CHARACTERISTICS OF NEURON PROJECTIONS FROM THE ARCUATЕ NUCLEUS TO THE SUPRACHISMATIC NUCLEUS OF THE HYPOTHALAMUS IN RATS IN VITRO
Authors: Ледяева О. , Инюшкин А. 
Published: October 2023

В настоящее время в электрофизиологии мозга существует точка зрения о наличии физиологической связи между супрахиазматическим (СХЯ) и аркуатным (АРК) ядрами. Полностью обоснованного подтверждения этой связи получено не было, однако ряд опытов, проведенных учеными различных стран, подтверждает существование определенного рода взаимодействия между работой СХЯ и АРК ядер. Взаимодействие СХЯ и АРК регулирует ритмичность метаболических функций. СХЯ передает связанную со временем информацию в АРК для выполнения метаболических функций в нужное время. В то же время СХЯ влияет на чувствительность АРК к циркулирующим молекулам, таким образом позволяя ему реагировать в зависимости от времени суток. Поскольку АРК воспринимает гормоны и метаболиты из периферии, оно передает эту информацию обратно в СХЯ, позволяя СХЯ адаптировать свой вывод и завершая обратную связь, которая необходима СХЯ для корректировки физиологии. Это взаимодействие между СХЯ и АРК необходимо для поддержания ритмов приема пищи, двигательной активности, температуры и циркулирования кортикостеронов и глюкозы. Цель работы — охарактеризовать проекции нейронов от аркуатного ядра к супрахиазматическому ядру гипоталамуса крыс in vitro с помощью электрофизиологической техники построения перистимульной временной гистограммы (PSTH). На основании полученных результатов сделать заключение об интенсивности и характере (возбуждающем, тормозном или комплексном) аксонных проекций из аркуатного в супрахиазматическое ядро, тем самым дополнить теоретические представления о функциональной организации СХЯ гипоталамуса. В работе применялись современные методы электрофизиологических исследований (внеклеточная микро электродная запись активности нейронов). Все полученные результаты свидетельствуют о том, что нейроны АРК способны оказывать как возбуждающее, так и тормозное влияние на функциональное состояние клеток циркадианного осциллятора СХЯ. Эти влияния могут лежать в основе настройки осциллятора в соответствии с уровнем активности центра регуляции аппетита, метаболизма и режима питания, расположенного в аркуатном ядре гипоталамуса.

Currently, in the electrophysiology of the brain, there is a point of view about the presence of a physiological connection between the suprachiasmatic and arcuate nuclei. A fully substantiated confirmation of this connection has not been received, however, a number of experiments conducted by scientists from various countries confirm the existence of a certain kind of interaction between the work of the SCN and the ARC of nuclei. The interaction of SCN and ARC regulates the rhythm of metabolic functions. The SCN transmits time-related information to the ARC to perform metabolic functions at the right time. At the same time, SCN affects the sensitivity of ARС to circulating molecules, thus allowing it to respond in a time-of-day manner. As the ARC senses hormones and metabolites from the peri phery, it relays this information back to the SCN, allowing the SCN to adapt its output and completing the feedback that the SCN needs to correct the physiology. This interaction between SCN and ARC is necessary to maintain rhythms of food intake, motor activity, temperature, and circulation of corticosterones and glucose. The aim of this work is to characterize the projections of neurons from the arcuate nucleus to the suprachismatic nucleus of the rat hypothalamus in vitro using the electrophysiological technique for constructing a peristimulus temporal histogram (PSTH). Based on the results obtained, make a conclusion about the intensity and nature (excitatory, inhibitory or complex) of axon projectionsfrom the arcuate to the suprachiasmatic nucleus, thereby supplementing the theoretical understanding of the functional organization of the SCN of the hypothalamus. Modern methods of electrophysiological studies (extracellular microelectrode recording of neuron activity) were used in the work. All the obtained results indicate that ARC neurons are able to have both excitatory and inhibitory effects on the functional state of the cells of the circadian oscillator of the SCN. These influences may underlie the adjustment of the oscillator in accordance with the level of activity of the center for regulating appetite, metabolism, and diet, located in the arcuate nucleus of the hypothalamus.