Electrophysiological characteristic of nondopaminergic rat neurons, in the ventral tegmental area in response to electric shock . In vivo studies using urethane anesthesia.

Stres jest zjawiskiem ciągle obecnym we współczesnym świecie, mającym bezpośredni wpływ na jakość życia. Jego oddziaływanie, zwłaszcza chroniczne, jest ważnym czynnikiem predykcyjnym wielu poważnych zaburzeń psychicznych. Jednym z celów, przyświecających badaniom nad stresem jest poznanie mechanizmów neuropsychofizjologicznych jego powstawania. Do klasycznych struktur kodujących informacje o bodźcu awersyjnym należy oś HPA oraz sympatyczna część autonomicznego układu nerwowego. W zależności od właściwości bodźca działającego na organizm, informacja o nim przekazywana jest do osi HPA dwoma odrębnymi drogami: pośrednią lub bezpośrednią. Poza klasycznymi układami fizjologicznymi zaangażowanymi w odpowiedź na stres, badana jest aktywność neuronów dopaminergicznych śródmózgowia, których nieprawidłowe funkcjonowanie stanowi podstawę fizjologiczną wielu chorób psychicznych, takich jak zaburzenia motywacji czy depresja. Jedną z funkcji neuronów dopaminergicznych śródmózgowia, znajdujących się m.in. na obszarze brzusznego pola nakrywki, jest kodowanie walencji bodźców docierających do organizmu. Komórki te zwiększają aktywność w odpowiedzi na wzmocnienie pozytywne, a zmniejszają w odpowiedzi na bodźce awersyjne. W brzusznym polu nakrywki poza neuronami dopaminergicznymi znajdują się również komórki GABA-ergiczne, których potencjalna funkcja polega m.in. na hamowaniu sąsiednich komórek dopaminergicznych, w odpowiedzi na bodziec awersyjny. Aktywność neuronów dopaminergicznych zależy również od cyklicznie zmieniającego się stanu aktywności mózgowia pojawiającego się w naturalnym cyklu okołodobowym lub np. po podaniu uretanu. Wiedząc, że odpowiedź neuronów dopaminergicznych na bodziec awersyjny, jest zależna od aktualnego stanu mózgowia, warty zbadania jest fakt czy podobną właściwość wykazują komórki GABA-ergiczne. Celem pracy było pokazanie w jaki sposób komórki GABA-ergiczne w brzusznym polu nakrywki, reagują na bodziec awersyjny w postaci szoku elektrycznego oraz czy reakcja ta jest zależna od aktualnego stanu mózgowia. W tym celu przeprowadzona została rejestracja zewnątrz komórkowa in vivo aktywności neuronów w brzusznym polu nakrywki szczurów w anestezji wywołanej uretanem.Uzyskane rezultaty sugerują, że komórki niedopaminergiczne (potencjalnie GABA-ergiczne) reagują zarówno pobudzeniem jak i zahamowaniem aktywności po szoku elektrycznym. Co więcej zarejestrowano również populację neuronów niedopaminergicznych, której reakcja zmieniała się wraz ze zmianą stanu pobudzenia mózgowia.Stress effects are an important predictor of many mental disorders. One of the many aims, guiding research on stress effects is to discover its neuropsychophisiological mechanisms. The classic brain structures, whose function consists in coding information about the aversive stimulus, include the HPA axis and sympathetic part of the autonomic nervous system.In addition to the classic physiological systems involved in the stress response, the activity of dopaminergic neurons localized in the midbrain – whose disturbances are the physiological basis of many mental illnesses such as depression – is studied in the context of direct stressors. One of various function of the midbrain dopaminergic cells placed in the ventral tegmental area is coding the valence of stimuli reaching the mammalians body which determines its level of the motivational state. These cells increase activity in response to a positive reinforcement. Conversely, their activity is inhibited by aversive stimuli. In the ventral tegmental area, except the dopaminergic cells, there are also GABA-ergic cells whose potential function is to inhibit neighboring dopaminergic cells in response to an aversive stimulus. Importantly, activity of dopaminergic neurons depends on the cyclically changing state of cerebral activity occurring diurnally or after urethane administration. Knowing fact that the response of dopaminergic neurons to an aversive stimulus depends on the current state of the brain, it is worth investigating whether a similar characteristic is showed by GABA-ergic cells.We aimed to show how GABA-ergic neurons react to an aversive stimulus such as electric shock and whether this reaction depends on the current state of the brain. For this purpose, an in vivo single cell recording was carried out in the ventral tegmental area in rats under urethane anesthesia.Our results suggest that nondopaminergic (presumably GABA-ergic) neurons in the ventral tegmental area react either with excitation or inhibition of their activity after electric shock. What is more, a unique GABA-ergic neuronal population was demonstrated, which reaction changed (from excitation to inhibition) depending on the cerebral excitation state

Functional neuroanatomy of the rat nucleus incertus–medial septum tract : implications for the cell-specific control of the septohippocampal pathway

The medial septum (MS) is critically involved in theta rhythmogenesis and control of the hippocampal network, with which it is reciprocally connected. MS activity is influenced by brainstem structures, including the stress-sensitive, nucleus incertus (NI), the main source of the neuropeptide relaxin-3 (RLN3). In the current study, we conducted a comprehensive neurochemical and electrophysiological characterization of NI neurons innervating the MS in the rat, by employing classical and viral-based neural tract-tracing and electrophysiological approaches, and multiplex fluorescent in situ hybridization. We confirmed earlier reports that the MS is innervated by RLN3 NI neurons and documented putative glutamatergic (vGlut2 mRNA-expressing) neurons as a relevant NI neuronal population within the NI–MS tract. Moreover, we observed that NI neurons innervating MS can display a dual phenotype for GABAergic and glutamatergic neurotransmission, and that 40% of MS-projecting NI neurons express the corticotropin-releasing hormone-1 receptor. We demonstrated that an identified cholecystokinin (CCK)-positive NI neuronal population is part of the NI–MS tract, and that RLN3 and CCK NI neurons belong to a neuronal pool expressing the calcium-binding proteins, calbindin and calretinin. Finally, our electrophysiological studies revealed that MS is innervated by A-type potassium current-expressing, type I NI neurons, and that type I and II NI neurons differ markedly in their neurophysiological properties. Together these findings indicate that the MS is controlled by a discrete NI neuronal network with specific electrophysiological and neurochemical features; and these data are of particular importance for understanding neuronal mechanisms underlying the control of the septohippocampal system and related behaviors

Recruitment of inhibitory neuronal pathways regulating dopaminergic activity for the control of cocaine seeking

Drug seeking is associated with the ventral tegmental area (VTA) dopaminergic (DA) activity. Previously, we have shown that brief optogenetic inhibition of VTA DA neurons with 1 s pulses delivered every 9 s attenuates cocaine seeking under extinction conditions in rats without producing overt signs of dysphoria or locomotor sedation. Whether recruitment of neuronal pathways inhibiting VTA neuronal activity would suppress drug seeking remains unknown. Here, we asked if optogenetic stimulation of the lateral habenula (LHb) efferents in the rostromedial tegmental nucleus (RMTg) as well as RMTg efferents in VTA would reduce drug seeking. To investigate this, we measured how recruitment of elements of this inhibitory pathway affects cocaine seeking in male rats under extinction conditions. The effectiveness of brief optogenetic manipulations was confirmed electrophysiologically at the level of electrical activity of VTA DA neurons. Real-time conditioned place aversion (RT-CPA) and open field tests were performed to control for potential dysphoric/sedating effects of brief optogenetic stimulation of LHb-RMTg-VTA circuitry. Optogenetic stimulation of either RMTg or LHb inhibited VTA DAergic neuron firing, whereas similar stimulation of RMTg efferents in VTA or LHb efferents in RMTg reduced cocaine seeking under extinction conditions. Moreover, stimulation of LHb-RMTg efferents produced an effect that was maintained 24 h later, during cocaine seeking test without stimulation. This effect was specific, as brief optogenetic stimulation did not affect locomotor activity and was not aversive. Our results indicate that defined inhibitory pathways can be recruited to inhibit cocaine seeking, providing potential new targets for non-pharmacological treatment of drug craving