Origem das projeções descendentes da habênula lateral e do córtex pré-frontal para grupamentos, dopaminérgicos, serotonérgicos e colinérgicos do mesencéfalo e tronco
| Ano de defesa: | 2022 |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
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| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/42/42137/tde-24072025-172934/ |
Resumo: | Grupamentos de neurotransmissores monoaminérgicos e colinérgicos localizados no mesencéfalo e na ponte estão criticamente envolvidos nos domínios da excitação cortical, motivação, recompensa/aversão, memória de trabalho, regulação do humor e processamento do estresse. Entre esses grupamentos neuromodulatórios se destacam a área tegmental ventral (VTA), os núcleos dorsal (DR) e mediano (MnR) da rafe, assim como o núcleo tegmental laterodorsal (LDTg). Evidências anatômicas e funcionais sugerem que duas estruturas predominantemente glutamatérgicas, o córtex pré-frontal (PFC) e a habênula lateral (LHb) são bastante singulares, uma vez que eles não somente recebem entradas de, mas também se projetam de volta para grupamentos monoaminérgicos e colinérgicos mesopontinas. Estudos recentes apontam para um papel chave da habênula (Hb) no processamento de estímulos aversivos. A Hb é formada por dois complexos nucleares principais distintas, a habênula medial (MHb) e a habênula lateral (LHb). Ademais, a LHb pode ser subdividida em duas divisões principais a LHb medial (LHbM) e lateral (LHBL). Recentes estudos funcionais sugerem que a LHb é uma estrutura chave de um circuito anti-recompensa e tem um papel importante na flexibilidade comportamental em resposta para estados emocionais negativos. Anatomicamente, a LHb ocupa uma posição privilegiada para atuar como uma poderosa estrutura intermediário (relé) entre o telencéfalo basal e grupamentos monoaminérgicos do mesencéfalo e da ponte. Outra estrutura com papel chave na flexibilidade comportamental, em mecanismos de recompensa/punição e no planejamento das nossas ações, é o PFC. De forma interessante, o PFC é a única estrutura cortical com amplas projeções descendentes para grupamentos neuromodulatórios mesopontinas. Assim, o PFC e a LHb estão em posição privilegiada de exercer um controle top-down sobre esses grupamentos. Considerando este cenário, a exata origem das aferências habenulares para o LDTg, o MnR e o núcleo tegmental rostromedial (RMTg), que atua como relé GABAérgico entre LHb e a VTA e DR, assim como das entradas pré-frontais para a VTA, o LDTg e o MnR foram investigadas nesse estudo, usando a subunidade b da toxina da cólera (CTb) como traçador. Semelhante como foi anteriormente descrita para a VTA e o DR, a grande maioria das células CTb+ foi localizada em subnúcleos pertencentes à LHbM seguidos de injeções no LDTg e MnR. Em contraste, injeções de CTb no RMTg resultaram em forte marcação retrógrada predominantemente confinada ao LHbL. No caso do PFC, as injeções de CTb na VTA, no LDTg ou no MnR resultaram em marcação retrógrada no manto cortical, principalmente limitada às subdivisões medial, orbital e lateral do PFC, junto com áreas cinguladas rostrais e caudais. Notavelmente, em todos os três grupos, a marcação retrógrada foi mais densa em neurônios piramidais da camada V do córtex infralímbico, pré-límbico, orbital medial e frontal polar. Além disso, uma característica região em forma de lambda em torno do ápice do polo rostral do núcleo accumbens destacou-se consistentemente como fortemente marcada. Em quase todos os níveis rostrocaudais do PFC analisados, a marcação retrógrada foi mais substancial seguida de injeções no MnR e mais fraca após injeções na VTA. Esses achados destacam a LHb é o PFC como controladoras mestres, capaz de exercer um controle top-down diferenciado sobre todos os principais grupamentos monoaminérgicos e colinérgicos do mesencéfalo e da ponte. Assim, a LHB é capacitada e pode influenciar esses grupamentos por vias segregadas paralelas, uma via direta excitatória oriunda da LHbM e outra via inibitória indireta, via o RMTg, com origem na LHbL. No caso do PFC, nossos resultados reforçam um papel do PFC como principal fonte de aferências corticais para a VTA, o LDTg e o MnR, revelando um peculiar conjunto essencialmente semelhante de aferências pré-frontais para esses três estruturas. |
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Origem das projeções descendentes da habênula lateral e do córtex pré-frontal para grupamentos, dopaminérgicos, serotonérgicos e colinérgicos do mesencéfalo e troncoOrigin of the descendent projections of the lateral habenula and prefrontal cortex to dopaminergic, serotonergic, and colinergic cell groups in the mesencephalon and brain stemAcetilcolinaAcetylcholineCórtex pré-frontalDopaminaDopamineHabenulaHabênulaPrefrontal cortexSerotoninSerotoninaGrupamentos de neurotransmissores monoaminérgicos e colinérgicos localizados no mesencéfalo e na ponte estão criticamente envolvidos nos domínios da excitação cortical, motivação, recompensa/aversão, memória de trabalho, regulação do humor e processamento do estresse. Entre esses grupamentos neuromodulatórios se destacam a área tegmental ventral (VTA), os núcleos dorsal (DR) e mediano (MnR) da rafe, assim como o núcleo tegmental laterodorsal (LDTg). Evidências anatômicas e funcionais sugerem que duas estruturas predominantemente glutamatérgicas, o córtex pré-frontal (PFC) e a habênula lateral (LHb) são bastante singulares, uma vez que eles não somente recebem entradas de, mas também se projetam de volta para grupamentos monoaminérgicos e colinérgicos mesopontinas. Estudos recentes apontam para um papel chave da habênula (Hb) no processamento de estímulos aversivos. A Hb é formada por dois complexos nucleares principais distintas, a habênula medial (MHb) e a habênula lateral (LHb). Ademais, a LHb pode ser subdividida em duas divisões principais a LHb medial (LHbM) e lateral (LHBL). Recentes estudos funcionais sugerem que a LHb é uma estrutura chave de um circuito anti-recompensa e tem um papel importante na flexibilidade comportamental em resposta para estados emocionais negativos. Anatomicamente, a LHb ocupa uma posição privilegiada para atuar como uma poderosa estrutura intermediário (relé) entre o telencéfalo basal e grupamentos monoaminérgicos do mesencéfalo e da ponte. Outra estrutura com papel chave na flexibilidade comportamental, em mecanismos de recompensa/punição e no planejamento das nossas ações, é o PFC. De forma interessante, o PFC é a única estrutura cortical com amplas projeções descendentes para grupamentos neuromodulatórios mesopontinas. Assim, o PFC e a LHb estão em posição privilegiada de exercer um controle top-down sobre esses grupamentos. Considerando este cenário, a exata origem das aferências habenulares para o LDTg, o MnR e o núcleo tegmental rostromedial (RMTg), que atua como relé GABAérgico entre LHb e a VTA e DR, assim como das entradas pré-frontais para a VTA, o LDTg e o MnR foram investigadas nesse estudo, usando a subunidade b da toxina da cólera (CTb) como traçador. Semelhante como foi anteriormente descrita para a VTA e o DR, a grande maioria das células CTb+ foi localizada em subnúcleos pertencentes à LHbM seguidos de injeções no LDTg e MnR. Em contraste, injeções de CTb no RMTg resultaram em forte marcação retrógrada predominantemente confinada ao LHbL. No caso do PFC, as injeções de CTb na VTA, no LDTg ou no MnR resultaram em marcação retrógrada no manto cortical, principalmente limitada às subdivisões medial, orbital e lateral do PFC, junto com áreas cinguladas rostrais e caudais. Notavelmente, em todos os três grupos, a marcação retrógrada foi mais densa em neurônios piramidais da camada V do córtex infralímbico, pré-límbico, orbital medial e frontal polar. Além disso, uma característica região em forma de lambda em torno do ápice do polo rostral do núcleo accumbens destacou-se consistentemente como fortemente marcada. Em quase todos os níveis rostrocaudais do PFC analisados, a marcação retrógrada foi mais substancial seguida de injeções no MnR e mais fraca após injeções na VTA. Esses achados destacam a LHb é o PFC como controladoras mestres, capaz de exercer um controle top-down diferenciado sobre todos os principais grupamentos monoaminérgicos e colinérgicos do mesencéfalo e da ponte. Assim, a LHB é capacitada e pode influenciar esses grupamentos por vias segregadas paralelas, uma via direta excitatória oriunda da LHbM e outra via inibitória indireta, via o RMTg, com origem na LHbL. No caso do PFC, nossos resultados reforçam um papel do PFC como principal fonte de aferências corticais para a VTA, o LDTg e o MnR, revelando um peculiar conjunto essencialmente semelhante de aferências pré-frontais para esses três estruturas.Monoaminergic and cholinergic cell groups localized in the mesencephalon and pons are critically involved in the domains of cortical arousal, motivation, reward/aversion, mood regulation, and stress processing. Among these neuromodulatory cell groups stand out the ventral tegmental area (VTA), the dorsal- (DR) and median (MnR) raphe nucleus, as well as the laterodorsal tegmental nucleus (LDTg). Anatomical and functional evidence suggests that two predominantly glutamatergic structures, the prefrontal cortex (PFC) and lateral habenula (LHb) are fairly unique, since they not only receive input from, but also robustly projects back to mesopontine monoaminergic and cholinergic cell groups. Recent studies point to a key role of the habenula (Hb) in the processing of aversive stimuli. The Hb is composed of two distinct nuclear complexes, the medial- (MHb) and lateral (LHb) habenula. Moreover, the LHb can be further partitioned into medial (LHbM) and lateral (LHbL) major subdivisions. Recent functional studies suggest that the LHb is a key structure of an anti-reward circuit that fulfills important roles in behavioral flexibility in response to negative emotional states. Anatomically, the LHb occupies a privileged position to act as an intermediary (relay) structure between the basal forebrain and monoaminergic cell groups in the mesencephalon and pons. Another structure playing a key role in behavioral flexibility, mechanisms of reward/punishments, and in the planning of our actions is the PFC. Interestingly; the PFC is the sole cortical structure with ample descendent projections to mesopontine neuromodulatory cell groups. Thus, PFC and LHb occupy a privileged position to exert a powerful top-down control over these cell groups. Considering such a scenario, the exact origin of the habenular afferents to the LDTg, MnR and rostromedial tegmental nucleus (RMTg), a GABAergic relay between LHb and VTA and DR, as well as the prefrontal inputs to the VTA, LDTg, and MnR were here investigated, using cholera toxin subunit b (CTb) as retrograde tracer. Similar as previously described for the VTA and DR, following injections into LDTg and MnR, the great majority of CTb+ cells were localized in subnuclei of the LHbM. In contrast, CTb injections into RMTg resulted in robust retrograde labeling predominantly confined to the LHbL. In the case of the PFC, our CTb injections into VTA, LDTg or MnR resulted in retrograde labeling in the cortical mantle, which was mostly confined to medial, orbital, and lateral PFC subdivisions, along with rostral and mid-cingulate areas. Remarkably, in all of the three groups, retrograde labeling was densest in layer V pyramidal neurons of the infralimbic, prelimbic, medial orbital and frontal polar cortex. Moreover, a conspicuous lambda-shaped region around the apex of the rostral pole of the nucleus accumbens stood consistently out as heavily labeled. At almost all rostrocaudal levels through the PFC analyzed, retrograde labeling was strongest following injections into MnR and weakest following injections into VTA. These findings highlight the LHb and PFC as master controllers, able to exert a differential top-down control over all major mesopontine monoaminergic and cholinergic cell groups. Thus, the LHb is qualified to influence these cell groups by parallel segregated projections, a direct excitatory pathway emerging from LHbM, and an indirect inhibitory pathway, via the RMTg, originating from LHbL. In the case of the PFC, our findings reinforce the view that PFC is the principal source of cortical inputs to the VTA, LDTg, and MnR, revealing a peculiar essentially similar set of cortical afferents to VTA, LDTg, and MnR.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMetzger, Martin AndreasSouza, Rudieri Araujo de2022-03-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/42/42137/tde-24072025-172934/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-07-28T17:03:02Zoai:teses.usp.br:tde-24072025-172934Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-07-28T17:03:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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Origem das projeções descendentes da habênula lateral e do córtex pré-frontal para grupamentos, dopaminérgicos, serotonérgicos e colinérgicos do mesencéfalo e tronco Souza, Rudieri Araujo de Acetilcolina Acetylcholine Córtex pré-frontal Dopamina Dopamine Habenula Habênula Prefrontal cortex Serotonin Serotonina |
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