下丘脑光依赖性活动的区域异质性及其对SCN主导昼夜节律调控模型的挑战

《BMC Biology》：Parallel retinal and circadian signalling channels organise mouse hypothalamic activity

　　

摘要

背景

哺乳动物的生理功能表现出明显的昼夜变化，传统上认为这一过程受位于视交叉上核（SCN）的主要生物钟的调控。视网膜信号使SCN输出产生稳健的昼夜节律，通常认为其作用是抑制下丘脑效应位点在白天的活动，从而调控生理状态。视网膜投射同时存在于这些下丘脑靶点中，也可能允许更直接的光依赖性活动增强，但此类投射的影响及其与SCN来源信号的协同方式仍有待探索。

结果

我们采用电刺激与视觉刺激的组合、活体和离体多电极记录、c-Fos定位以及其他神经解剖学方法，评估昼夜节律和视网膜对下丘脑活动的影响。我们发现，中线下丘脑中存在多种细胞群体，它们接受源自SCN的抑制性响应和/或源自视网膜的兴奋性响应，并在离体条件下表现出不同的昼夜节律活动模式。这些特性与活体内以黑视素为主导的视觉响应以及下丘脑视网膜投射的分布相吻合。相应地，c-Fos定位揭示了下丘脑中由昼夜节律信号、光信号或两类信号共同主导的离散亚区。

结论

综合而言，我们的数据证实了前中线下丘脑中存在范围出人意料地广泛的依赖光的活动，这挑战了以SCN为主导的每日生理调控模型，并揭示了环境光产生适应性及干扰性效应的潜在新基质。