdiagram för korrelationen mellan amygdala-reaktivitet och aggression (höger). ( C ) Voxlar i den bilaterala funktionella amygdala-masken korrelerade med testosteron i Angry> Neutral kontrast i beslutsfasen (vänster; s 20), och spridningsdiagram för korrelationen mellan amygdala-reaktivitet och testosteron (höger).

Bild i full storlek

Vi har också inspekterat för förhållanden mellan aggression och reaktivitet mot arg uttryck i amygdala och OFC, våra prioriterade regioner (ROI). Till skillnad från vår tidigare studie fann vi inga samband mellan OFC-reaktivitet och aggression mellan deltagarna, varken med de funktionellt definierade maskerna eller med det kluster som erhölls i beslutsfasen (alla p> 0, 111). Det fanns emellertid en signifikant positiv korrelation mellan bilateral amygdala-reaktivitet mot arga ansikten och aggressivt beteende (r = 0, 42, p = 0, 006; Fig. 3B rätt). Denna effekt var maximal vid koordinaterna x = −17, y = 0, z = −25 och x = 25, y = −2, z = −20, båda i BLA (Fig. 3B till vänster).

Neuroimaging-resultat: hjärnhormonrelationer

En ROI-analys avslöjade att amygdala-reaktivitet mot ilska var negativt relaterad till skanna-tiden T (r = −0, 49, p = 0, 001; Fig. 3C). Vi hittade återigen två kluster som toppade vid MNI-koordinaterna x = −20, y = 1, z = −20 och x = 21, y = 3, z = −18, också belägen i rostral BLA. Dessa lokala maxima var mindre än 5 mm bort i någon riktning från de aggresionsrelaterade topparna och inte mer än 7 mm från de amygdala-OFC-anslutnings topparna. Inget annat område förknippades med genomsnittlig genomsökningstid T i helhjärnanalyser.

Medlingsresultat

Vi valde sedan variablerna som ska inkluderas i medlingsanalyser. Scan-tid T var associerad med aggression och definierades således som prediktor. Eftersom amygdala-reaktivitet korrelerade med både aggression och T inkluderade vi den som mediator.

Reaktivitet mot arga ansikten i den bilaterala STG var också förknippad med aggression. Denna region är bland andra funktioner central för handlingsförståelse i samband med hotdetektering 50 och är ansluten till amygdala genom den underordnade longitudinella fasciculus 51 . Vi resonerade därför att hotsignalerna från amygdala kan modulera STG-aktivitet. För att testa detta utförde vi en medlingsanalys med amygdala-reaktivitet som huvudprediktor och STG-reaktivitet som mediator. Vi extraherade kontrastvärden i den bilaterala STG från föregående Aggression × Angry> Neutral regression-analys och körde modellen. De slutliga medlingsmodellerna visas i fig. 4.

Image

(A) Amygdala-reaktivitet förmedlade inte sambandet mellan testtid för skanna-tid och aggression. ( B ) Bilateral superior temporal gyrus (STG) reaktivitet mot arga ansikten förmedlade effekten av amygdala-reaktivitet på aggression. Siffror är standardiserade regressionskoefficienter. Heltäckande linjer: direkta effekter. Streckade linjer: indirekta effekter. Siffriga siffror visar banor som är signifikanta vid p <0, 01. 95% BCa Cl för signifikanta vägar inkluderade inte noll. * p <0, 01; ** p <0, 001. ( C ) Tidsförlopp för det hemodynamiska svaret i amygdala och STG. Värden extraherades från en 5 mm sfär begränsad till voxels signifikant aktiva i beslutsfasen. Framkallade svar justerades för alla andra regressorer och omräknades till 0 vid början. Au godtyckliga enheter (parameteruppskattningar).

Bild i full storlek

I modell A var den indirekta effekten av T på aggression inte signifikant, och inte heller var amygdala-aggressionlänken. Därför medierade inte amygdala-reaktiviteten förhållandet mellan skanna-tid T och aggression. I modell B medierade bilateral STG-aktivering fullständigt och signifikant förhållandet mellan amygdala-reaktivitet och aggressivt beteende. Enligt denna modell ledde amygdala-reaktivitet till ökad STG-aktivering, vilket i sin tur resulterade i ökad reaktiv aggression. För att denna modell ska vara realistisk bör amygdala svara snabbare än STG. För att verifiera detta extraherade vi BOLD-tidskursen för båda regionerna i beslutsfasen med rfxplot 52 . I själva verket kom toppen av amygdala-aktiviteten i beslutsfasen ungefär 5 sekunder tidigare än STG (fig. 4C), vilket förstärkte sannolikheten för modellen.

Diskussion

I den nuvarande fMRI-studien undersökte vi om endogen T och C påverkar hjärnans reaktivitet mot arga ansikten och aggressivt beteende i samband med en konkurrenskraftig interaktion hos friska unga kvinnor. T var negativt associerat med amygdala-reaktivitet och aggression, men C var inte relaterat till neurala eller beteendespons. Oberoende av hormonella påverkningar fann vi ett positivt samband mellan amygdala-reaktivitet mot ilska och aggression som förmedlades av STG-aktivering. Slutligen minskades amygdala-OFC-anslutningen i arga försök. Dessa resultat visar att limbiska och högre ordning perceptuella regioner interagerar i bearbetningen och svaret på socialt hot, och indikerar att T kan minska hotkänsligheten samtidigt som man främjar strategiskt prososialt beteende i aggressiva interaktioner.

Aggressivt beteende och hormoner

Vi hittade en betydande ökning av aggressivt beteende under körningar, efterliknar andra studier med TAP som hittade ett mycket liknande mönster hos provoserade deltagare, medan icke-provokerade försökspersoner visade ingen förändring i aggression över tiden 43, 53 . Dessutom valde deltagarna måttligt högre straff i arga jämfört med neutrala försök, liksom efter höga val av motståndaren, och, på trendnivå, efter att ha förlorat. Deltagarna blev också snabbare när de valde straff över tid. Dessa resultat följer noggrant resultaten från vår tidigare studie 39 och antyder att paradigmet framgångsrikt framkallade reaktiv aggression.

T följde den förväntade minskningen under dagen 54, men vi hittade inte en ökad konkurrensökning i T, och förändringen i T var inte heller relaterad till aggression. Med tanke på att dessa effekter inte replikeras väl hos kvinnor 3, och om de förekommer oftare efter att ha vunnit 18, 55, kan det faktum att deltagarna förlorade en tredjedel av försöken ha förhindrat dem. Av avgörande betydelse och i motsats till våra förväntningar var scan-tid T negativt relaterat till aggression. I väntan på replikering kan man spekulera i att high-T-deltagare blev mindre skrämda av motståndaren och antog en vänskapande strategi över ett impulsivt-aggressivt svar. Detta konto stöds av studier på kvinnor som visar att T kan minska hotresponsiviteten 56, 57 och öka prosocialt beteende 20, 58, liksom av den lägre amygdala-reaktiviteten som observerats hos hög-T-deltagare (se “Hormonella effekter på neural reaktivitet mot ilska uttrycken”). Det är viktigt att T verkar inte öka pro- eller antisocialt beteende i sig , utan förstärker snarare strategiskt socialt beteende för att upprätthålla eller förbättra status och rykte 22 . Specifikt har det föreslagits att T "ökar motivationen för att förhindra en social kränkning" 20 . Genom att välja lägre straff kan sålunda högt-T-försök försöka mildra motståndarens aggressivitet, medan låg-T-deltagare kanske reflexivt hade engagerat sig i ett tit-för-tat-svar. Våra data tillåter dock inte att fastställa deltagarnas underliggande motiv.

C-nivåer följde också den förväntade dagliga banan, men till skillnad från tidigare arbete 43 lyckades vi inte hitta en relation mellan basal C och aggression. Andra studier har inte hittat någon sådan koppling hos kvinnor 11, och totalt sett verkar effekten vara mer konsekvent hos barn än hos äldre personer 59 . Minskningen av C-nivåer i förväg efter posten kunde delvis ha drivits av skannerinducerad dåsighet eller av naturlig cirkadisk variation. Kompletterande kan det också vara att förskanningen C ökades på grund av bloduttagsproceduren 60, men förmodligen inte på grund av skannerrelaterad stress 61, som hade kontrollerats för. Till skillnad från tidigare studier 18 modererade C inte effekten av T på aggression. Detta kan bero på vår provstorlek, som var blygsam jämfört med 100–150 deltagare som rekommenderades för att upptäcka T × C-interaktioner 4 .

Neural reaktivitet mot ilskauttryck och aggressivt beteende

Uppgiftseffekterna på hjärnaktivitet var mycket lika som vår tidigare studie, som talar för STAP: s tillförlitlighet och antyder att de neurala korrelaten för ilskning i en aggressiv interaktion är jämförbara hos unga män och kvinnor. I båda fallen ledde arg i förhållande till neutrala ansikten till aktivering i underordnade frontala, mediala frontala och mellersta / överlägsna temporala gyri, regioner rekryteras ofta när man drar slutsatsen för andras känslor och mål 62 . I utfallsfasen åtföljdes vrede-relaterad medial frontal aktivering av större temporära och sämre frontala kluster såväl som av PCC och vänster amygdala-aktivitet. Detta förstärker idén att arga ansikten i samband med en aggressiv interaktion ger relevanta ledtrådar som påverkar bedömningen av senare händelser 39 . Anmärkningsvärt hittade vi signifikant iltrelaterad OFC-aktivering bland deltagarna, medan OFC-reaktivitet i den tidigare studien på män endast observerades hos icke-aggressiva deltagare. Man bör i alla fall vara försiktig när man jämför direkt denna och vår tidigare studie, eftersom vårt provstorlek var något högre (7 deltagare fler), och därför kan vi ha minskat sannolikheten för typ II-fel.

Basolateral amygdala (BLA) reaktivitet på arg ansikten var större som en funktion av aggressivt beteende. Detta förklarar frånvaron av amygdala-effekter för den arga> neutrala kontrasten, eftersom reaktiviteten i denna struktur förstärktes endast bland deltagare som svarade aggressivt. Även om det inte fanns någon sådan relation i vår föregående studie på män, har annan forskning funnit samband mellan amygdala-reaktivitet mot hot / provokation och aggression i prover med blandade kön 40, 63 . I en opublicerad studie från vårt labb har vi funnit att BLA rekryteras specifikt när deltagarna aktivt undviker en hotande motståndare, relativt en icke-hotande. Sammantaget antyder dessa resultat att BLA signalerar hotrelevans, flexibelt underlättar antingen aggression eller undvikande på ett kontextberoende sätt 64 . Det är viktigt att amygdala-OFC-anslutningen minskades i beslutsfasen för arga försök. Denna frikoppling drevs sannolikt av den högre OFC-reaktiviteten mot ilska, vilket eventuellt återspeglade ett reglerande eller socialt utvärderande svar på interpersonellt hot 39 . Låg anslutning mellan dessa två områden har rapporterats hos IED-patienter i förhållande till friska kontroller 40, och relaterade till ökad negativ påverkan under presentation av aversiva bilder 65 . Därför kan minskningen av amygdala-OFC-koppling som observerats i arga försök ha indirekt ha hindrat undertrycket av aggressiva impulser 2 .

Vi hittade ingen skillnad mellan förhållanden i variation mellan studier och försök till aggression. Detta står i kontrast till vår tidigare studie, i vilken främre cingulate cortex (ACC) aktivitet uppreglerades som en funktion av aggressivt beteende i arga studier 39 . Vi hittade dock samband mellan bilateral STG-reaktivitet mot arga ansikten och aggression mellan deltagarna. STG-aktivitet har tidigare visat sig öka när man fokuserar sin uppmärksamhet på aggressorn i förhållande till offret för en våldsam konflikt 66 och när man bedömer orättvisa förslag som negativa 67 . Dessa fynd, utöver dess allmänna engagemang i mentalisering av 62 och hotdetektering 50, tyder på att personer med högre reaktivitet mot ilska i STG kan vara mer benägna att tolka motståndarens avsikter som fientliga och därmed svara aggressivt. Medlingsanalyser stöder också denna uppfattning, eftersom kopplingen mellan amygdala-reaktivitet och aggression var beroende av STG-aktivering. Det är anmärkningsvärt att BOLD-signalen i amygdala toppade cirka 5 sekunder tidigare än i STG under beslutsfasen. Därför, medan amygdala snabbt kan koda för känslomässig uppmärksamhet 68, 69, kan STG-aktivitet långsammare undervisa medvetna hotuppfattning. Som stöd för detta konto har det nyligen visats att hotande ansikten ökar både STG- och amygdala-aktivering, men endast STG-reaktivitet korrelerar med känslighetsigenkänningsnoggrannheten 70 .

Hormonella effekter på neural reaktivitet mot ilskauttryck

BLA-reaktivitet var negativt relaterad till T, men medierade inte T-aggressionlänken. Det kan vara så att hög-T-individer uppfattade arga ansikten som mindre hotande 29, vilket föreslås av studier som visar att T-administration mildrar rädselssvar 57, 71 . Alternativt kan T generellt försämra känslomedvetande 72 . I vilket fall som helst tyder detta resultat på att högt-T-deltagare kan ha varit bättre i stånd att åsidosätta defensiva hämndssvar, även om effekten av T på aggression kan förklaras bättre av andra faktorer såsom testosteron-till-estradiol-aromatisering 73, 74 än av amygdala-reaktivitet ensam. Det har föreslagits att T buffrar akut rädsla genom sin verkan på BLA, som tillsammans med OFC hämmar central-medial amygdala (CMA) utgång till hjärnstammen 74 . Ur detta perspektiv, om high-T-deltagare verkligen var mindre känsliga för hot, kan de ha krävt BLA: s antagna regleringsinsats i mindre utsträckning. Våra uppgifter tyder dock på att BLA inte spelar en hämmande eller väckande roll i sig. Som motiverat ovan spårar BLA-aktivering snarare hotförmågan och främjar defensivt beteende adaptivt.

Det är värt att notera att endast T-koncentrationer vid avsökningstid var relaterade till hjärnans reaktivitet och aggression. Andra studier har också funnit att morgon och eftermiddag T har separerbara effekter på hanteringen av hotsignaler, så att deltagare med högre morgon (men inte eftermiddag) T verkar vara mer uppmärksam på arga ansikten 54, 75 . Som nämnts i inledningen verkar också förhållandet mellan aggression och T vara starkare på eftermiddagen och kvällen än på morgonen 44 och varierar över menstruationscykeln 76 . Det är också oklart om våra resultat är helt jämförbara med T-administrationsstudier, där effekterna troligen drivs av en fasisk ökning av nivåerna i cirkulerande hormoner. I det aktuella arbetet förblev skanna-tiden T oförändrad efter STAP och korrelerades med morgon T, vilket följaktligen speglar basal endokrin funktion. Mer forskning behövs om hur olika parametrar för infradian, circadian och ultradian hormonell fluktuering påverkar reaktiv aggression och dess neurala bas.

begränsningar

En viktig begränsning av vår studie är att vi bara tog ambulerande salivprover en vanlig vardag, vilket kanske inte är tillräckligt för att fastställa en pålitlig baslinje 77 . Dessutom mätte vi inte antropometriska variabler som kroppsmassaindex, vilket också kunde ha påverkat våra resultat 78 . Ändå kontrollerade vi med avseende på menstruationsstatus och oral preventivmedel, och med tanke på det prototypiska temporära mönstret som observerats i dagliga C- och T-nivåer, anser vi att de erhållna hormonella koncentrationerna är tillförlitliga. Den relativt lilla provstorleken kan ändå ha minskat känsligheten för våra analyser, särskilt vad gäller C-effekter och TxC-interaktioner.

Det bör också beaktas att neurala svar i de arg> neutrala kontrasterna kan återspegla allmän, snarare än ilska-specifik, emotionell reaktivitet. Ytterligare studier kan använda olika ansiktsuttryck (t.ex. rädsla) och mäta deltagarnas subjektiva och / eller fysiologiska reaktioner för att avbryta valensspecificiteten för de observerade effekterna. Det skulle också vara meningsfullt att anställa motståndare från båda könen i större, blandade prover.

Slutsatser

Vi undersökte påverkan av T och C på reaktiv aggression och dess neurala underlag hos friska unga kvinnor. Våra data stöder den etablerade uppfattningen att amygdala-reaktivitet mot hot är en nyckelfaktor för reaktiv aggression och att denna effekt åtföljs av minskad amygdala-OFC-koppling. Men våra resultat antyder vidare en kompletterande mekanism genom vilken amygdala-beroende aggressiva impulser skulle förvärras av aktivering i STG. Scan-tid T var negativt relaterat till aggression och amygdala-reaktivitet, vilket tyder på att högt-deltagare kanske hade känt sig mindre hotade av motståndaren. Sammantaget utvidgar våra resultat befintliga neurala modeller av reaktiv aggression och belyser den komplexa karaktären av T-aggressionrelationer hos människor.

metoder

Deltagarna

Kvinnliga deltagare rekryterades från universitetet via e-post och flygblad. Uteslutningskriterier var närvarande eller tidigare endokrina, psykiatriska eller neurologiska störningar och användning av hormonella preventivmedel, vilket reducerar cirkulerande T-nivåer 79 och förändrar C-respons 80 . Av ett första prov på 43 deltagare utesluts fyra deltagare från analyserna, tre av dem för att de gissade att paradigmet var förprogrammerat och en annan för att hon fick diagnosen hypertyreos efter att den funktionella mätningen hade utförts. Det slutliga urvalet omfattade således 39 unga kvinnliga högskolestudenter (medelålder = 23, 22, SD = 3, 2), alla högerhänta och flytande tysktalande. Denna studie godkändes av universitetet i Lübeck etiska kommitté och genomfördes enligt Helsingforsdeklarationen. Deltagare och konfederat gav informerat samtycke och fick ekonomisk ersättning.

Procedur

Vi schemalagde två möten per deltagare. Den första registrerades endast den anatomiska skanningen. Vi gjorde detta för att bekanta deltagarna med skannermiljön, så att C-nivåer under den andra möten inte påverkades av situationella funktioner (skannerbrus, nyhet etc. 61 ). Vi gav också deltagarna plaströr för att tillhandahålla salivprover under en vanlig veckodag (se "Saliv och blodsamling").

Den funktionella mätningen utfördes vid den andra möten, som alltid var planerad på eftermiddagen (dvs. mellan 12 och 18) och under de första sju dagarna efter början av menstruationen. Vi syftade därmed till att mildra cirkadianska 47 och månatliga 81 fluktuationer i hormonnivåer och i behandlingen av emotionella ansiktsuttryck 82 . Vid ankomsten extraherade vi ett antecubital venöst blodprov (se "Saliv och blodsamling"). Sedan introducerade vi deltagare till sin påstådda motståndare, ett 20 år gammalt kvinnligt konfederat som anlände 5–10 minuter senare än deltagaren. Deltagare och konfederat läste instruktionerna för STAP, och de fick höra att deltagaren kunde se konfederatet i början av varje rättegång via webbkamera. De konfedererade uppförde sig neutralt (dvs undviker att vara vänliga mot deltagaren) och gjorde en avslappnad fråga ("Kommer jag att spela med hörlurar eller högtalare?") För att göra inställningen mer trovärdig. Konfederatet åtföljdes till ett annat rum för att förbereda sig för uppgiften (hon lämnade faktiskt) medan deltagarna tillhandahöll ytterligare ett salivprov. I skannern genomgick deltagarna en 7-minuters vilolägesmätning, varefter STAP startade (≈30 minuter). Ytterligare en 7-minuters vilolägesmätning utfördes efter uppgiften. En gång ur skannern tillhandahöll deltagarna ett extra salivprov och uppfyllde ett ad hoc-frågeformulär för att bedöma om de hade blivit lurade. De fyllde också ut de tyska versionerna av beteendemässiga inhiberings- / tillvägagångssystemet (BIS-BAS) skala 83 och av aggresionsfrågeformuläret (AQ) 84 för att kontrollera personlighetsvariabler som förmodligen förknippas med aggression och / eller hjärnans reaktivitet mot ilska 41 . Slutligen var deltagarna debriefed och kompenserade.

Saliv och blodsamling

Saliv uppsamlades i plaströr (4 ml Cryovials från Salimetrics ® ) med användning av den passiva drooltekniken 85 . Vi bad deltagarna att fylla 4 injektionsflaskor på en normal veckodag där inga ovanliga eller stressande händelser (t.ex. tentor) planerades. Prover samlades upp vid väckningstid (mellan 6 och 8 AM), 30 minuter senare, en timme senare och på kvällen (mellan 18 och 20 PM). Instruktionerna angav att deltagarna bör fylla på minst 3 ml saliv per prov och bör avstå från: a) borsta tänderna eller äta någonting inom en timme före insamlingen, b) använda salivstimulerande medel (t.ex. tuggummi, citrondroppar), c) konsumerar alkohol 12 timmar före insamlingen, och d) åker till tandläkaren 48 timmar före insamling 47 . Deltagarna fick instruktionerna att lagra rören i kylen efter avslutad salivsamling. Detta försenar biologisk nedbrytning av salivproverna och minskar således variationen inom deltagarna i hormonella koncentrationer 86 . Deltagarna gav rören tillbaka den andra mätningsdagen, som planerades samma vecka som den ambulerande salivsamlingen. Två ytterligare prover togs före och efter skanning. Salivprover lagrades vid -20 ° C fram till leverans.

Även om salivary T i allmänhet är att föredra som ett mått på fritt T 47, extraherade vi ett blodprov (9 ml) före den funktionella mätningen för serum T-uppskattning. Detta möjliggör validering av de erhållna salivära T-värdena, som borde korrelera vid omkring r = 0, 39 med serum T-koncentrationer tagna vid samma tidpunkt på dagen 47 . Blodprovet centrifugerades i 5 minuter vid rumstemperatur. Tre serumalkvoter på 1 ml vardera extraherades och lagrades vid -80 ° C fram till leverans. Saliv- och blodprover placerades i Styrofoam-lådor fyllda med torris, förseglades och skickades till författaren BGKs laboratorium i Manchester (UK) för analys (se "Hormonanalyser").

Social Threat Aggression Paradigm (STAP)

Vi använde en modifierad version av den konkurrenskraftiga reaktionstiden som vi kallade Social Threat Aggression Paradigm (STAP). I beslutsfasen (8 sekunder) visades deltagarna en 2-sekunders video av konfederatet som visade antingen ett arg eller ett neutralt ansikte medan de förmodligen valde en straffnivå. Efter videon valt deltagarna ljudstyrkan för en aversiv ljudsprängning som skulle riktas mot sina motståndare i skala 1 till 8. I reaktionstidsuppgiften (4 sekunder) var deltagarna tvungna att trycka på vilken knapp som helst så snabbt som möjligt som svar på ett jitterat målstimul som utropats av ett utropstecken. I utfallsfasen (4 sekunder) visades deltagarna om de hade vunnit eller förlorat såväl som motståndarens straffval. Om de förlorade fick de motsvarande aversiv ton. Ett exempel på neutralt försök visas i fig. LA. Uppgiften programmerades så att deltagarna vann ungefär två tredjedelar av försöken. Ilska försök var mer benägna att följa försök som vunnit av deltagaren, och motståndarens straffval var i genomsnitt högre i dessa än i neutrala försök (intervall 5–8 mot 3–6, betyder 6, 4 mot 4 respektive). Motståndarens straffval ökade också gradvis under de tre körningarna (betyder: 4.2, 4.8 och 5.4). Innan uppgiften anpassade vi högsta straffen för varje deltagares tolerans. Knappfördelningen i beslutsfasen inställdes såsom visas i fig. LA för att balansera motoraktivitet mellan båda halvkuglarna. Deltagarna spelade 60 försök (20 i var och en av de tre körningarna), plus fyra övningsförsök i början.

De 60 2-sekunders videoklippen hade spelats in i en separat session med konfederatet. I alla videor (40 neutrala, 20 arga) förskjuter hon blicken från tangentbordet till kameran och håller sitt uttryck fast. I 10 neutrala videor höll konfederatet ett neutralt ansiktsuttryck men såg inte direkt in i kameran. Dessa "distraherade" videor inkluderades för att få hennes beteende att verka mindre konstgjorda och distribuerades i minskande frekvens över körningar (5, 3 och 2). Arg videor visade den konfedererade rynkningen och stirrade intensivt 37 och distribuerades i ökande frekvens över körningar (3, 7 och 10) för att göra den sociala interaktionen mer trovärdig. All videos were converted to grayscale to eliminate color-related visual artifacts. All 20 angry videos and 10 normal neutral ones were rated by five female students for validation. They rated how angry, sad, concentrated and scary was the person in the video on a −9 to 9 Likert scale, and then we compared angry and neutral videos on each dimension with paired t-tests. Angry videos were perceived as angrier (t 4 = 6.82, p = 0.002), more concentrated (t 4 = 3.36, p = 0.028) and scarier (t 4 = 17.94, p < 0.001), but not sadder (t 4 = 1.05, p = 0.352) than neutral ones. Differences were in all cases normally distributed according to Shapiro-Wilk tests (all p > 0.226).

Neuroimaging data acquisition

All scans were acquired using a 32-channel head coil mounted on a Philips Ingenia 3.0 T scanner. We acquired anatomical images with a standard T1-weighted gradient echo-planar sequence (180 sagittal slices, TR = 7.7, TE = 3.5, FOV = 240, matrix = 240 × 240 mm, flip angle = 8°, voxel size = 1 mm isotropic). Functional images were obtained with a T2*-weighted gradient echo-planar sequence for blood-oxygen level dependent (BOLD) imaging (47 axial slices per volume, TR = 2.5 s; TE = 25 ms; FOV = 200 mm, matrix = 80 × 80 mm; flip angle = 90°; voxel size = 2.5 mm isotropic). We recorded 3 consecutive runs of 200 volumes each. 5 dummy scans were performed at the beginning of each run to allow steady-state tissue magnetization.

Behavioral data analysis

We extracted the mean punishment selection per run (1 to 3) and condition (angry and neutral) for each participant. In order to probe whether aggression increased over time, and whether participants behaved more aggressively in angry compared to neutral trials, we ran a repeated measures analysis of variance (rm-ANOVA) with factors run and condition. We proceeded identically for mean reaction times in the decision phase, and mean reaction times in the reaction time task. Additionally, we inspected whether outcome and opponent's punishment selection in preceding trials affected subsequent aggression by means of a rm-ANOVA with factors outcome (won vs lost) and punishment (high [>4] vs low [≤4]). Sphericity corrections were applied when appropriate. Significant effects (p < 0.05) were post-hoc inspected with paired t-tests. We also performed an exploratory two-sample t-test comparing mean punishment selections in the current female sample with the male sample measured in the previous study. As in our previous study 39, we took the mean punishment selection per participant across runs as our main aggression measure to inspect for correlations with hormones, questionnaire data, and neural activity. All analyses described in this section were performed with the ez package version 4.2–2 implemented in R version 3.1.3.

Questionnaire data analysis

We first assessed the internal consistency of the BIS, BAS, and AQ with Cronbach's alpha, and correlated scores in each of these scales with mean aggression. BAS and AQ subscales were not separately analyzed to limit the number of tests. Internal consistency was low for the BIS (α = 0.604) and the BAS (α = 0.643), but high for the AQ (α = 0.874). None of these scales were related to aggression (all p > 0.148), and thus were not used in other analyses.

Hormone assays

For both saliva and serum samples, T and C concentrations were estimated with liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) as previously described 47 . The protocol was optimized to capture free T 87 and C 88 and to detect the typically low T concentrations observed in women 47 . Previously reported mean intra-assay coefficients of variation (CV) were 5.3% for T and 8.7% for C, whereas mean inter-assay CV were 9% for T and 7.8% for C 47, 88 . The lower limits of quantification (LLOQ) were 5 pmol/L for salivary T, 0.8 nmol/L for salivary C, and 0.3 nmol/L for serum T. Serum T levels have been shown to have a mean intra-assay CV of 4.0% and mean inter-assay CV of 5.6% with this technique 47 .

Hormone data analysis

We computed the area under the curve with respect to the ground (AUC) for salivary C and T across the three morning measurements 89 . This measure reflects total morning output of the hormones. The evening sample was compared to the last morning sample to check for the typical circadian decay in concentrations of both hormones, but was not further analyzed. We correlated mean T concentrations across the three serum aliquots with scan-time salivary values as a validity measure, but we used salivary T values for further analyses because they better reflect bioavailable concentrations of the hormone and are not distorted by individual variability in circulating albumin and sex hormone binding globulin (SHBG) 47 . We also compared C and T concentrations before and after the TAP with paired t-tests.

We inspected whether aggression was related to T, C, or T:C in the morning and at scan time with Pearson correlation coefficients, which were deemed significant at p < 0.05. Only hormonal concentrations significantly related to aggression were used for further correlation and regression analyses with neuroimaging data. Since T:C estimates might miss out on some additive effects (ie high-T, high-C subjects will have similar scores as low-T, low-C ones), we performed linear regression analyses to more thoroughly investigate T × C interactions 4, 18 . We computed an interaction term by multiplying T and C concentrations in the morning and at scan time, and regressed mean aggression scores against the interaction term. In the presence of a significant interaction, we performed simple slope analyses estimating the effect of T on aggression at low (−1 SD), mean, and high (+1 SD) levels of C, as in previous work 18 . This set of analyses was performed with the lavaan package version 0.5–18 implemented in R version 3.1.3.

Neuroimaging data analysis

Neuroimaging data was analyzed with Statistical Parametric Mapping 12 (SPM 12, Wellcome Department of Imaging Neuroscience, University College London, London, UK). We manually centered all volumes on the anterior-posterior commissure to ensure cross-subject alignment. Preprocessing involved slice timing correction to the middle slice, realignment to the first functional volume, coregistration of mean functional and anatomical images, segmentation of the anatomical image, normalization to the native voxel size, and smoothing with an 8 mm full width at half maximum (FWHM) Gaussian kernel. All participants showed motion parameters below 5 mm.

At the first level, we fitted event-related models with three regressors for the decision phase (angry, neutral, and distracted, 6 seconds) and four for the outcome phase (angry won, neutral won, angry lost, neutral lost, 4 seconds). Distracted and neutral trials were modelled together in the outcome phase. The reaction time task and the sound of the opponents' punishment in the outcome phase were also modelled. We applied a 1/128 Hz high-pass filter and SPM's built-in autocorrelation function.

At the second level, we performed a one-sample t-test contrasting angry vs neutral trials in the decision phase, and a factorial analysis in the outcome phase with the factors angry vs neutral and won vs lost, as was done in our previous study 39 . We probed whether brain activity was modulated by within-participant variability in aggressive behavior by means of a parametric modulation, as previously described 39 . We also performed a series of whole-brain regression analyses, testing whether brain reactivity to anger could be modulated by between-participant variability in aggression and endocrine function. To this end, we regressed the angry >neutral contrast against individual aggression scores, and against each aggression-related endocrine parameter. Unless otherwise noted, the statistical threshold for whole-brain analyses was p < 0.001 uncorrected at the voxel level, with a cluster-level family-wise error (FWE) correction of p < 0.05.

We also conducted analyses in our a priori ROIs, namely the amygdala and the OFC. We followed a similar procedure as in Beyer et al . 39 . We contrasted angry and neutral trials against baseline in the decision phase, limiting the analyses to the bilateral amygdala and left and right medial OFC (“MNI_Frontal_Med_Orb” and “MNI_Rectus”) separately. Masks were created with Wake Forest university Pickatlas 90 . These analyses were thresholded at p 10. This way we isolated only voxels active in the decision phase. Then, we extracted mean parameter estimates for the angry >neutral contrast in the amygdala and OFC clusters obtained. We tested for relationships between contrast values at these ROIs and aggression, T, C, and T:C by means of Pearson correlation coefficients. Correlations were considered significant at p < 0.05, uncorrected. As the amygdala is a heterogeneous structure comprised of functionally diverse nuclei 74, we more precisely localized significant effects within this brain region. To do so, we regressed behavioral/hormonal parameters on the angry >neutral contrast limiting the analysis to the functional amygdala mask at p 20, and estimated the peaks' location using the probabilistic maps included in the Anatomy toolbox 91 .

Additionally, we inspected for connectivity patterns between the amygdala and the OFC, as threat-related coupling between these two areas has been related to T 92, T:C 36 and aggression 40 . We performed a time-series correlation time-locked to the decision phase of angry and neutral trials using the CONN toolbox 93 . Preprocessing steps were identical as in previous work 49 . We extracted ROI-to-ROI connectivity estimates (ie Fisher-transformed r values) separately for angry and neutral trials and compared them with a paired t-test. We then correlated connectivity strength with aggression, T, and T:C across participants. Connectivity peaks in the amygdala were also localized with the Anatomy toolbox 91 .

Mediation analyses

Finally, we explored whether the hypothesized links between hormones and aggression were mediated by amygdala and/or OFC reactivity to angry faces. In addition, we tested whether relationships between amygdala/OFC reactivity and aggression were mediated by changes in state hormones or by activity in other brain regions. Only variables related to aggression (our main outcome variable) and to the main predictor/s were included in the models, following established recommendations 94 . Estimation was performed with robust maximum likelihood estimation and bias-corrected accelerated (BCa) bootstrapped confidence intervals 95 . Paths were considered significant at p < 0.05 (unc.) and if the 95% BCa confidence interval did not include zero. These analyses were also performed with the lavaan package.

ytterligare information

How to cite this article : Buades-Rotger, M. et al . Endogenous testosterone is associated with lower amygdala reactivity to angry faces and reduced aggressive behavior in healthy young women. Sci. Rep. 6, 38538; doi: 10.1038/srep38538 (2016).

Förlagets anmärkning: Springer Nature förblir neutral när det gäller jurisdiktionskrav i publicerade kartor och institutionella anslutningar.

kommentarer

Genom att skicka en kommentar samtycker du till att följa våra villkor och gemenskapsriktlinjer. Om du finner något missbruk eller som inte överensstämmer med våra villkor eller riktlinjer ska du markera det som olämpligt.