Вентролатеральное преоптическое ядро | |
---|---|
Подробности | |
Часть | Преоптическое ядро |
Идентификаторы | |
Акроним(ы) | ВЛПО или ИПА |
НейроИмена | 3122 |
Анатомические термины нейроанатомии [править на Wikidata] |
Вентролатеральное преоптическое ядро ( ВЛПО ), также известное как промежуточное ядро преоптической области ( ППО ), представляет собой небольшое скопление нейронов, расположенных в переднем гипоталамусе , чуть выше и сбоку от зрительного перекреста в мозге человека и других животных. [1] [2] Ядра мозга, способствующие сну (например, ВЛПО, парафациальная зона , ядро прилежащего ядра и латеральные гипоталамические нейроны MCH ), [3] [4] [5] [6] вместе с восходящей системой возбуждения , которая включает компоненты в стволе мозга, гипоталамусе и базальном отделе переднего мозга, являются взаимосвязанными нейронными системами, которые контролируют состояния возбуждения, сна и переходы между этими двумя состояниями. [1] [4] [5] VLPO активна во время сна , особенно во время сна с небыстрым движением глаз (NREM-сон), [7] и высвобождает тормозные нейротрансмиттеры , в основном ГАМК и галанин , которые ингибируют нейроны восходящей системы возбуждения , которые участвуют в бодрствовании и возбуждении. [1] [8] VLPO, в свою очередь, иннервируется нейронами из нескольких компонентов восходящей системы возбуждения. [9] [10] VLPO активируется эндогенными веществами, способствующими сну, аденозином [11] [12] и простагландином D2 . [13] [14] VLPO ингибируется во время бодрствования нейротрансмиттерами, вызывающими возбуждение, норадреналином и ацетилхолином . [9] [15] Роль ВЛПО во сне и бодрствовании, а также ее связь с расстройствами сна , в частности с бессонницей и нарколепсией , является растущей областью исследований в области нейронауки.
По крайней мере 80% нейронов в VLPO, которые проецируются в восходящую систему возбуждения, являются ГАМКергическими (нейроны, которые вырабатывают ГАМК). [16] Исследования in vitro на крысах показали, что многие нейроны в VLPO, которые ингибируются норадреналином или ацетилхолином, представляют собой многополярные треугольные клетки с низким порогом импульсов. [9] Эти треугольные многополярные нейроны существуют в двух субпопуляциях в VLPO:
Поскольку аденозин накапливается во время бодрствования [12] [17], вполне вероятно, что клетки 2-го типа играют роль в индукции сна.
Оставшаяся треть нейронов ВЛПО возбуждается норадреналином. Их роль неясна.
У мышей все галанинергические нейроны ВЛПО ингибируются норадреналином и возбуждаются аденозином, хотя серотонин по-прежнему различает нейроны типа 1 и типа 2. [18] [19]
В начале 20-го века Константин фон Экономо отметил, что люди, у которых был энцефалит с поражениями в переднем гипоталамусе, страдали бессонницей, и предположил, что эта область способствует сну. [2] Исследования животных в середине 20-го века на крысах и кошках подтвердили, что очень большие поражения в преоптической области и базальном переднем мозге приводят к бессоннице [20] [21], но не определили группу клеток, которая была ответственна. В 1996 году Шерин и коллеги сообщили о наличии группы клеток в VLPO, которая экспрессирует cFos (белок, часто встречающийся в нейронах, которые недавно были активны) во время сна, и что эти нейроны содержат ингибирующие нейротрансмиттеры ГАМК и галанин. [16] [7] Эти же нейроны получают входные сигналы от срединного преоптического ядра (MnPO) [22] и, как было обнаружено, иннервируют компоненты восходящей системы возбуждения, включая туберомаммиллярное ядро (TMN) и другие компоненты латерального гипоталамуса; ядра шва ; голубое пятно (LC); ножкомостовое (PPT) и латеродорсальное тегментальное ядро (LDT); и парабрахиальное ядро (PB). Более поздние исследования с использованием опто- или хемогенетической активации нейронов VLPO подтвердили, что они способствуют сну. [23]
Считается, что стимулирующее сон действие нейронов VLPO обусловлено высвобождением ГАМК и, возможно, галанина, который подавляет срабатывание нейронов системы возбуждения. Поскольку VLPO также ингибируется нейротрансмиттерами, высвобождаемыми компонентами систем возбуждения, такими как ацетилхолин и норадреналин, [9] современная теория предполагает, что VLPO и система возбуждения образуют схему «триггера». [1] [2] Этот термин из электротехники обозначает схему, в которой взаимное торможение означает, что каждый компонент схемы, когда он включается, выключает другой, что приводит к быстрым переходам из одного состояния (бодрствования или сна) в другое с минимальным временем в переходных состояниях. Эта теория использовалась для создания математических моделей, которые объясняют большую часть поведения бодрствования-сна у животных, в том числе в патологических состояниях и реакциях на наркотики. [1] [24] [25] Орексиновые нейроны в заднем латеральном гипоталамусе потенцируют нейроны в восходящей системе возбуждения и помогают стабилизировать мозг в состоянии бодрствования (а консолидированное бодрствование, которое создает гомеостатический сон, помогает стабилизировать мозг во время позднего сна). Потеря орексиновых нейронов при расстройстве нарколепсии дестабилизирует переключение бодрствования-сна, что приводит к подавляющим эпизодам сна в течение дня, а также к более частым пробуждениям от сна ночью. [1]
У млекопитающих наблюдается сильный циркадный ритм сна . «Главным тактовым центром» циркадных ритмов у млекопитающих является супрахиазматическое ядро (SCN). SCN имеет мало проекций, если вообще имеет, непосредственно на нейроны VLPO. Вместо этого они сильно проецируются на соседнюю субпаравентрикулярную зону, которая, в свою очередь, содержит ингибирующие ГАМКергические нейроны, которые иннервируют дорсомедиальное ядро гипоталамуса. [26] [27] Повреждения дорсомедиального ядра почти полностью устраняют циркадный ритм сна. ГАМКергические нейроны в дорсомедиальном ядре иннервируют VLPO, а глутаматергические нейроны иннервируют латеральный гипоталамус, что позволяет предположить, что дорсомедиальное ядро в основном способствует бодрствованию в активный период (дневное время для людей). [26]
Пожилые пациенты с большим количеством галаниновых нейронов в промежуточном ядре (человеческий эквивалент галаниновых нейронов VLPO у грызунов) имеют лучший, более непрерывный сон. Уменьшенное количество нейронов VLPO связано с более фрагментированным сном (больше пробуждений в течение ночи). [28]
Повреждения в VLPO у крыс приводят к сокращению времени NREM-сна на 50-60% и длительной бессоннице . [29] Более поздние исследования показывают, что вызванная стрессом бессонница может быть вызвана дисбалансом входных сигналов в систему возбуждения и нейроны VLPO. [30]
Многие седативные /снотворные препараты действуют путем связывания и потенцирования рецепторов ГАМК-А. К ним относятся старые препараты, такие как этанол, хлоралгидрат и барбитураты, а также новые бензодиазепины и «небензодиазепиновые» препараты (такие как золпидем, которые связываются с тем же рецептором, но имеют другую химическую конфигурацию), и даже анестетики, такие как пропофол и изофлуран. Поскольку входы VLPO в систему возбуждения используют этот же рецептор, эти препараты в низких дозах по сути действуют путем потенцирования VLPO, вызывая сонное состояние. Исследования на животных показывают, что нейроны VLPO показывают активацию cFos после седативных доз этих препаратов, [31] и что поражения VLPO вызывают устойчивость к их седативным эффектам. [32] Однако в высоких дозах, которые вызывают хирургическую плоскость анестезии, эти препараты оказывают гораздо более распространенные ингибирующие эффекты, которые не зависят от VLPO. [33] Исследования показали, что многочисленные седативные/снотворные препараты, которые действуют путем потенцирования рецепторов ГАМК-А, включая этанол, хлоралгидрат, пропофол и газовые анестетики, такие как изофлуран , в седативных дозах повышают активность нейронов VLPO у мышей. [34] Это открытие предполагает, что при относительно низких седативных дозах эти препараты могут иметь общий механизм действия, который включает потенцирование активации нейронов VLPO. Однако высокие дозы, используемые при хирургической анестезии, снижают активность нейронов по всей нервной системе.
В настоящем исследовании мы впервые показываем, что активация ограниченного узла GABAergic нейронов, расположенных в медуллярной PZ, может потенциально инициировать SWS и кортикальный SWA у активных животных. ... Однако на данный момент остается неясным, связана ли PZ с другими узлами, способствующими сну и бодрствованию, за пределами PB, способствующего бодрствованию. ... Интенсивность корковой медленноволновой активности (МВА: 0,5–4 Гц) во время МВС также широко признана надежным индикатором потребности во сне... В заключение следует отметить, что в настоящем исследовании мы продемонстрировали, что все полиграфические и нейроповеденческие проявления МВС, включая МВА, могут быть инициированы у активных животных путем избирательной активации ограниченного узла ГАМКергических нейронов продолговатого мозга.
недавно на основе анатомических, электрофизиологических, хемо- и оптогенетических исследований была идентифицирована продолговатая парафациальная зона (PZ), прилегающая к лицевому нерву, как центр, способствующий сну.
23, 24
ГАМКергические нейроны PZ ингибируют глутаматергические парабрахиальные (PB) нейроны, которые проецируются в BF,
25
тем самым способствуя медленному сну за счет бодрствования и быстрого сна. ... Сон регулируется ГАМКергическими популяциями как в преоптической области, так и в стволе мозга; все больше данных указывают на роль гормональных клеток, концентрирующих меланин, в латеральном гипоталамусе и парафациальной зоне ствола мозга
и признано (9). Совсем недавно были идентифицированы другие группы способствующих сну ГАМКергических нейронов в латеральном гипоталамусе (нейроны, концентрирующие меланин) и стволе мозга [парафациальная зона; (10)].
Здесь мы показываем, что хемогенетическая или оптогенетическая активация возбуждающих аденозиновых рецепторов A2A-экспрессирующих нейронов непрямого пути в области ядра NAc сильно индуцирует медленноволновой сон. Хемогенетическое ингибирование нейронов непрямого пути NAc предотвращает индукцию сна, но не влияет на гомеостатический отскок сна.