Infusions of AP5 into the basolateral amygdala impair the formation, but not the expression, of step-down inhibitory avoidance

We evaluated the effects of infusions of the NMDA receptor antagonist D,L-2-amino-5-phosphonopentanoic acid (AP5) into the basolateral nucleus of the amygdala (BLA) on the formation and expression of memory for inhibitory avoidance. Adult male Wistar rats (215-300 g) were implanted under thionembutal anesthesia (30 mg/kg, ip) with 9.0-mm guide cannulae aimed 1.0 mm above the BLA. Bilateral infusions of AP5 (5.0 µg) were given 10 min prior to training, immediately after training, or 10 min prior to testing in a step-down inhibitory avoidance task (0.3 mA footshock, 24-h interval between training and the retention test session). Both pre- and post-training infusions of AP5 blocked retention test performance. When given prior to the test, AP5 did not affect retention. AP5 did not affect training performance, and a control experiment showed that the impairing effects were not due to alterations in footshock sensitivity. The results suggest that NMDA receptor activation in the BLA is involved in the formation, but not the expression, of memory for inhibitory avoidance in rats. However, the results do not necessarily imply that the role of NMDA receptors in the BLA is to mediate long-term storage of fear-motivated memory within the amygdala.

Pharmacological differences between memory consolidation of habituation to an open field and inhibitory avoidance learning

Rats implanted bilaterally with cannulae in the CA1 region of the dorsal hippocampus or the entorhinal cortex were submitted to either a one-trial inhibitory avoidance task, or to 5 min of habituation to an open field. Immediately after training, they received intrahippocampal or intraentorhinal 0.5-µl infusions of saline, of a vehicle (2% dimethylsulfoxide in saline), of the glutamatergic N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonist 2-amino-5-phosphono pentanoic acid (AP5), of the protein kinase A inhibitor Rp-cAMPs (0.5 µg/side), of the calcium-calmodulin protein kinase II inhibitor KN-62, of the dopaminergic D1 antagonist SCH23390, or of the mitogen-activated protein kinase kinase inhibitor PD098059. Animals were tested in each task 24 h after training. Intrahippocampal KN-62 was amnestic for habituation; none of the other treatments had any effect on the retention of this task. In contrast, all of them strongly affected memory of the avoidance task. Intrahippocampal Rp-cAMPs, KN-62 and AP5, and intraentorhinal Rp-cAMPs, KN-62, PD098059 and SCH23390 caused retrograde amnesia. In view of the known actions of the treatments used, the present findings point to important biochemical differences in memory consolidation processes of the two tasks.

Expression of neuronal nitric oxide synthase in the hippocampal formation in affective disorders

Hippocampal output is increased in affective disorders and is mediated by increased glutamatergic input via N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor and moderated by antidepressant treatment. Activation of NMDA receptors by glutamate evokes the release of nitric oxide (NO) by the activation of neuronal nitric oxide synthase (nNOS). The human hippocampus contains a high density of NMDA receptors and nNOS-expressing neurons suggesting the existence of an NMDA-NO transduction pathway which can be involved in the pathogenesis of affective disorders. We tested the hypothesis that nNOS expression is increased in the human hippocampus from affectively ill patients. Immunocytochemistry was used to demonstrate nNOS-expressing neurons in sections obtained from the Stanley Consortium postmortem brain collection from patients with major depression (MD, N = 15), bipolar disorder (BD, N = 15), and schizophrenia (N = 15) and from controls (N = 15). nNOS-immunoreactive (nNOS-IR) and Nissl-stained neurons were counted in entorhinal cortex, hippocampal CA1, CA2, CA3, and CA4 subfields, and subiculum. The numbers of Nissl-stained neurons were very similar in different diagnostic groups and correlated significantly with the number of nNOS-IR neurons. Both the MD and the BD groups had greater number of nNOS-IR neurons/400 µm² in CA1 (mean ± SEM: MD = 9.2 ± 0.6 and BD = 8.4 ± 0.6) and subiculum (BD = 6.7 ± 0.4) when compared to control group (6.6 ± 0.5) and this was significantly more marked in samples from the right hemisphere. These changes were specific to affective disorders since no changes were seen in the schizophrenic group (6.7 ± 0.8). The results support the current view of the NMDA-NO pathway as a target for the pathophysiology of affective disorders and antidepressant drug development.

Stress-induced neuroinflammation: mechanisms and new pharmacological targets

Stress is triggered by numerous unexpected environmental, social or pathological stimuli occurring during the life of animals, including humans, which determine changes in all of their systems. Although acute stress is essential for survival, chronic, long-lasting stress can be detrimental. In this review, we present data supporting the hypothesis that stress-related events are characterized by modifications of oxidative/nitrosative pathways in the brain in response to the activation of inflammatory mediators. Recent findings indicate a key role for nitric oxide (NO) and an excess of pro-oxidants in various brain areas as responsible for both neuronal functional impairment and structural damage. Similarly, cyclooxygenase-2 (COX-2), another known source of oxidants, may account for stress-induced brain damage. Interestingly, some of the COX-2-derived mediators, such as the prostaglandin 15d-PGJ2 and its peroxisome proliferator-activated nuclear receptor PPARγ, are activated in the brain in response to stress, constituting a possible endogenous anti-inflammatory mechanism of defense against excessive inflammation. The stress-induced activation of both biochemical pathways depends on the activation of the N-methyl-D-aspartate (NMDA) glutamate receptor and on the activation of the transcription factor nuclear factor kappa B (NFκB). In the case of inducible NO synthase (iNOS), release of the cytokine TNF-α also accounts for its expression. Different pharmacological strategies directed towards different sites in iNOS or COX-2 pathways have been shown to be neuroprotective in stress-induced brain damage: NMDA receptor blockers, inhibitors of TNF-α activation and release, inhibitors of NFκB, specific inhibitors of iNOS and COX-2 activities and PPARγ agonists. This article reviews recent contributions to this area addressing possible new pharmacological targets for the treatment of stress-induced neuropsychiatric disorders.

Protective mechanism of agmatine pretreatment on RGC-5 cells injured by oxidative stress

Agmatine has neuroprotective effects on retinal ganglion cells (RGCs) as well as cortical and spinal neurons. It protects RGCs from oxidative stress even when it is not present at the time of injury. As agmatine has high affinity for various cellular receptors, we assessed protective mechanisms of agmatine using transformed RGCs (RGC-5 cell line). Differentiated RGC-5 cells were pretreated with 100 μM agmatine and consecutively exposed to 1.0 mM hydrogen peroxide (H2O2). Cell viability was determined by measuring lactate dehydrogenase (LDH), and the effects of selective alpha 2-adrenergic receptor antagonist yohimbine (0-500 nM) and N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) receptor agonist NMDA (0-100 µM) were evaluated. Agmatine’s protective effect was compared to a selective NMDA receptor antagonist MK-801. After a 16-h exposure to H2O2, the LDH assay showed cell loss greater than 50%, which was reduced to about 30% when agmatine was pretreated before injury. Yohimbine almost completely inhibited agmatine’s protective effect, but NMDA did not. In addition, MK-801 (0-100 µM) did not significantly attenuate the H2O2-induced cytotoxicity. Our results suggest that neuroprotective effects of agmatine on RGCs under oxidative stress may be mainly attributed to the alpha 2-adrenergic receptor signaling pathway.

5-HT1A autoreceptor modulation of locomotor activity induced by nitric oxide in the rat dorsal raphe nucleus

The dorsal raphe nucleus (DRN) is the origin of ascending serotonergic projections and is considered to be an important component of the brain circuit that mediates anxiety- and depression-related behaviors. A large fraction of DRN serotonin-positive neurons contain nitric oxide (NO). Disruption of NO-mediated neurotransmission in the DRN by NO synthase inhibitors produces anxiolytic- and antidepressant-like effects in rats and also induces nonspecific interference with locomotor activity. We investigated the involvement of the 5-HT1A autoreceptor in the locomotor effects induced by NO in the DRN of male Wistar rats (280-310 g, N = 9-10 per group). The NO donor 3-morpholinosylnomine hydrochloride (SIN-1, 150, and 300 nmol) and the NO scavenger S-3-carboxy-4-hydroxyphenylglycine (carboxy-PTIO, 0.1-3.0 nmol) were injected into the DRN of rats immediately before they were exposed to the open field for 10 min. To evaluate the involvement of the 5-HT1A receptor and the N-methyl-D-aspartate (NMDA) glutamate receptor in the locomotor effects of NO, animals were pretreated with the 5-HT1A receptor agonist 8-hydroxy-2-(di-n-propylamino)tetralin (8-OH-DPAT, 8 nmol), the 5-HT1A receptor antagonist N-(2-[4-(2-methoxyphenyl)-1-piperazinyl]ethyl)-N-2-pyridinyl-cyclohexanecarboxamide maleate (WAY-100635, 0.37 nmol), and the NMDA receptor antagonist DL-2-amino-7-phosphonoheptanoic acid (AP7, 1 nmol), followed by microinjection of SIN-1 into the DRN. SIN-1 increased the distance traveled (mean ± SEM) in the open-field test (4431 ± 306.1 cm; F7,63 = 2.44, P = 0.028) and this effect was blocked by previous 8-OH-DPAT (2885 ± 490.4 cm) or AP7 (3335 ± 283.5 cm) administration (P < 0.05, Duncan test). These results indicate that 5-HT1A receptor activation and/or facilitation of glutamate neurotransmission can modulate the locomotor effects induced by NO in the DRN.

Rôles des protéines Staufen 1 et 2 dans la plasticité synaptique des cellules pyramidales hippocampiques

La mémoire et l’apprentissage sont des phénomènes complexes qui demeurent encore incertains quant aux origines cellulaire et moléculaire. Il est maintenant connu que des changements au niveau des synapses, comme la plasticité synaptique, pourraient déterminer la base cellulaire de la formation de la mémoire. Alors que la potentialisation à long-terme (LTP) représente un renforcement de l’efficacité de transmission synaptique, la dépression à long-terme (LTD) constitue une diminution de l’efficacité des connexions synaptiques. Des études ont mis à jour certains mécanismes qui participent à ce phénomène de plasticité synaptique, notamment, les mécanismes d’induction et d’expression, ainsi que les changements morphologiques des épines dendritiques. La grande majorité des synapses excitatrices glutamatergiques se situe au niveau des épines dendritiques et la présence de la machinerie traductionnelle près de ces protubérances suggère fortement l’existence d’une traduction locale d’ARNm. Ces ARNm seraient d’ailleurs acheminés dans les dendrites par des protéines pouvant lier les ARNm et assurer leur transport jusqu’aux synapses activées. Le rôle des protéines Staufen (Stau1 et Stau2) dans le transport, la localisation et dans la régulation de la traduction de certains ARNm est bien établi. Toutefois, leur rôle précis dans la plasticité synaptique demeure encore inconnu. Ainsi, cette thèse de doctorat évalue l’importance des protéines Staufen pour le transport et la régulation d’ARNm dans la plasticité synaptique. Nous avons identifié des fonctions spécifiques à chaque isoforme; Stau1 et Stau2 étant respectivement impliquées dans la late-LTP et la LTD dépendante des récepteurs mGluR. Cette spécificité s’applique également au rôle que chaque isoforme joue dans la morphogenèse des épines dendritiques, puisque Stau1 semble nécessaire au maintien des épines dendritiques matures, alors que Stau2 serait davantage impliquée dans le développement des épines. D’autre part, nos travaux ont permis de déterminer que la morphogenèse des épines dendritiques dépendante de Stau1 était régulée par une plasticité synaptique endogène dépendante des récepteurs NMDA. Finalement, nous avons précisé les mécanismes de régulation de l’ARNm de la Map1b par Stau2 et démontré l’importance de Stau2 pour la production et l’assemblage des granules contenant les transcrits de la Map1b nécessaires pour la LTD dépendante des mGluR. Les travaux de cette thèse démontrent les rôles spécifiques des protéines Stau1 et Stau2 dans la régulation de la plasticité synaptique par les protéines Stau1 et Stau2. Nos travaux ont permis d’approfondir les connaissances actuelles sur les mécanismes de régulation des ARNm par les protéines Staufen dans la plasticité synaptique. MOTS-CLÉS EN FRANÇAIS: Staufen, hippocampe, plasticité synaptique, granules d’ARN, traduction, épines dendritiques.

Modulation cholinergique à long terme des potentiels évoqués visuels dans le cortex visuel chez le rat

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Etude des déterminants génétiques des psychoses à début précoce. Génétique de la schizophrénie et hypothèse glutamatergique

Les troubles schizophréniques (SCZ) ont une forte héritabilité, de l’ordre de 80%, mais, une très faible part du risque génétique a été identifiée. La plupart des études ont considéré l’implication de polymorphismes fréquents, chacun ayant un effet relativement faible individuellement, alors que les études de variants du nombre de copies (CNVs) ainsi que les études d’anomalies chromosomiques ont pointé l’implication possible de variants rares et de novo à une forte pénétrance. Dans une première partie, nous présentons une synthèse sur les facteurs génétiques dans la SCZ, puis une revue des arguments en faveur de l’implication d’anomalies du système glutamatergique dans la SCZ, domaine sur lequel s’est centré notre travail. Notre travail s’inscrit dans un projet plus vaste, Synapse to Disease (S2D) ayant pour objectif de séquencer 1000 gènes synaptiques dans des cohortes de patients atteints de schizophrénie ou de troubles du spectre autistique. Nous avons exploré en particulier le système glutamatergique et les récepteurs NMDA. Dans un premier article, nous montrons une association d’une mutation troncante de novo de la kinésine 17, impliquée dans le transport de la sous-unité GRIN2B des récepteurs NMDA. Dans un second article, nous explorons les mutations rares et de novo dans les sous-unités des récepteurs NMDA et montrons l’association de mutation de novo dans GRIN2A et GRIN2B avec des cas de SCZ et d’autisme. Nos résultats renforcent l’idée qu’une part des cas de schizophrénie pourrait être due à l’implication de mutations rare à effet majeur, hypothèse alternative mais non exclusive à l’hypothèse d’interactions entre variants génétiques fréquents à effet mineur.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Enfoque del paciente con sospecha de neuroinfección en urgencias

Las infecciones del sistema nervioso son importantes fuentes de morbilidad y mortalidad en el mundo, debido a diferentes factores como son el amplio uso de antibióticos que aunque contribuyen con éxito al manejo de infecciones, pero el mal uso por automedicación o tratamientos incompletos favorecen la emergencia de organismos resistentes y la existencia de “mimos infecciosos” que incluyen el síndrome de reconstitución inflamatoria (IRIS). Adicionalmente el crecimiento de las poblaciones inmunocomprometidas por el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) y por tratamientos agresivos para trasplante sólido o hematopoyético han mejorado la sobrevida de diferentes tipos de malignidades y alteraciones reumatológicas pero son poblaciones que tienen más susceptibilidad a contraer infecciones y encefalitis mediadas inmunológicamente, como son la encefalomielitis diseminada aguda (ADEM) o la encefalitis contra el receptor de N-metil-D aspartato (NMDA).

A Substrate Trapping Mutant Form of Striatal-Enriched Protein Tyrosine Phosphatase Prevents Amphetamine-Induced Stereotypies and Long-Term Potentiation in the Striatum

Background: Chronic, intermittent exposure to psychostimulant drugs results in striatal neuroadaptations leading to an increase in an array of behavioral responses on subsequent challenge days. A brain-specific striatal-enriched tyrosine phosphatase (STEP) regulates synaptic strengthening by dephosphorylating and inactivating several key synaptic proteins. This study tests the hypothesis that a substrate-trapping form of STEP will prevent the development of amphetamine-induced stereotypies. Methods: A substrate-trapping STEP protein, TAT-STEP (C-S), was infused into the ventrolateral striatum on each of 5 consecutive exposure days and I hour before amphetamine injection. Animals were challenged to see whether sensitization to the stereotypy-producing effects of amphetamine developed. The same TAT-STEP (C-S) protein was used on acute striatal slices to determine the impact on long-term potentiation and depression. Results: Infusion of TAT-STEP (C-S) blocks the increase of amphetamine-induced stereotypies when given during the 5-day period of sensitization. The TAT-STEP (C-S) has no effect if only infused on the challenge day. Treatment of acute striatal slices with TAT-STEP (C-S) blocks the induction of long-term potentiation and potentates long-term depression. Conclusions: A substrate trapping form of STEP blocks the induction of amphetamine-induced neuroplasticity within the ventrolateral striatum and supports the hypothesis that STEP functions as a tonic break on synaptic strengthening.

Acquisition of Pavlovian Fear Conditioning Using beta-Adrenoceptor Activation of the Dorsal Premammillary Nucleus as an Unconditioned Stimulus to Mimic Live Predator-Threat Exposure

In the present work, we sought to mimic the internal state changes in response to a predator threat by pharmacologically stimulating the brain circuit involved in mediating predator fear responses, and explored whether this stimulation would be a valuable unconditioned stimulus (US) in an olfactory fear conditioning paradigm (OFC). The dorsal premammillary nucleus (PMd) is a key brain structure in the neural processing of anti-predatory defensive behavior and has also been shown to mediate the acquisition and expression of anti-predatory contextual conditioning fear responses. Rats were conditioned by pairing the US, which was an intra-PMd microinjection of isoproterenol (ISO; beta-adrenoceptor agonist), with amyl acetate odor-the conditioned stimulus (CS). ISO (10 and 40 nmol) induced the acquisition of the OFC and the second-order association by activation of beta-1 receptors in the PMd. Furthermore, similar to what had been found for contextual conditioning to a predator threat, atenolol (beta-1 receptor antagonist) in the PMd also impaired the acquisition and expression of OFC promoted by ISO. Considering the strong glutamatergic projections from the PMd to the dorsal periaqueductal gray (dPAG), we tested how the glutamatergic blockade of the dPAG would interfere with the OFC induced by ISO. Accordingly, microinjections of NMDA receptor antagonist (AP5, 6 nmol) into the dPAG were able to block both the acquisition, and partially, the expression of the OFC. In conclusion, we have found that PMd beta-1 adrenergic stimulation is a good model to mimic predatory threat-induced internal state changes, and works as a US able to mobilize the same systems involved in the acquisition and expression of predator-related contextual conditioning. Neuropsychopharmacology (2011) 36, 926-939; doi:10.1038/npp.2010.231; published online 5 January 2011

Sensing danger through the olfactory system: The role of the hypothalamic dorsal premammillary nucleus

The dorsal premammillary nucleus (PMd) has a critical role on the expression of defensive responses to predator odor. Anatomical evidence suggests that the PMd should also modulate memory processing through a projecting branch to the anterior thalamus. By using a pharmacological blockade of the PMd with the NMDA-receptor antagonist 2-amino-5-phosphonopentanoic acid (AP5), we were able to confirm its role in the expression of unconditioned defensive responses, and further revealed that the nucleus is also involved in influencing associative mechanisms linking predatory threats to the related context. We have also tested whether olfactory fear conditioning, using coffee odor as CS, would be useful to model predator odor. Similar to cat odor, shock-paired coffee odor produced robust defensive behavior during exposure to the odor and to the associated context. Shock-paired coffee odor also up-regulated Fos expression in the PMd, and, as with cat odor, we showed that this nucleus is involved in the conditioned defensive responses to the shock-paired coffee odor and the contextual responses to the associated environment. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Distinct subsets of hypothalamic genes are modulated by two different thermogenesis-inducing stimuli

Obesity results from an imbalance between food intake and energy expenditure, two vital functions that are tightly controlled by specialized neurons of the hypothalamus. The complex mechanisms that integrate these two functions are only beginning to be deciphered. The objective of this study was to determine the effect of two thermogenesis-inducing conditions, i.e., ingestion of a high-fat (HF) diet and exposure to cold environment, on the expression of 1,176 genes in the hypothalamus of Wistar rats. Hypothalamic gene expression was evaluated using a cDNA macroarray approach. mRNA and protein expressions were determined by reverse-transcription PCR (RT-PCR) and immunoblot. Cold exposure led to an increased expression of 43 genes and to a reduced expression of four genes. HF diet promoted an increased expression of 90 genes and a reduced expression of 78 genes. Only two genes (N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor 2B and guanosine triphosphate (GTP)-binding protein G-alpha-i1) were similarly affected by both thermogenesis-inducing conditions, undergoing an increment of expression. RT-PCR and immunoblot evaluations confirmed the modulation of NMDA receptor 2B and GTP-binding protein G-alpha-i1, only. This corresponds to 0.93% of all the responsive genes and 0.17% of the analyzed genes. These results indicate that distinct environmental thermogenic stimuli can modulate predominantly distinct profiles of genes reinforcing the complexity and multiplicity of the hypothalamic mechanisms that regulate energy conservation and expenditure.