La zona parafacial ( ZP ) es una estructura cerebral ubicada en el tronco encefálico dentro del bulbo raquídeo que se cree que es en gran medida responsable de la regulación del sueño sin movimientos oculares rápidos (no REM), específicamente de 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 del núcleo accumbens (específicamente, las neuronas espinosas medianas del tipo D2 que coexpresan receptores de adenosina A 2A ) y un núcleo GABAérgico en el hipotálamo lateral que colibera hormona concentradora de melanina . [2] [3] [4] [5] [6]
La zona parafacial promueve el sueño de ondas lentas al inhibir el núcleo parabranquial glutamatérgico (un componente del sistema de activación reticular ascendente que media la vigilia y el despertar) a través de la liberación del neurotransmisor inhibidor GABA en esas neuronas. [1] [2]
La activación optogenética de las neuronas PZ GABAérgicas induce actividad cortical de ondas lentas y sueño de ondas lentas en animales despiertos. [1] En casos de alteración genética de la transmisión GABAérgica de 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]
La parafacial se encuentra dentro del bulbo raquídeo , lateral y dorsal al nervio facial . [8] Se superpone con la parte alfa de la formación reticular parvocelular (PCRt), que se cree que rige los estados de conciencia y tiene cierto control sobre las señales y mecanismos sensoriales del sueño-vigilia. Sin embargo, se cree que la actividad de PZ y PCRt son de naturaleza separada.
La zona parafacial recibe información principalmente de tres áreas: el hipotálamo , el mesencéfalo y el puente y el bulbo raquídeo. [9]
Desde el hipotálamo, la PZ recibe entradas del área hipotalámica , zona incerta y el núcleo parasubtalámico ; aunque las funciones de la zona incerta y del núcleo parasubtalámico siguen siendo en gran medida desconocidas, se ha propuesto que varias de sus funciones tienen que ver con la selección de acciones y la integración límbico-motora.
Desde el mesencéfalo, la PZ recibe información de la sustancia negra , la pars reticulata y el núcleo mesencefálico profundo . Se cree que estas estructuras cerebrales se ocupan en gran medida del movimiento, así como de la recompensa y los reflejos inconscientes; además, se ha documentado que la pars reticulata en particular proyecta casi todas las neuronas inhibidoras GABAérgicas. Y desde la protuberancia y el bulbo raquídeo, la PZ recibe información del núcleo reticular intermedio y del núcleo vestibular medial (parvocelular), áreas que se cree que están involucradas en la generación del ritmo respiratorio y de la espiración.
Las neuronas PZ se proyectan al núcleo parabranquial medial , [1] un grupo de neuronas que promueven la vigilia y que forma parte del sistema activador reticular ascendente .
Treinta y cuatro núcleos diferentes también comparten fuertes proyecciones recíprocas con las neuronas GABAérgicas PZ, incluidos varios núcleos de la estría terminal, el área hipotalámica lateral, la sustancia negra, la zona incerta y el núcleo amigdaloide central. [9] Estas fuertes proyecciones recíprocas sugieren un control de retroalimentación y la capacidad de regular funciones específicas.
el presente estudio demostramos, por primera vez, que la activación de un nodo delimitado de neuronas GABAérgicas ubicado en la PZ medular puede iniciar de forma potente 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 SWS también se acepta ampliamente como un indicador confiable 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.
Este sistema de activación reticular 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 (VTA) dopaminérgica, la sustancia negra (SN) y las proyecciones grises periacueductales 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 se identificó como un centro promotor del sueño sobre la base de estudios anatómicos, electrofisiológicos y quimio y optogenéticos.
23, 24
Las neuronas PZ GABAérgicas inhiben las neuronas parabraquiales (PB) glutamatérgicas que se proyectan al BF,
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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.
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)].
Más recientemente, el laboratorio de Fuller también descubrió que el sueño puede ser promovido por la activación de una población de neuronas ácido gamma-aminobutírico-érgicas (GABAérgicas) ubicadas en la zona parafacial [11,12], mientras que el papel de las neuronas que expresan A2AR GABAérgicas del núcleo accumbens [13] y el cuerpo estriado acaba de ser revelado [14,15].
En este trabajo, demostramos que la activación quimiogenética u optogenética de las neuronas de la vía indirecta que expresan el receptor excitatorio de adenosina A2A en la región central del NAc induce fuertemente el sueño de ondas lentas. La inhibición quimiogenética de las neuronas de la vía indirecta del NAc previene la inducción del sueño, pero no afecta el rebote homeostático del sueño.