The role of the lateral habenula in light-dependent mood changes

W ostatnich czasach terapia światłem znalazła zastosowanie w leczeniu wielu schorzeń objawiających się zaburzeniami nastroju. Jej antydepresyjne działanie zostało wykazane w przypadku chorób takich jak m.in sezonowe zaburzenie afektywne czy ciężkie zaburzenie depresyjne, a nawet w chorobie Alzheimera. W efekcie fototerapia stała się drugim, obok stosowania leków antydepresyjnych, głównym sposobem leczenia zaburzeń afektywnych. Mimo to, mechanizmy i obwody neuronalne leżące u podstaw antydepresyjnego działania terapii światłem wciąż nie są dobrze poznane. Badania prowadzone nad nastrojem nie należą do łatwych, m.in z powodu złożoności tego zjawiska, wielu czynników mogących na nie wpływać, a także ograniczonej możliwości określenia nastroju u badanych zwierząt laboratoryjnych. Ostatnie odkrycia wskazują na ważną rolę bocznego jądra uzdeczki (LHb) w wywoływaniu zależnych od światła zmian nastroju. Struktura ta bierze udział w procesach związanych z reakcją behawioralną na bodziec awersyjny czy w zachowanich nagradzających. Poprzez swoje liczne projekcje LHb wpływa na aktywność ważnych ośrodków monoaminergicznych śródmózgowia, takich jak brzuszne pole nakrywki czy grzbietowe jądro szwu. Co więcej, hiperaktywność neuronów budujących LHb jest skorelowana z występowaniem zachowań depresyjnych zarówno u ludzi, jak i u zwierząt laboratoryjnych. Według najnowszych badań podstawą antydepresyjnego działania światła wydaje się być zahamowanie nadmiernej aktywności LHb poprzez stymulację konkretnego obwodu neuronalnego, opisanego w poniższej pracy. Wspomniany szlak nerwowy ma swój początek w bezpośrednio światłoczułych komórkach zwojowych siatkówki (ipRGCs), będących częścią systemu wzrokowego niezaangażowanego w percepcję i generowanie obrazu. Pobudzenie światłem ipRGCs powoduje obniżenie aktywności neuronów LHb dzięki disynaptycznemu połączeniu między tymi strukturami. Dokładniejsze poznanie mechanizmów i obwodów odpowiedzialnych za regulację nastroju pozwoli na lepsze zrozumienie podłoża zaburzeń afektywnych oraz daje możliwość zastosowania efektywnych metod ich leczenia w przyszłości.

In recent times light therapy started to be used in a treatment of many afflictions which manifest themselves in form of mood disorders. Its antidepressant effects were discovered in the case of illnesses such as seasonal affective disorder, major depressive disorder, or Alzheimer’s disease. Consequently, light therapy became the second, apart from antidepressant medication, most used form of treatment of affective disorders. In spite of this, the mechanisms and neural circuits that constitute the base of antidepressant effects of the given therapy are unknown. Research on moods are challenging because of the complexity of this phenomenon, numerous factors which might influence it, and a limited ability to define laboratory animals’ moods. Recent discoveries suggest that the lateral habenula (LHb) is important in generating a change of mood which depends on light. This brain structure takes part in the processes connected with behavioural reaction to an aversive stimulus, or in rewarding behaviour. Through its multiple projections, LHb affects a functioning of significant monoaminergic midbrain centres such as the ventral tegmental area or dorsal raphe nucleus. What is more, the hyperactivity of LHb neurons is correlated with the occurrence of depression both amongst human beings and laboratory animals. According to the latest research, the base of antidepressant effects of light therapy might be an inhibition of an excessive activity of LHb through stimulation of a particular neural circuit which was described in this dissertation. The neural pathway has its beginning in intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs), which are involved in the non-image-forming visual system. Light stimulation of ipRGCs causes a decrease of the activity of LHb neurons thanks to a disynaptic connection between those structures. The more detailed identification of mechanisms and circuits responsible for a regulation of mood will admit of better understanding of a substratum of affective disorders and will give an opportunity to use effective treatment methods in the future.