Characterization of the brainstem nucleus incertus neurons innervating the midbrain interpeduncular nucleus of the rat - neuronal tract-tracing and fluorescent in situ hybridization

Zwierzęta wykształciły preferencję dla nowości jako mechanizm umożliwiający adaptację do dynamicznie zmieniającego się środowiska. Choć ścieżki neuronalne odpowiedzialne za to zjawisko nie są jeszcze dobrze poznane, wiadomo, że zaburzenia w preferencji nowości mogą prowadzić do rozwoju zaburzeń psychicznych, takich jak uzależnienia, schizofrenia czy autyzm, a istotną rolę w tym procesie odgrywają stres i lęk. Jądro niepewne (ang. nucleus incertus, NI), niewielka struktura w pniu mózgu, bierze udział w regulacji odpowiedzi na stres i aktywacji behawioralnej, unerwiając wiele obszarów mózgu, w tym podwzgórze, hipokamp i ciało migdałowate. NI jest również głównym źródłem neuropeptydu relaksyny-3, którego receptory (RXFP3) znajdują się m.in w jądrze międzykonarowym śródmózgowia (ang. interpeduncular nucleus, IPN). Badania sugerują, że IPN odgrywa kluczową rolę w kontrolowaniu funkcji związanych ze stresem i preferencją nowości, a silne dwukierunkowe połączenia między IPN a NI wskazują na duże znaczenie tej osi w tych procesach. W celu lepszego zrozumienia połączeń między tymi strukturami, zastosowano metodę wstecznego znakowania szlaków neuronalnych przy użyciu wektorów wirusowych, syntetyzujących białko reporterowe mCherry. Następnie przeprowadzono hybrydyzację in situ metodą RNAScope i zliczono neurony wstecznie znakowane wykazujące ekspresję białka mCherry. Wyniki pokazały, że najliczniejsze unerwienie IPN pochodzi z części rozproszonej jądra niepewnego oraz, że rodzaj unerwienia może różnić się w zależności od miejsca podania wektora AAV. Niewielka liczba komórek RLN3 dodatnich unerwiających IPN została zidentyfikowana, w związku z tym potrzebne są dalsze badania pozwalające określić rolę osi NI-IPN w mechanizmach preferencji nowości.

Animals have evolved a preference for novelty, a mechanism that facilitates adaptation to rapidly changing environments. Although the neural pathways underlying this phenomenon are not well understood, disruptions in novelty preference can contribute to the development of mental disorders, including addiction, schizophrenia, and autism. Stress and anxiety play a significant role in this process. The nucleus incertus (NI), a small structure in the brainstem, is involved in regulating stress responses and behavioral activation, innervating several brain regions such as the hypothalamus, hippocampus, and amygdala. NI is also a major source of relaxin-3 neuropeptide. The RXFP3 receptors are found in many brain areas including the interpeduncular nucleus (IPN) of the midbrain. Studies suggest that the IPN plays a key role in controlling stress-related functions and novelty preference, with strong bidirectional connections between the IPN and NI highlighting the importance of this axis in these processes. To better understand the connections between these two structures, retrograde tracing techniques were employed using viral vectors expressing the reporter protein mCherry. Subsequent in situ hybridization using the RNAScope method allowed for the counting of retrogradely labeled neurons expressing mCherry protein. The results showed that the most abundant innervation of the IPN comes from NId and that the type of innervation may vary depending on the location of AAV vector injection. A small number of RLN3-positive cells innervating the IPN were identified, so further studies are needed to determine the role of the NI-IPN axis in the mechanisms of novelty preference.