The influence of serotonin on the rat intergeniculate leaflet

Mammalian circadian rhythms are generated by an endogenous pacemaker located in the hypothalamic suprachiasmatic nuclei (SCN). The intergeniculate leaflet of the thalamus (IGL) is another component of the biological clock which synchronize its to the environmental conditions. The IGL receives photic information derived from the retinal ganglion cells and nonphotic information from nonspecific brain systems.Serotonin (5-HT), which is synthesized in the raphe nuclei, is considered as the most important modulator of circadian rhythms. 5-HT influences the biological clock via a direct projection of the median raphe nucleus (MR) to the SCN, and via an indirect pathway, which arises from the dorsal raphe nucleus (DR) to the IGL. Amount of serotonin released in the structures of circadian clock exhibits a rhythmic variations with the maximum level in the SCN at circadian time 14 (CT 14) and CT 12 in the IGL.An intraventricular injection of serotonin agonists into the Syberian hamster induces phase shift which is similar to phase-response curve (PRC) for nonphotic stimuli. 5-HT also inhibits excessive photic information in the constant light condition. Moreover, in rats serotonin mediates phase shift of locomotor activity in photic-like PRC. Serotoninergic projection to the IGL may mediate the effects of chronic administration of clorgiline and triazolam on the modification of circadian rhythms.5-HT increases or decreases the firing rate of IGL neurons, which presumably depends on cell type of IGL neuronal network. An injection of serotonin in the IGL causes increased release of neuropeptide Y (NPY) in the SCN. Neurotransmitter may increases the firing rate of presumed NPY-positive neurons, via direct postsynaptic stimulation of this cells or inhibition of enkephalinergic or GABAergic IGL neurons.

Rytmy okołodobowe ssaków generowane są przez jądra nadskrzyżowaniowe (SCN) przedniej części podwzgórza. Listek ciała kolankowatego bocznego wzgórza (IGL) jest kolejnym elementem zegara biologicznego, synchronizującym jego pracę do warunków środowiskowych. Dochodzą do niego informacje świetlne z komórek zwojowych siatkówki oraz informacje nieświetlne z układów niespecyficznych pnia mózgu. Serotonina (5-HT), której głównym źródłem w mózgowiu gryzoni są jądra szwu, uważana jest za najważniejszy modulator rytmów okołodobowych. Działa ona na zegar poprzez bezpośrednie połączenie przyśrodkowych jąder szwu (MR) z SCN oraz pośrednio, poprzez połączenie grzbietowych jąder szwu (DR) z IGL. Ilość uwalnianej 5-HT do struktur zegara biologicznego ulega okołodobowym zmianom, osiągając maksimum wartości w SCN w 14 godzinie czasu okołodobowego (14 CT), a w IGL w 12 godzinie CT.Dokomorowe podanie agonistów receptorów serotoninergicznych chomikom syberyjskim powoduje zmianę fazy rytmu według krzywej odpowiedzi fazowej (PRC) podobnej do tej wywoływanej przez bodźce niefotyczne. 5-HT hamuje także nadmiar informacji fotycznych w warunkach stałego światła. Dodatkowo u szczurów podanie serotoniny powoduje zmianę fazy rytmu aktywności lokomotorycznej według PRC dla bodźców fotycznych. Serotonina działając prawdopodobnie poprzez IGL bierze udział w zmianach fazy rytmu wywołanych przez chroniczne podawanie triazolamu czy klorgiliny.5-HT może pobudzać lub hamować neurony IGL, zależnie od ich subpopulacji. Podanie 5-HT do IGL powoduje zwiększone uwalnianie neuropeptydu Y (NPY) w SCN. Prawdopodobnie neurotransmiter docelowo zwiększa częstotliwość potencjałów czynnościowych komórek NPY+, bezpośrednio pobudzając te komórki lub hamując neurony enkefalinergiczne i GABAergiczne IGL.