Zona parafacial

La zona parafacial ( ZP ) es una estructura cerebral ubicada en el tronco encefálico dentro del bulbo raquídeo que se cree que es muy responsable de la regulación del sueño no REM (movimiento ocular no rápido), específicamente para inducir el sueño de ondas lentas . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Es uno de varios núcleos GABAérgicos promotores del sueño en el cerebro, que también incluyen el área preóptica ventrolateral del hipotálamo , el núcleo accumbens (específicamente, las neuronas espinosas medianas de tipo D2 que coexpresan receptores de adenosina A2A ₎ y un núcleo GABAérgico en el hipotálamo lateral que colibera hormona concentradora de melanina . ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Función y ubicación

La zona parafacial promueve el sueño de ondas lentas al inhibir el núcleo parabraquial glutamatérgico (un componente del sistema reticular activador ascendente que media la vigilia y la excitación) mediante la liberación del neurotransmisor inhibidor GABA sobre esas neuronas. ^[¹^]^[²^]

La activación optogenética de las neuronas GABAérgicas PZ induce actividad de ondas lentas corticales y sueño de ondas lentas en animales despiertos. ^{[ 1 ]} En casos de alteración genética de la transmisión GABAérgica desde PZ en ratones, se observó que los ratones pasaban por períodos de vigilia sostenida significativamente más largos. ^{[ 7 ]} También se cree que las neuronas PZ son activas durante el sueño, ya que expresan c-Fos después del sueño pero no después de la vigilia. ^{[ 1 ]}^{[ 8 ]}

The parafacial is located within the medulla oblongata, lateral and dorsal to the facial nerve.^[8] It overlaps with the alpha part of the parvocellular reticular formation (PCRt), which is thought to govern states of consciousness as well as have some control over sleep-wake sensory signals and mechanisms. However, PZ and PCRt activity are believed to be of separate nature.

Inputs

The parafacial zone receives inputs mainly from three areas: the hypothalamus, the midbrain, and the pons and medulla.^[9]

From the hypothalamus, the PZ receives inputs from the hypothalamic area, zona incerta, and the parasubthalamic nucleus; while the zona incerta and parasubthalamic nucleus functions remain largely unknown, several of their functions have been proposed to deal with action selection and limbic-motor integration.

From the midbrain, the PZ receives input from the substantia nigra, pars reticulata, and deep mesencephalic nucleus. These brain structures are believed to deal heavily with movement, as well as reward and unconscious reflex; additionally, the par reticulata especially has been documented to project nearly all GABAergic inhibitory neurons. And from the pons and medulla, the PZ receives input from the intermediate reticular nucleus and medial vestibular nucleus (parvocellular), areas that are thought to be involved in expiration and respiratory rhythm generation.

From the hypothalamus
- Hypothalamic area
- Zona incerta
- Parasubthalamic nucleus
- Substantia nigra
From the midbrain
- Substantia nigra
- Pars reticular
- Mesenphalic nucleus

Outputs

PZ neurons project to the medial parabrachial nucleus,^[1] a wake promoting neuron cluster that is part of the ascending reticular activating system.

Thirty-four various nuclei also share strong reciprocal projections with PZ GABAergic neurons, including various nuclei of the stria terminalis, the lateral hypothalamic area, the substantia nigra, the zona incerta, and the central amygdaloid nucleus.^[9] These strong reciprocal projections suggest feedback control and the ability to regulate specific functions.

Parabrachial nucleus^[1] (part of the ascending reticular activating system)
Stria terminalis
Lateral hypothalamic area
Substantia Nigra
Zona Incerta
Central Amygdaloid Nucleus

References

1 2 3 4 5 6 Anaclet C, Ferrari L, Arrigoni E, Bass CE, Saper CB, Lu J, Fuller PM (septiembre de 2014). "La zona parafacial GABAérgica es un centro promotor del sueño de ondas lentas medular" ( PDF) . Nat. Neurosci . 17 (9): 1217– 1224. doi : 10.1038/nn.3789 . PMC 4214681. PMID 25129078. En el presente estudio mostramos, por primera vez, que la activación de un nodo delimitado de neuronas GABAérgicas ubicado en la PZ medular puede iniciar potentemente SWS y SWA cortical en animales en comportamiento. ... Por ahora, sin embargo , sigue sin estar claro si la PZ está interconectada con otros nodos promotores del sueño y la vigilia más allá del PB promotor de la vigilia. ... La intensidad de la actividad de ondas lentas corticales (SWA: 0,5–4 Hz) durante el sueño de ondas lentas (SWS) también se acepta ampliamente como un indicador fiable de la necesidad de sueño ... En conclusión, en el presente estudio demostramos que todas las manifestaciones poligráficas y neuroconductuales del SWS, incluida la SWA, pueden iniciarse en animales en comportamiento mediante la activación selectiva de un nodo delimitado de neuronas medulares GABAérgicas.
1 2 3 Schwartz MD, Kilduff TS (diciembre de 2015). " La neurobiología del sueño y la vigilia" . The Psychiatric Clinics of North America . 38 (4): 615– 644. doi : 10.1016/j.psc.2015.07.002 . PMC 4660253. PMID 26600100 . Este sistema reticular activador ascendente (ARAS) está compuesto por el tegmento laterodorsal y pedunculopontino colinérgico (LDT/PPT), el locus coeruleus noradrenérgico (LC), los núcleos del rafe serotoninérgicos (5-HT) y el área tegmental ventral dopaminérgica (VTA), la sustancia negra (SN) y las proyecciones de la sustancia gris periacueductal que estimulan la corteza directa e indirectamente a través del tálamo, el hipotálamo y el BF. ^{6, 12-18} Estas poblaciones aminérgicas y catecolaminérgicas tienen numerosas interconexiones y proyecciones paralelas que probablemente imparten redundancia funcional y resiliencia al sistema. ^{6, 13, 19} ... Más recientemente, la zona parafacial medular (PZ) adyacente al nervio facial fue identificada como un centro promotor del sueño sobre la base de estudios anatómicos, electrofisiológicos y quimio- y optogenéticos. ^{23, 24} Las neuronas GABAérgicas PZ inhiben las neuronas glutamatérgicas parabraquiales (PB) que se proyectan al BF, ²⁵ promoviendo así el sueño NREM a expensas de la vigilia y el sueño REM. ... El sueño está regulado por poblaciones GABAérgicas tanto en el área preóptica como en el tronco encefálico; cada vez hay más evidencia que sugiere un papel para las células de la hormona concentradora de melanina del hipotálamo lateral y la zona parafacial del tronco encefálico.
1 2 Brown RE, McKenna JT (junio de 2015). " Convirtiendo lo negativo en positivo: control GABAérgico ascendente de la activación y excitación cortical" . Front. Neurol . 6 : 135. doi : 10.3389/fneur.2015.00135 . PMC 4463930. PMID 26124745. La acción promotora del sueño de las neuronas GABAérgicas ubicadas en el hipotálamo preóptico (6-8) es ahora bien conocida y aceptada (9) . Más recientemente, se han identificado otros grupos de neuronas GABAérgicas promotoras del sueño en el hipotálamo lateral (neuronas de la hormona concentradora de melanina) y el tronco encefálico [zona parafacial; (10)].
1 2 Cherasse Y, Urade Y (noviembre de 2017). " El zinc dietético actúa como modulador del sueño" . International Journal of Molecular Sciences. 18 (11): 2334. doi: 10.3390/ijms18112334. PMC 5713303. PMID 29113075. Más recientemente , el laboratorio de Fuller también descubrió que el sueño puede promoverse mediante la activación de una población de neuronas gamma-aminobutíricas (GABAérgicas) ubicadas en la zona parafacial [11,12], mientras que el papel de las neuronas GABAérgicas que expresan A2AR del núcleo accumbens [13] y el cuerpo estriado acaba de ser revelado [14,15].
↑ Oishi Y, Xu Q, Wang L, Zhang BJ, Takahashi K, Takata Y, Luo YJ, Cherasse Y, Schiffmann SN, de Kerchove d'Exaerde A, Urade Y, Qu WM, Huang ZL, Lazarus M (septiembre de 2017). "El sueño de ondas lentas está controlado por un subconjunto de neuronas centrales del núcleo accumbens en ratones" . Nature Communications . 8 (1): 734. Bibcode : 2017NatCo...8..734O . doi : 10.1038/s41467-017-00781-4 . PMC 5622037. PMID 28963505 . Aquí demostramos que la activación quimiogenética u optogenética de las neuronas de la vía indirecta que expresan el receptor de adenosina excitatorio A2A en la región central del núcleo accumbens induce fuertemente el sueño de ondas lentas. La inhibición quimiogenética de las neuronas de la vía indirecta del núcleo accumbens impide la inducción del sueño, pero no afecta el rebote homeostático del sueño.
^ Yuan XS, Wang L, Dong H, Qu WM, Yang SR, Cherasse Y, Lazarus M, Schiffmann SN, d'Exaerde AK, Li RX, Huang ZL (octubre de 2017). "Las neuronas receptoras de adenosina A2A del cuerpo estriatal controlan el sueño del período activo a través de las neuronas de parvalbúmina en el globo pálido externo" . eVida . 6e29055 . doi : 10.7554/eLife.29055 . PMC 5655138 . PMID 29022877 .
↑ Borbély, Alexander A.; Achermann, Peter (2005), "Homeostasis del sueño y modelos de regulación del sueño" (PDF) , Principios y práctica de la medicina del sueño , Elsevier, págs. 405–417 , doi : 10.1016/b0-72-160797-7/50040-9 , ISBN 978-0-7216-0797-9
1 2 Anaclet, C.; Lin, J.-S.; Vetrivelan, R.; Krenzer, M.; Vong, L.; Fuller, PM; Lu, J. (2012-12-12). "Identificación y caracterización de un grupo de células activas durante el sueño en el tronco encefálico medular rostral" . Journal of Neuroscience . 32 (50): 17970– 17976. doi : 10.1523/jneurosci.0620-12.2012 . ISSN 0270-6474 . PMC 3564016. PMID 23238713 .
^ Su , Yun-Ting; Gu, Meng-Yang; Chu, Xi; Feng, Xiang; Yu, Yan-Qin (20 de marzo de 2018). "Mapeo de todo el cerebro de entradas directas y proyecciones axonales de las neuronas GABAérgicas en la zona parafacial" . Boletín de Neurociencia . 34 (3): 485– 496. doi : 10.1007/s12264-018-0216-8 . ISSN 1673-7067 . PMC 5960452 . PMID 29557546 .

[PZ_primary_source-1] 1 2 3 4 5 6 Anaclet C, Ferrari L, Arrigoni E, Bass CE, Saper CB, Lu J, Fuller PM (septiembre de 2014). "La zona parafacial GABAérgica es un centro promotor del sueño de ondas lentas medular" ( PDF) . Nat. Neurosci . 17 (9): 1217– 1224. doi : 10.1038/nn.3789 . PMC 4214681. PMID 25129078. En el presente estudio mostramos, por primera vez, que la activación de un nodo delimitado de neuronas GABAérgicas ubicado en la PZ medular puede iniciar potentemente SWS y SWA cortical en animales en comportamiento. ... Por ahora, sin embargo , sigue sin estar claro si la PZ está interconectada con otros nodos promotores del sueño y la vigilia más allá del PB promotor de la vigilia. ... La intensidad de la actividad de ondas lentas corticales (SWA: 0,5–4 Hz) durante el sueño de ondas lentas (SWS) también se acepta ampliamente como un indicador fiable de la necesidad de sueño ... En conclusión, en el presente estudio demostramos que todas las manifestaciones poligráficas y neuroconductuales del SWS, incluida la SWA, pueden iniciarse en animales en comportamiento mediante la activación selectiva de un nodo delimitado de neuronas medulares GABAérgicas.

[ARAS,_sleep,_and_the_parafacial_zone_review-2] 1 2 3 Schwartz MD, Kilduff TS (diciembre de 2015). " La neurobiología del sueño y la vigilia" . The Psychiatric Clinics of North America . 38 (4): 615– 644. doi : 10.1016/j.psc.2015.07.002 . PMC 4660253. PMID 26600100 . Este sistema reticular activador ascendente (ARAS) está compuesto por el tegmento laterodorsal y pedunculopontino colinérgico (LDT/PPT), el locus coeruleus noradrenérgico (LC), los núcleos del rafe serotoninérgicos (5-HT) y el área tegmental ventral dopaminérgica (VTA), la sustancia negra (SN) y las proyecciones de la sustancia gris periacueductal que estimulan la corteza directa e indirectamente a través del tálamo, el hipotálamo y el BF. ^{6, 12-18} Estas poblaciones aminérgicas y catecolaminérgicas tienen numerosas interconexiones y proyecciones paralelas que probablemente imparten redundancia funcional y resiliencia al sistema. ^{6, 13, 19} ... Más recientemente, la zona parafacial medular (PZ) adyacente al nervio facial fue identificada como un centro promotor del sueño sobre la base de estudios anatómicos, electrofisiológicos y quimio- y optogenéticos. ^{23, 24} Las neuronas GABAérgicas PZ inhiben las neuronas glutamatérgicas parabraquiales (PB) que se proyectan al BF, ²⁵ promoviendo así el sueño NREM a expensas de la vigilia y el sueño REM. ... El sueño está regulado por poblaciones GABAérgicas tanto en el área preóptica como en el tronco encefálico; cada vez hay más evidencia que sugiere un papel para las células de la hormona concentradora de melanina del hipotálamo lateral y la zona parafacial del tronco encefálico.

[GABAergic_neurons_review-3] 1 2 Brown RE, McKenna JT (junio de 2015). " Convirtiendo lo negativo en positivo: control GABAérgico ascendente de la activación y excitación cortical" . Front. Neurol . 6 : 135. doi : 10.3389/fneur.2015.00135 . PMC 4463930. PMID 26124745. La acción promotora del sueño de las neuronas GABAérgicas ubicadas en el hipotálamo preóptico (6-8) es ahora bien conocida y aceptada (9) . Más recientemente, se han identificado otros grupos de neuronas GABAérgicas promotoras del sueño en el hipotálamo lateral (neuronas de la hormona concentradora de melanina) y el tronco encefálico [zona parafacial; (10)].

[Zinc_&_sleep_2017_review-4] 1 2 Cherasse Y, Urade Y (noviembre de 2017). " El zinc dietético actúa como modulador del sueño" . International Journal of Molecular Sciences. 18 (11): 2334. doi: 10.3390/ijms18112334. PMC 5713303. PMID 29113075. Más recientemente , el laboratorio de Fuller también descubrió que el sueño puede promoverse mediante la activación de una población de neuronas gamma-aminobutíricas (GABAérgicas) ubicadas en la zona parafacial [11,12], mientras que el papel de las neuronas GABAérgicas que expresan A2AR del núcleo accumbens [13] y el cuerpo estriado acaba de ser revelado [14,15].

[Slow-wave_sleep_and_NAcc_core_A2AR_neurons_-_Sept_2017_primary_source-5] Oishi Y, Xu Q, Wang L, Zhang BJ, Takahashi K, Takata Y, Luo YJ, Cherasse Y, Schiffmann SN, de Kerchove d'Exaerde A, Urade Y, Qu WM, Huang ZL, Lazarus M (septiembre de 2017). "El sueño de ondas lentas está controlado por un subconjunto de neuronas centrales del núcleo accumbens en ratones" . Nature Communications . 8 (1): 734. Bibcode : 2017NatCo...8..734O . doi : 10.1038/s41467-017-00781-4 . PMC 5622037. PMID 28963505 . Aquí demostramos que la activación quimiogenética u optogenética de las neuronas de la vía indirecta que expresan el receptor de adenosina excitatorio A2A en la región central del núcleo accumbens induce fuertemente el sueño de ondas lentas. La inhibición quimiogenética de las neuronas de la vía indirecta del núcleo accumbens impide la inducción del sueño, pero no afecta el rebote homeostático del sueño.

[Striatal_A2AR_neurons_and_sleep_-_Oct_2017_primary_source-6] Yuan XS, Wang L, Dong H, Qu WM, Yang SR, Cherasse Y, Lazarus M, Schiffmann SN, d'Exaerde AK, Li RX, Huang ZL (octubre de 2017). "Las neuronas receptoras de adenosina A2A del cuerpo estriatal controlan el sueño del período activo a través de las neuronas de parvalbúmina en el globo pálido externo" . eVida . 6e29055 . doi : 10.7554/eLife.29055 . PMC 5655138 . PMID 29022877 .

[7] Borbély, Alexander A.; Achermann, Peter (2005), "Homeostasis del sueño y modelos de regulación del sueño" (PDF) , Principios y práctica de la medicina del sueño , Elsevier, págs. 405–417 , doi : 10.1016/b0-72-160797-7/50040-9 , ISBN 978-0-7216-0797-9

[:1-8] 1 2 Anaclet, C.; Lin, J.-S.; Vetrivelan, R.; Krenzer, M.; Vong, L.; Fuller, PM; Lu, J. (2012-12-12). "Identificación y caracterización de un grupo de células activas durante el sueño en el tronco encefálico medular rostral" . Journal of Neuroscience . 32 (50): 17970– 17976. doi : 10.1523/jneurosci.0620-12.2012 . ISSN 0270-6474 . PMC 3564016. PMID 23238713 .

[:0-9] Su , Yun-Ting; Gu, Meng-Yang; Chu, Xi; Feng, Xiang; Yu, Yan-Qin (20 de marzo de 2018). "Mapeo de todo el cerebro de entradas directas y proyecciones axonales de las neuronas GABAérgicas en la zona parafacial" . Boletín de Neurociencia . 34 (3): 485– 496. doi : 10.1007/s12264-018-0216-8 . ISSN 1673-7067 . PMC 5960452 . PMID 29557546 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]