Hjärnstammens retikulära bildning (RF) representerar den arkaiska kärnan i de vägar som förbinder ryggmärgen och encefalon. Det underhåller autonoma, motoriska, sensoriska, beteendemässiga, kognitiva och humörrelaterade funktioner. Dess aktivitet modulerar i stor utsträckning kortikal excitabilitet, både under fysiologiska förhållanden (dvs sömnväckningscykel och upphetsning) och vid sjukdomar (dvs epilepsier). En sådan stor variation av effekter uppstår från den långa förloppet och den kraftiga axonala förgreningen av isodendritiska retikulära nervceller, vilket gör att det neuronala meddelandet kan färdas mot hela hjärnbarken och nedströms till ryggmärgen. Å andra sidan tillåter den isodendritiska arkitekturen med en monoplanar förgrening de flesta RF-nervceller att täcka ungefär hälften av hjärnstammen och hindras av stigande och fallande vägar. Parallellt sker ett sådant generaliserat inflytande på CNS-aktivitet i kombination med högt fokuserade uppgifter, såsom de som är involverade i samordningen av blicken.

Således omfattar denna speciella fråga nödvändigtvis en så mångfacetterad karaktär av RF. Faktum är att integrationen av flera aktiviteter i hjärnstammens retikulära kretsar kan förklara varför förändringar av var och en av dessa domäner kan påverka den emotionella sfären, vilket banar väg för begreppet emotionell hjärnstam (Venkatraman et al.). Denna hjärnstamregion undersöktes i banbrytande elektrofysiologiska studier utförda av Moruzzi och Magoun (1949), som först visade en avgörande roll för detta breda område för att aktivera och avaktivera kortikal EEG bakgrundsamplitud och frekvens. Intressant nog visade de att det finns en direkt diffus anslutning av olika nivåer av RF (allt från medulla till mellanhjärnan) med hela cortex. Vid den tiden ignorerades emellertid de anatomiska substraten som var ansvariga för sådana effekter och till och med den systematiska definitionen av RF som ett komplex av specifika kärnor var fortfarande att definiera. Dessutom upptäcktes också de neurokemiska substraten som är ansvariga för sådana effekter. Under de följande decennierna utgör de viktigaste nervcellerna olika områden av RF; och deras neuro- och samsändarmedlare har karaktäriserats. Ändå behöver vissa biokemiska och neuroanatomiska egenskaper hos specifika RF-nervceller fortfarande definieras bättre, i olika arter, inklusive människor. Därför är ett bidrag från föreliggande nummer helt dedikerat till en systematisk analys av alla katekolamininnehållande kärnor inom RF-musen (Bucci et al.). Denna artikel, samtidigt som den bekräftar klassiska morfologiska studier av RF: s isodendritiska kärna (Brodal, 1957; Ramón-Moliner och Nauta, 1966), kastar nytt ljus över några tidigare odefinierade retikulära nervceller. I själva verket visade denna studie att vissa nervceller som ligger i området postrema verkligen är katekolaminceller, placerade kontinuerligt och nedströms A2-området (Area Cinerea).

Den höga anslutningen hos retikulära kärnor kan förklara varför en mängd olika olik sensorisk information (dvs visceral, trigemininal och vestibulär) kan påverka kognitiva funktioner genom stigande retikulära nervceller, avseende katekolamin-kärnan Locus Coeruleus (LC) (De Cicco et al.). Konsekvent inkluderar denna fråga en originalutredning om hur proprioceptiva trigeminusavledare kan påverka uppmärksamhet och upphetsning via en tät neuroanatomisk interaktion mellan den proprioceptiva trigeminus mesencefaliska kärnan och LC (Tramonti Fantozzi et al.). LC: s specifika roll för att upprätthålla kognitiva funktioner underbyggs av dess diffusa förgrening (Brodal, 1957, 1981) och noradrenalinvolymöverföring (Fuxe et al., 1988, 2015; Agnati et al., 1995; Agnati and Fuxe, 2000) som ger utbredda extrasynaptiska parakrineffekter. På detta sätt kan LC, förutom ett monosynaptiskt inflytande på kortikala nervceller, också påverka den neurovaskulära enheten (Giorgi et al.; Petit och Magistretti, 2016; Iadecola, 2017). Det är väl känt att LC-aktivitet utövar en kraftfull modulering av astrocyter, pericyter och mikroglia (Heneka et al., 2010; O ”Donnell et al., 2012; Iravani et al., 2014). Dessa extraneuronala effekter kan förklara rollen för mikroglial fagocytos i sömnstörningar (Nadjar et al.). Gliaceller är också kritiska för att frigöra cytokiner och kemokines budbärare med både proinflammatoriska och neuroprotektiva åtgärder. Detta kan leda till en endogen neuroprotektiv effekt medierad av P27R-receptorer, vilket visas av Lim et al.

Inom detta ramverk betonar Giorgi et al. LC: s roll för att modulera den neurovaskulära enheten som en möjlig mekanism som motverkar neurodegeneration vid Alzheimers sjukdom.Detta kan lägga till nya cell-till-cell-baserade patogena effekter där felveckade proteiner kan spridas monosynaptiskt från retikulära axoner till kortikala neuroner, enligt ett prionliknande mönster (Giorgi et al.).

För Exempelvis kan specifika mönster av neuronal förlust som påverkar katekolamininnehållande retikulära kärnor producera en konstellation av fenotyper vid Parkinsons sjukdom (PD). I själva verket, beroende på vilken retikulär kärna som påverkas, kan en mängd både motoriska och icke-motoriska (autonoma, sömn- och humörrelaterade, beteendemässiga och kognitiva) symtom uppstå. Detta gäller mestadels icke-motoriska symtom, som tycks ligga till grund för olika PD-undertyper, var och en på grund av ett specifikt mönster av hjärnstammen (Gambardella et al.). Ofta sammanfaller starten av PD, istället för att bestå av motoriska störningar, med autonoma förändringar och smärta. I detta avseende granskades RF: s roll för att driva smärtsamma stimuli och kontrollera smärtrelaterade kretsar av Martins och Tavares. Dessa författare centrerade smärtkontroll av hjärnstammen i en retikulär slinga, som inkluderar periaqueductal grå, rostro-ventro-medial medulla och ventro-lateral medulla (Martins och Tavares).

Hjärnstammens RF-nyckelroll förmedling av de aktiviteter som är relevanta för artöverlevnad, såsom smärta och belöning, sätter marken för dessa hjärnregioner som föredragna mål för missbruksdroger som rapporterats av Ferrucci et al. I synnerhet, medan det mesta av litteraturen om effekterna av amfetamin har fokuserat på deras effekter på dopaminerga nervceller, finns det flera rapporter som indikerar en nyckelroll för effekterna av amfetamin på LC vid förmedling av många av deras beteendeeffekter, inklusive belöning. Dessutom indikerar intressanta data att interaktionen mellan RF-kolinerga neuroner (Ch5 och Ch6) med DA-nervceller i hjärnan kan vara avgörande för hyperlocomotion inducerad av amfetaminer (Ferrucci et al.).

Hittills har RF har huvudsakligen betraktats som en arkaisk samling av stigande och fallande system och sammankopplade kärnor, som bara spelar en grov och förfäderlig roll vid sammanflätning av olika CNS-områden. Ändå fungerar specifika kärnor i RF som premotoriska centra, involverade i finjustering av blicken, både längs vertikalt och horisontellt plan. Denna senare funktion undersöktes av Wang et al. som definierade den centrala mesencephalic retikulära bildningen som en ledning för de kollikulära sackadiska signalerna i den horisontella blicken (Wang et al.).

Alla dessa funktioner täcks av specifika bidrag från forskningsämnet, som erbjuder en uppdaterad för att definiera de anatomiska korrelaten mellan de flera och sammankopplade rollerna som hjärnstammens retikulära bildning spelar i hälsa och sjukdom. bidrag till arbetet och godkände det för publicering.

Finansiering

Denna forskningsaktivitet finansieras också av den italienska ministero della Salute, Ricerca Corrente 2019.

Uttalande av intressekonflikter

Författarna förklarar att forskningen utfördes i avsaknad av kommersiella eller ekonomiska relationer som kan tolkas som en potentiell intressekonflikt.