Differential projections from the lateral habenula to the rostromedial tegmental nucleus and ventral tegmental area in the rat

The mesopontine rostromedial tegmental nucleus (RMTg) is a mostly ?-aminobutyric acid (GABA)ergic structure believed to be a node for signaling aversive events to dopamine (DA) neurons in the ventral tegmental area (VTA). The RMTg receives glutamatergic inputs from the lateral habenula (LHb) and sends substantial GABAergic projections to the VTA, which also receives direct projections from the LHb. To further specify the topography of LHb projections to the RMTg and VTA, small focal injections of the anterograde tracer Phaseolus vulgaris leucoagglutinin were aimed at different subdivisions of the LHb. The subnuclear origin of LHb inputs to the VTA and RMTg was then confirmed by injections of the retrograde tracer cholera toxin subunit b into the VTA or RMTg. Furthermore, we compared the topographic position of retrogradely labeled neurons in the RMTg resulting from VTA injections with that of anterogradely labeled axons emerging from the LHb. As revealed by anterograde and retrograde tracing, LHb projections were organized in a strikingly topographic manner, with inputs to the RMTg mostly arising from the lateral division of the LHb (LHbL), whereas inputs to the VTA mainly emerged from the medial division of the LHb (LHbM). In the RMTg, profusely branched LHb axons were found in close register with VTA projecting neurons and were frequently apposed to the latter. Overall, our findings demonstrate that LHb inputs to the RMTg and VTA arise from different divisions of the LHb and provide direct evidence for a disynaptic pathway that links the LHbL to the VTA via the RMTg. J. Comp. Neurol. 520:12781300, 2012. (C) 2011 Wiley Periodicals, Inc.

Antidepressant actions of lateral habenula deep brain stimulation differentially correlate with CaMKII/GSK3/AMPK signaling locally and in the infralimbic cortex

High frequency deep brain stimulation (DBS) of the lateral habenula (LHb) reduces symptoms of depression in severely treatment-resistant individuals. Despite the observed therapeutic effects, the molecular underpinnings of DBS are poorly understood. This study investigated the efficacy of high frequency LHb DBS (130Hz; 200μA; 90μs) in an animal model of tricyclic antidepressant resistance. Further, we reported DBS mediated changes in Ca(2+)/calmodulin-dependent protein kinase (CaMKIIα/β), glycogen synthase kinase 3 (GSK3α/β) and AMP-activated protein kinase (AMPK) both locally and in the infralimbic cortex (IL). Protein expressions were then correlated to immobility time during the forced swim test (FST). Antidepressant actions were quantified via FST. Treatment groups comprised of animals treated with adrenocorticotropic hormone alone (ACTH; 100μg/day, 14days, n=7), ACTH with active DBS (n=7), sham DBS (n=8), surgery only (n=8) or control (n=8). Active DBS significantly reduced immobility in ACTH-treated animals (p<0.05). For this group, western blot results demonstrated phosphorylation status of LHb CaMKIIα/β and GSK3α/β significantly correlated to immobility time in the FST. Concurrently, we observed phosphorylation status of CaMKIIα/β, GSK3α/β, and AMPK in the IL to be negatively correlated with antidepressant actions of DBS. These findings suggest that activity dependent phosphorylation of CaMKIIα/β, and GSK3α/β in the LHb together with the downregulation of CaMKIIα/β, GSK3α/β, and AMPK in the IL, contribute to the antidepressant actions of DBS.

Altered formalin-induced pain and Fos induction in the periaqueductal grey of preadolescent rats following neonatal LPS exposure

Animal and human studies have demonstrated that early pain experiences can produce alterations in the nociceptive systems later in life including increased sensitivity to mechanical, thermal, and chemical stimuli. However, less is known about the impact of neonatal immune challenge on future responses to noxious stimuli and the reactivity of neural substrates involved in analgesia. Here we demonstrate that rats exposed to Lipopolysaccharide (LPS; 0.05 mg/kg IP, Salmonella enteritidis) during postnatal day (PND) 3 and 5 displayed enhanced formalin-induced flinching but not licking following formalin injection at PND 22. This LPS-induced hyperalgesia was accompanied by distinct recruitment of supra-spinal regions involved in analgesia as indicated by significantly attenuated Fos-protein induction in the rostral dorsal periaqueductal grey (DPAG) as well as rostral and caudal axes of the ventrolateral PAG (VLPAG). Formalin injections were associated with increased Fos-protein labelling in lateral habenula (LHb) as compared to medial habenula (MHb), however the intensity of this labelling did not differ as a result of neonatal immune challenge. These data highlight the importance of neonatal immune priming in programming inflammatory pain sensitivity later in development and highlight the PAG as a possible mediator of this process

Une lésion neurotoxique de l’habenula latérale amplifie la locomotion induite par un psychostimulant sans altérer la récompense

L’habenula, un noyau épithalamique, est située au centre de la voie dorsale diencéphalique. Cette voie relie les structures limbiques et les ganglions de la base aux cellules monoaminergiques du mésencéphale. En particulier, l’habenula latérale (HbL) projette directement aux cellules dopaminergiques et GABAergiques de l’aire tegmentale ventrale (ATV). L’ATV est le site d’origine de la voie mésolimbique dopaminergique, une voie impliquée de façon cruciale dans la manifestation des comportements dirigés. L’importance de cette projection habenulaire pour le comportement demeure encore méconnue. Ainsi, l’objectif de cette étude est d’approfondir notre compréhension du rôle de régulation de l’HbL sur les comportements dépendants de la neurotransmission dopaminergique. MATÉRIEL ET MÉTHODES: Des rats adultes mâles Sprague-Dawley ont été anesthésiés avec de l’isofluorane et installés sur un appareil stéréotaxique. L’acide iboténique, une neurotoxine agoniste des récepteurs glutamatergiques, était infusée bilatéralement dans l’HbL (0,25 μg/0,25 μl/côté). Les rats du groupe contrôle recevaient des infusions NaCl 0,9%. Les rats de l’expérience d’autostimulation intracérébrale (ASIC) étaient aussi implantés d’une électrode monopolaire dans le mésencéphale postérieur. Un groupe de rats était testé pour leur réponse de locomotion à l’amphétamine (0; 0,5 ou 1 mg/kg, intrapéritonéal), dix jours suivant la lésion de l’HbL. La locomotion était mesurée dans des chambres d’activité, chacune équipée de deux faisceaux parallèles infrarouges. Le jour du test, les rats étaient pesés et placés dans la chambre d’activité puis leur activité locomotrice de base était mesurée pendant une heure. Les rats recevaient ensuite une dose d’amphétamine ou le véhicule (NaCl 0,9%) par voie intrapéritonéale et l’activité locomotrice était mesurée pendant deux heures supplémentaires. Un groupe de rats distinct a été utilisé dans l’expérience d’ASIC. Commençant sept jours suivant la lésion, les rats étaient entraînés à appuyer sur un levier afin de s’autoadministrer des stimulations électriques, au cours de sessions quotidiennes. Nous avons ensuite mesuré chacun des taux de réponses d’une série de stimulations aux fréquences décroissantes. À partir d’une courbe réponses-fréquences, le seuil de récompense était inféré par la fréquence de la stimulation nécessaire pour produire une réponse semi-maximale. Les seuils de récompense étaient stabilisés à un niveau similaire pour l’ensemble des rats. Enfin, l’effet sur la récompense de l’amphétamine était testé aux mêmes doses employées pour l’expérience de locomotion. RÉSULTATS: Une lésion neurotoxique de l’HbL n’a pas altéré les niveaux de base de l’activité locomotrice dans chaque groupe. Cependant, une telle lésion a potentialisé l’effet de locomotion de l’amphétamine (1 mg/kg) pendant la première heure suivant son administration, et une tendance similaire était observable pendant la seconde heure. À l’inverse, nous n’avons observé aucune interaction entre une lésion à l’HbL et l’effet amplificateur sur la récompense de l’amphétamine. CONCLUSION: Nos résultats révèlent une importante contribution fonctionnelle de l’HbL à la locomotion induite par l’activation de la voie mésolimbique dopaminergique avec une dose de 1 mg/kg d’amphétamine. À l’opposé, aucun effet sur la récompense n’a été observé. Ces résultats suggèrent que l’activation psychomotrice et l’amplifiation de la récompense produite par l’amphétamine dépendent de substrats dissociables, chacun étant différentiellement sensible à la modulation provenant de l’HbL.

L’amphétamine intra-habenulaire n’altère pas l’effet de récompense induit par la stimulation électrique du raphé dorsal

La contribution de la neurotransmission dopaminergique dans le noyau accumbens à l’effet de récompense induit par la stimulation électrique du cerveau a été l’objet de plusieurs années de recherche. Cependant, d’autres sites recevant des terminaisons dopaminergiques pourraient contribuer à moduler la récompense dans d’autres régions cérébrales. Parmi elles, on retrouve l’habenula qui reçoit des projections dopaminergiques de l’aire tegmentale ventrale. La contribution de cette voie au phénomène de récompense en général et à l’effet de recompense induit par l’autostimulation intracrânienne est peu connue. Le but de cette recherche était d’étudier la contribution de la dopamine mésohabenulaire à l’effet de recompense induit par la stimulation électrique du raphé dorsal. Des rats ont été implantés d’une bicanule dans l’Hb et d’une électrode dans le raphé dorsal. Le paradigme du déplacement de la courbe a été utilisé pour évaluer les changements dans l’effet de récompense à la suite de l’injection intra-habenulaire d’amphétamine (10-40 μg). À titre de contrôles positifs, des rats ont reçu l’amphétamine dans le core et dans le shell (1-20 μg) du noyau accumbens. Les injections d’amphétamine dans l’habenula n’ont pas changé l’effet de récompense induit par la stimulation électrique. Dans le noyau accumbens, les injections dans le shell et le core provoquent des augmentations dans l’effet de récompense comme il a déjà été démontré. Nos résultats suggèrent que la neurotransmission dopaminergique dans l’habenula latérale ne contribue pas significativement au circuit soutenant l’effet renforçant de la stimulation électrique du cerveau.

Lateral bone density variations in the scoliotic spine

Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) is the most common deformity of the spine, affecting 2-4% of the population. Previous studies have shown that the vertebrae in scoliotic spines undergo abnormal shape changes, however there has been little exploration of how AIS affects bone density distribution within the vertebrae. Existing pre-operative CT scans of 53 female idiopathic scoliosis patients with right-sided main thoracic curves were used to measure the lateral (right to left) bone density profile at mid-height through each vertebral body. This study demonstrated that AIS patients have a marked convex/concave asymmetry in bone density for vertebral levels at or near the apex of the scoliotic curve. To the best of our knowledge, the only previous studies of bone density distribution in AIS are those of Périé et al [1,2], who reported a coronal plane ‘mechanical migration’ of 0.54mm toward the concavity of the scoliotic curve in the lumbar apical vertebrae of 11 scoliosis patients. This is comparable to the value of 0.8mm (4%) in our study, especially since our patients had more severe scoliotic curves. From a bone adaptation perspective, these results suggest that the axial loading on the scoliotic spine is strongly asymmetric.