SUMMARY: The hypothalamic peptide orexin has a prominent role in arousal-related processes. Parvalbumin (PV) positive neurons, as one of the most important subtypes of γ-aminobutyric acid (GABA) interneurons, which also participate in sleep-wake regulation. To broaden the understanding of the neural control and connection between these two types of neurons in the sleep associated nuclei, a double-label immunohistochemical method was used to investigate the overlap between PV immunopositive distributions and projections of orexin neurons in mouse brain. In the basal forebrain, overlap was observed in the nucleus accumbens shell (AcbSh), the nucleus of the horizontal limb of the diagonal band (HDB), magnocellular preoptic nucleus (MCPO), substantia innominata (SI), but avoided the nucleus accumbens core (AcbC). In the diencephalon, this dual innervation extended in the direction near the edge of the 3rd ventricle (3V) to the ventrolateral preoptic nucleus (VLPO), although the density of PV neurons there was somewhat lighter. Orexin immunoreactive neurons in several lateral hypothalamic areas (LH) were embedded within dense clusters of PV processes when the buttons of orexin were in obvious contact with PV immunoreactivity. In the remainder of hypothalamus, mainly including the ventral tuberomammillary nucleus (VTM), there were few fine orexin fibers and buttons contact with PV soma. Intermingled orexin and PV immunoreactivity were observed in the ventral tegmental area (VTA), and sparse overlap was observed in the ventrolateral periaqueductal gray (VLPAG) and laterodorsal tegmental nucleus (LDT) in the brainstem. Thus, these two different types of neurons, originating in different parts of the brain, together target several brain regions and brainstem monoaminergic nuclei involved in the roles of motivation, stress, locomotion, especially in the regulation of sleep.
RESUMEN: El péptido hipotalámico orexina tiene un papel destacado en los procesos relacionados con la excitación. Neuronas positivas para parvalbúmina (PV), como uno de los subtipos más importantes de interneuronas de ácido g-aminobutírico (GABA), que también participan en la regulación del sueño-vigilia. Para ampliar la comprensión del control neuronal y la conexión entre estos dos tipos de neuronas en los núcleos asociados al sueño, se utilizó un método inmunohistoquímico de doble marcado para investigar la superposición entre las distribuciones inmunopositivas de PV y las proyecciones de las neuronas de orexina en el cerebro de un ratón. En el prosencéfalo basal, se observó superposición en la capa del núcleo accumbens (AcbSh), el núcleo de la rama horizontal de la banda diagonal (HDB), el núcleo preóptico magnocelular (MCPO), la sustancia innominada (SI), pero se evitó el núcleo del núcleo accumbens. (AcbC). En el diencéfalo, esta inervación dual se extendía en dirección cercana al margen del tercer ventrículo (3V) hasta el núcleo preóptico ventrolateral (VLPO), aunque la densidad de neuronas PV allí era algo más ligera. Las neuronas inmunorreactivas de orexina en varias áreas hipotalámicas laterales (LH) estaban incrustadas dentro de densos grupos de procesos PV cuando los botones de orexina estaban en contacto obvio con la inmunorreactividad de PV. En el resto del hipotálamo, incluido principalmente el núcleo tuberomamilar ventral (VTM), había pocas fibras finas de orexina y botones en contacto con el soma PV. Se observó inmunorreactividad de orexina y PV entremezcladas en el área tegmental ventral (VTA), y se observó una escasa superposición en el núcleo gris periacueductal ventrolateral (VLPAG) y el núcleo tegmental laterodorsal (LDT) en el tronco encefálico. Así, estos dos tipos diferentes de neuronas, que se originan en diferentes partes del cerebro, se dirigen juntas a varias regiones del cerebro y a núcleos monoaminérgicos del tronco encefálico implicados en las funciones de motivación, estrés, locomoción y especialmente en la regulación del sueño.