Role of interpeduncular nucleus of midbrain in addictions development, controlling novelty preference and processes connected with brain arousal.

Abstract

Streszczenie Jądro międzykonarowe (interpeduncular nucleus, IPN) leżące w śródmózgowiu, jest niewielką strukturą zaangażowaną w kontrolę wzbudzenia mózgowia. Niewiele wiadomo na temat rodzajów neuronów budujących IPN oprócz faktu, że większośćz nich syntetyzuje kwas gamma-aminomasłowy (gamma-aminobutric acid, GABA). Postuluje się istnienie co najmniej dwóch typów neuronów w IPN, ale nie zostały one do tej pory jednoznacznie scharakteryzowane elektrofizjologicznie. Głównym pobudzającym wejściem do IPN są aksony acetylocholinergicznez przyśrodkowych części uzdeczki (medial habenula, mHb). Pętla mHb-IPN jest uważana za kluczową w syndromie odstawienia substancji uzależniających (alkoholu, nikotyny i opiatów). Uzależnienia stanowią ogromny problem społeczny i każdego roku są przyczyną wielu możliwych do uniknięcia śmierci. Istnieje wiele leków umożliwiających odstawienie uzależniających substancji, ale nie niwelują one negatywnych skutków psychofizycznych syndromu odstawienia, który jest najczęstszą przyczyną powrotu do nałogu. Stąd też IPN stosunkowo niedawno zwrócił na siebie uwagę naukowców pod kątem jego roli w powodowaniu negatywnych symptomówpo odstawieniu substancji uzależniających. Ponadto IPN ma ogromną rolę w sygnalizacji preferencji nowości, konserwatywnego ewolucyjnie mechanizmu umożliwiającego zwierzętom rozróżnienie czy nowy bodziec (zarówno ożywiony jak i nieożywiony) jest dla nich zagrożeniem, czy też nie. W normalnych warunkach zwierzęta powinny naturalnie poświęcać więcej uwagi nowym obiektom i osobnikom w celu zbadania ich pożyteczności. Zostało wykazane, że IPN pełni rolę swoistego rodzaju hamulca dla nowości. Stwierdzono, że podczas kontaktu ze znajomym bodźcem (zarówno socjalnym jak i nie socjalnym) jego komórki GABAergiczne były aktywne. Ponadto optogenetyczne wyciszenie komórek IPN powodowało, że zwierzęta przestały rozróżniać nowego osobnikaod znajomego. W niniejszej pracy przedstawiono charakterystykę IPN’u, jego położeniaw mózgu, unerwienia zarówno wstępującego jak i zstępującego oraz rodzajów komórek i neurotransmiterów. Ponadto praca opisuje rolę jądra międzykonarowegow uzależnieniach oraz syndromie odstawienia alkoholu, nikotyny i opiatów. Osobny rozdział stanowi udział struktury w sygnalizacji preferencji nowości.Abstract Interpeduncular nucleus is a small, oval midbrain structure laying mediallyand ventrally from VTA. It is anatomically divided into seven subnuclei. Little is known about its cells apart from the fact that majority of them is GABAergic. Some authors suggest that there are more than one electrophysiological type of cells within the structure, but still, more research is needed to characterise them. IPN has a strong acetylocholinergic innervation arriving from medial habenula and the role of this axis was described as crucial for signalling novelty preferenceand has been proposed as a cause of withdrawal syndrome occurring after cessationof different drugs of abuse. IPN sends its axons to multiple structures suchas hippocampus, preoptic area and nucleus incertus but its most dense fibers projectto raphe nuclei – serotoninergic-rich structure responsible for signalling emotional states, such as anxiety. Recently, besides the traditional reward circuit IPN-VTA-mHb axis has gained attention in the research concerning the mechanism of addiction and withdrawal syndrome of nicotine, opiates and alcohol. The CRF receptors have been identifiedas crucial for this process. Furthermore, IPN was shown to play an important role in signalling novelty preference, evolutionary conserved mechanism allowing an animal to identify whether the new stimulus is safe and useful or dangerous. IPN in this case was shown to actas a brake for novelty, it’s GABAergic neurons become active when the animalis exposed to familiar stimuli (both social and non-social). Optogenetic silencing of this particular structure renders mice do not differentiate between novel and familiar objects. The focus of this work was to get the low-down on the structure. The review contains a description of the IPN, its descending and ascending axons, location in the brain, types of cells and neurotransmitters. Furthermore the paper describes the roleof IPN in nicotine, alcohol and opiates addictions and a withdrawal syndrome after their cessation and role of the structure in novelty preference signalling