The influence of orexin A on activity of the dorsal lateral geniculate body neurons in the rat - an in vivo electrophysiological study

Część grzbietowa ciała kolankowatego bocznego (dLGN) jest strukturą wzgórza stanowiącą drogę wzrokową mózgowia ssaków. dLGN otrzymuje informacje świetlne poprzez aksony komórek zwojowych siatkówki oraz wysyła wstępnie przetworzone informacje do pierwszorzędowej kory wzrokowej. Poza informacjami fotycznymi, ciało kolankowate boczne otrzymuje informacje o stanie wzbudzenia zwierzęcia poprzez unerwienie dochodzące ze struktur tworu siatkowatego: jąder szwu syntetyzujących serotoninę oraz miejsca sinawego produkującego noradrenalinę. Neuroprzekaźnikami zaangażowanymi także we wzbudzenie mózgowia są oreksyny (OX), neuropeptydy syntetyzowane głównie w neuronach bocznego podwzgórza. Neurony oreksynergiczne unerwiają liczne struktury całego mózgowia, a oprócz wzbudzenia odpowiadają także m.in za regulację pobierania pokarmu oraz układu nagrody. Dotychczasowe badania wykazały niespójne wyniki dotyczące wpływu oreksyn na aktywność neuronów dLGN, co spowodowało potrzebę dalszych badań. Celem niniejszej pracy było sprawdzenie, czy neurony dLGN mózgu szczura są wrażliwe na działanie oreksyny w warunkach in vivo oraz określenie charakterystyki elektrofizjologicznej komórek nerwowych odpowiadających na podanie oreksyny A. W tym celu przeprowadzano zewnątrzkomórkowe rejestracje potencjałów czynnościowych neuronów dLGN in vivo, podczas których dokonywano iniekcji roztworu okresyny A w pobliże rejestrowanych komórek. Eksperymenty przeprowadzono na samcach szczurów szczepu Wistar, wprowadzonych w stan narkozy za pomocą dootrzewnowej iniekcji uretanu. W pracy wykazano, że 18% neuronów dLGN zwiększa częstotliwość generowanych potencjałów czynnościowych w odpowiedzi na podanie oreksyny A. Wśród komórek odpowiadających na oreksynę znajdowały się neurony o nieregularnej oraz oscylującej aktywności podstawowej. Komórki zmieniające aktywność po podaniu OX były zarówno wrażliwe, jak i niewrażliwe na stymulację świetlną przeciwległego oka oraz fazy snu (synchronizację i desynchronizację EEG) w czasie narkozy uretanowej. Poniższa praca jest pierwszą, która wykazała pobudzające działanie oreksyny A na aktywność neuronów dLGN podczas elektrofizjologicznej rejestracji w warunkach in vivo.

Dorsal lateral geniculate body (dLGN) is a thalamic region of the visual pathway in the mammalian brain. Neurons of the dLGN receive visual information directly from retinal ganglion cells and send their axons to the primary visual cortex. Moreover, dLGN obtains information about arousal from the reticular activating system: raphe nuclei, producing serotonin and locus coearlus, synthetizing noradrenaline. Other neurotransmitters involved in the transmission of arousal information are orexins (OX), produced in neurons of the lateral hypothalamus. Axons of orexinergic cells innervate various regions in the entire brain and are engaged in regulation of arousal, food intake and the reward system. Earlier findings exploring the relationship between orexins and activity of dLGN neurons have shown inconsistent results, therefore more research was needed.The aim of this study was to investigate the action of orexin A on dLGN neurons in the rat brain. To do so, we recorded single-unit activity of dLGN neurons in in vivo conditions, while orexin A was locally administrated nearby recorded cells by the pressure ejection. Experiments were performed on urethane-anesthetized adult male Wistar rats.We have shown that orexin A increased the activity of 18% dLGN neurons. Orexin-sensitive neurons had an irregular or oscillatory pattern of baseline activity. Among cells which were sensitive to OX, were neurons responsive and nonresponsive to light stimulation of a contralateral eye and changes in EEG observed under urethane anesthesia (cortical synchronization and desynchronization). This is the first study showing the excitatory action of orexin A on dLGN neurons during electrophysiological recording in in vivo condition.