Zależne od stanu mózgowia odpowiedzi neuronów bocznego jądra uzdeczki na bodziec awersyjny – badania elektrofizjologiczne

The lateral habenula (LHb) is a glutamatergic, epithalamic structure which, through its participation in signalling aversive events, plays an important role in processes related to motivation and learning. In response to aversive stimuli, for example footshock (FS) LHb indirectly inhibits dopaminergic neurons in the ventral tegmental area (VTA) via direct excitation of GABAergic neurons in VTA or rostro-medial tegmental nucleus. Based on the responses to FS, LHb neurons were divided into two subpopulations, one excited and other, less numerous, inhibited by FS. Differences in the response of LHb neurons to FS are correlated with the pattern and level of basal activity as well as their spatial location, i.e. FS inhibited neurons display fast, regular firing and are clustered in the medial portion of LHb, whereas excited neurons are slow, irregular firing and are uniformly distributed throughout the LHb. The aim of this study was to check whether part of this heterogeneity of the LHb neuron population is due to the modulating effect of ongoing brain states. Therefore, in vivo extracellular recordings of LHb neurons’ activity and their responses to the electrical footshock during alternating brain states in urethane anesthetized rats were performed. In addition to neurons with stable response to FS, a hitherto undescribed subpopulation of LHb neurons was observed, which changed the direction of the response to FS during cortical activation and slow wave activity. Moreover, baseline activity of LHb neurons was also modulated by the brain states. This study extends the knowledge about subpopulations of LHb neurons’ responses to the aversive stimuli and may shed some light on the relation between general state of the brain and neuronal processing of aversion.

Boczne jądro uzdeczki (z ang. lateral habenula, LHb) jest glutaminianergiczną strukturą zlokalizowaną w nadwzgórzu, która, poprzez udział w przetwarzaniu bodźców awersyjnych, reguluje procesy związane z motywacją i uczeniem się. W odpowiedzi na bodźce awersyjne, takie jak np. szok elektryczny zadany w łapę zwierzęcia (z ang. footshock, FS) LHb pośrednio hamuje aktywność dopaminergicznych neuronów brzusznego pola nakrywki (z ang. ventral tegmental area, VTA) poprzez bezpośrednie pobudzanie neuronów GABAergicznych w VTA lub przednio-przyśrodkowym jądrze nakrywki, zwanym także „ogonem VTA”. Ze względu na typ odpowiedzi na FS, neurony LHb zostały podzielone na dwie podgrupy: neurony pobudzane zastosowaniem FS oraz, mniej liczne, neurony hamowane przez FS. Różnice w odpowiedzi neuronów LHb na FS są powiązane z ich wzorem i poziomem aktywności bazowej oraz lokalizacji w strukturze. Neurony hamowane przez FS wykazują szybki, nieregularny wzorzec aktywności elektrycznej i są położone w przyśrodkowej części LHb, podczas gdy komórki pobudzane przez FS generują wolne, nieregularne wyładowania i występują równomiernie w całej objętości LHb. Celem pracy było sprawdzenie, czy typ odpowiedzi neuronów LHb na FS zależy od zmieniającego się stanu mózgowia zwierzęcia. W tym celu przeprowadzono eksperymenty elektrofizjologiczne in vivo polegające na zewnątrzkomórkowej rejestracji aktywności neuronów LHb i ich odpowiedzi na zadawany FS podczas zmieniających się stanów mózgowia szczura poddanego anestezji uretanowej. Obok neuronów stale odpowiadających na FS w ten sam sposób, zaobserwowano populację neuronów zmieniającą typ odpowiedzi w zależności od trwającego stanu mózgowia. Dodatkowo, aktywność bazowa wspomnianych komórek również była modulowana w podobny sposób. Praca poszerza wiedzę na temat populacji neuronów LHb i ich różnych odpowiedzi na bodźce awersyjne oraz może być pomocna w zrozumieniu korelacji pomiędzy ogólnym stanem mózgowia a neuronalnym mechanizmem przetwarzania bodźców awersyjnych.