The Role of the Rostromedial Tegmental Nucleus (RMTg) in Modulating NREM Sleep and Anesthetic-Induced Unconsciousness

项目概要/摘要 诱导和维持麻醉剂诱导的无意识的神经回路仍然是不完全的 明白考虑到麻醉和睡眠都是可逆的无意识的形式， 研究了大脑中的睡眠回路是否调节麻醉剂引起的无意识。 然而，在这方面， 视前区包含大脑中的主要睡眠中心，对视前区的研究并不能解释睡眠的所有方面。 麻醉剂引起的无意识，导致研究人员寻找新的大脑回路。 一种新发现 中脑核，头内侧被盖核（RMTg），将主要的GABA能投射发送到腹侧 被盖区（VTA）。 改变腹侧被盖区多巴胺能神经元的活性， 诱导从连续吸入麻醉中苏醒，表明中脑回路在调节 麻醉剂引起的昏迷。到目前为止，只有一篇论文开始研究RMTg在睡眠中的作用， 目前还没有论文研究它在麻醉中的作用。本提案将填补这一空白，并提供新的信息 中脑核可以调节不同的意识状态。 这个问题的核心假设是 一个新的研究建议是，改变GABA能RMTg神经元的活性将影响大脑对 麻醉剂我们将使用转基因大鼠表达设计受体专门激活的设计药物 （DREADD）特异性激活或抑制RMTg的GABA能神经元。目标1将调查影响 通过脑电图记录来改变RMTg在NREM睡眠中的活动。 目标2将使用 啮齿动物行为测定和体内EEG和局部场电位（LFP）记录，以确定 RMTg的活性影响麻醉敏感性。该提案的结果将体现一种新的 可能调节大脑中可逆无意识的回路。 了解涉及的新电路 调节不同的意识状态将产生新的知识，有助于开发新的治疗方法。 用于各种意识障碍，包括神经性睡眠障碍和轻微意识障碍 患者 了解产生麻醉的神经回路也可以帮助科学家设计 更具体的麻醉剂，对呼吸系统等系统的生理副作用更少， 心血管系统

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT  The neural  circuits that  induce and  maintain  anesthetic-­induced  unconsciousness  remain  incompletely  understood. Given that anesthesia and sleep are both forms of reversible unconsciousness, anesthesia research  has  investigated  whether  sleep  circuits  in  the  brain  regulate  anesthetic-­induced  unconsciousness.  However,  studies  of  the  preoptic  area,  which  contains  the  main  sleep  centers  in  the  brain,  do  not  explain  all  aspects  of  anesthetic-­induced  unconsciousness,  leading  researchers  to  look  for  new  brain  circuits.  A  newly  discovered  midbrain nucleus, the rostromedial tegmental nucleus (RMTg), sends major GABAergic projections to the ventral  tegmental area  (VTA).  Altering  the activity  of dopaminergic neurons  in  the VTA  has  been previously  shown  to  induce  emergence  from  continuous  inhaled  anesthesia,  suggesting  a  role  of  midbrain  circuits  in  regulating  anesthetic-­induced unconsciousness. To date, only one paper has begun studying the role of the RMTg in sleep,  and no papers have yet looked at its role in anesthesia. This proposal will fill this gap and provide new information  about  a  midbrain  nucleus  that  may  regulate  different  states  of  consciousness.  The  central  hypothesis  of  this  proposal  is  that  altering  the  activity  of  the  GABAergic  RMTg  neurons  will  impact  the  brain’s  sensitivity  to  anesthetics. We will use transgenic rats expressing Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs  (DREADDs) to specifically activate or inhibit GABAergic neurons of the RMTg. Aim 1 will investigate the impact  of  altering  the  RMTg’s  activity  on  NREM  sleep  using  electroencephalogram  (EEG)  recordings.  Aim  2  will  use  rodent behavioral assays  and  in  vivo EEG  and  local  field  potential  (LFP)  recordings  to determine  the extent  to  which the RMTg’s activity influences anesthetic sensitivity. The results from this proposal will characterize a new  circuit  that  may  modulate  reversible  unconsciousness  in  the  brain.  Understanding  novel  circuits  involved  in  regulating different states of consciousness will generate new knowledge that could help develop new treatments  for  various  disorders  of  consciousness,  including  neurological  sleep  disorders  and  minimally  consciousness  patients.  Understanding  the  neural  circuits  involved  in  producing  anesthesia  could  also  help  scientists  design  more  specific  anesthetics  that  have  fewer  physiological  side  effects  on  systems  like  the  respiratory  and  cardiovascular systems.