正中視索前核

正中視床前核は、前視床下部の視床前野の他の 3 つの核の背側に位置しています。視床下部は、神経系の主な感覚中継ステーションである視床の真下に位置し、海馬や扁桃体などの構造も含む大脳辺縁系の一部であると考えられています。視床下部は体の恒常性の維持に大きく関与しており、正中視床前核も例外ではなく、血液成分、体温、非レム睡眠の調節に寄与しています。

正中視索前核は、浸透圧調節、体温調節、睡眠恒常性の 3 つの主要領域に深く関与しています。各領域には多くの機能があります。正中視索前核が浸透圧調節で果たす役割は、体液と塩分のバランスを含む血液の組成と量にあり、行動から内分泌まで幅広い反応を生み出します。体温調節には、感染に対する反応と皮膚が寒冷にさらされたときの深部体温の低下に対する反応の両方が含まれ、どちらの反応でも正中視索前核は感覚入力と調節出力の重要な媒介として関与しています。睡眠恒常性は、睡眠の開始と維持の両方に関与しています。

正中視索前核は、脳の多くの領域に興奮性および抑制性の投射をしている。^[1] GABA作動性投射を介して、熱産生の刺激に関与する脳領域に抑制的な影響を及ぼすほか、睡眠を誘発するために覚醒活動領域にも影響を及ぼす。この領域にエタノール、トリアゾラム、プロポフォールを微量注入するとげっ歯類で睡眠が誘発されることから、この核が睡眠に対する薬理学的効果に関与していることが示唆される。グルタミン酸作動性およびノルアドレナリン作動性、およびその他の神経伝達物質は、脳の他の領域に興奮性の影響を及ぼす。正中視索前核は、血液量の増加に反応して心臓から心房性ナトリウム利尿ペプチドが放出されるなど、心血管系の調節に深く関与している。また、感染に対する発熱反応の制御や渇きの刺激などの機能にも関与している。正中視床前核の接続性と解剖学的位置により、この核は感覚と調節情報の中継ステーションと媒介の両方の役割を果たし、恒常性を維持するための神経、内分泌、行動の反応を生み出します。

正中視床下部の視索前野に位置する正中視索前核は、前腹側の第三脳室と終板の正中線の重要な部分を形成し、恒常性調節の多くの側面で重要な役割を果たす解剖学的位置を占めています。この領域は、心血管、血圧、血液組成の調節に重要であり、血液脳関門の外側にある脳弓下器官（SFO）と終板血管器官（VOLT）からの入力を受け取り、血液浸透圧や心房性ナトリウム利尿ペプチド（ANP）などの内分泌シグナルのレベルに関する情報を中継します。 ^[2]

正中視床下部核は、視床下部の腹外側部視索前野（VLPO）^[1]などの他の領域や脳幹の領域との接続性により、恒常性の他の側面にも関与しています。これらには、睡眠覚醒行動、渇きや飲水行動、体温調節が含まれます。視索前野の平行経路は、体温と発熱反応の調節に関与しています。1つの経路は正中視索前核に由来し、もう1つは背外側部視索前野（DLPO）に由来します。どちらも、皮膚の寒さやプロスタグランジンE2に反応して褐色脂肪組織（BAT）を介して非ふるえ熱産生を活性化する脳幹の領域を抑制します。^[3]

哺乳類は、視交叉上核（SCN）の健全性に依存する体温（Tb）の概日リズムを持っていることが知られています。しかし、断食は安静時のTbにも影響を及ぼし、このプロセスにはSCNの存在が不可欠です。SCNだけでなく弓状核（ARC）も、体温調節正中視索前核（MnPO）への求心性神経を介してTb設定に関与しています。SCNからのバソプレシン放出は、光開始直前に体温を低下させるのに対し、特に暗期の終わりにαメラノサイト刺激ホルモンが放出され、体温を高く維持することが知られています。^[4]両方のペプチドは、視床下部の背内側核や背縫線核などの体温調節核を介して褐色脂肪組織の活動に反対の効果をもたらします。体温を適切に調節するには、視床下部における概日リズムと代謝シグナルの調整が不可欠です。体内時計から放出される神経ペプチドと、弓状核などの代謝感覚器官から放出される神経ペプチドのバランスが、体温を適切に調節するために不可欠です。これらの観察結果は、体温調節に関連する生理学的プロセスの一貫した配置を生み出すには、体内時計と代謝機能に関与する脳領域が相互作用する必要があることを示しています。^[4]

体温調節に関わる神経活性化メカニズムは、ほとんど解明されていません。交感神経経路は熱産生の増加と熱損失の減少に関与しており、前頭延髄縫線核（RMR）のニューロンによって活性化されることが知られています。 ^[3]これらのニューロンは、寒冷暴露と誘発発熱の両方において体温上昇に重要な役割を果たしていることが、これらの条件に暴露される前の過分極が反応として体温上昇を抑制するという観察から特定されました。

正中視床前核から RMR への入力はGABA 作動性であるため、本質的に抑制性である。正中視床前核の病変は発熱反応を減少させるが、これは MnPn から RMR への投射に発熱反応に不可欠なプロスタグランジンEP3 受容体が含まれているためである。プロスタグランジン E2 は正中視床前核の E3 受容体に結合してその活動を抑制し、発熱を引き起こす。これは、正中視床前核が体温を上昇させるメカニズムを抑制する役割を担っていることを意味する。これは視床下部の関与する唯一の領域ではなく、正中視床前核の活動を排除してもそれ自体では体温の上昇は引き起こさない。しかし、他の視床下部視床前核の病変と組み合わさると、正中視床前核の損傷はベースライン体温の上昇を引き起こす。^[3]

他の受容体であるニューロキニン3受容体も体温調節に関与しており、正中視索前核に発現している。ラットではこれらの受容体が活性化すると体温が下がる。これらの受容体は、更年期女性のエストロゲンレベルの低下に反応して正中視索前野で高発現しており、更年期のほてりの発生に関与していると考えられている。^[5]

寒さに対する反応は、傍視床下部を通る皮膚の寒さ感受性経路によって生じます。皮膚の温度受容器は体温に対する環境温度を感知します。これらの求心性ニューロンは脊髄を通って傍視床下部に投射し、そこから正中視床前核を含む視索前野のいくつかの領域が神経支配されます。寒さにさらされるとRMR やその他の領域の抑制が解除され、褐色脂肪熱産生が起こります。これは非ふるえ熱産生としても知られ、脂肪を代謝しますが、酸化リン酸化を利用して ATP を生成するのではなく、ミトコンドリアの陽子駆動力から熱を消散させます。^[6]

正中視索前核の腹側部分である前腹側第三脳室（AV3V）を含む脳の領域は、体液、電解質、心血管系の恒常性の維持に大きく関与しています。^{[7]正中視索前核は、}終板血管器（VOLT）および脳弓下器官（SFO）とともに、血液組成の変化や血管内の受容体からの神経入力に反応します。大動脈やその他の血管の伸展受容体は、この領域に感覚入力を送り、血液量や血圧に関する情報を伝えます。

正中視索前核が体液の組成と恒常性維持に果たす役割は解剖学的にも明らかで、体液バランスと心血管機能に深く関与する複数の領域（室傍核や視索上核など）間の接続が含まれることからも明らかです。

機能的には、正中視索前核の病変は一般に不適切な体液組成、水分摂取、心房性ナトリウム利尿ペプチド（ANP）の放出を引き起こすため、その重要性は理解できる。^[7]正中視索前核を介した体液組成の変化に対する反応は、尾側腹外側延髄の領域からのノルアドレナリン神経支配によって生じる。反応は内分泌、自律神経、行動の可能性があり、血中ナトリウム濃度の急上昇に対する反応には、心房性ナトリウム利尿ペプチドとオキシトシンの放出が含まれる。心房性ナトリウム利尿ペプチドは、高血圧と血液の高塩分濃度に反応して心臓から放出される。これは重要かつ強力な血管拡張薬であり、腎臓でのナトリウムの再取り込みも減少させる。さらに、血圧を上昇させるレニン-アルドステロン-アンジオテンシン経路などの経路を阻害する。^[7]

正中視索前核の活性化は、室傍核（PVN）の刺激につながる。この領域への求心性神経はグルタミン酸作動性であり、グルタミン酸を主な神経伝達物質として使用するが、アンジオテンシンIIも同様の反応を生成し、PVNの交感神経興奮を引き起こす。^{[8] </ref> これは、PVNで}グルタミン酸受容体拮抗薬を使用することで確認され、MnPnの活性化の結果としてこの反応が抑制された。したがって、受容体に結合したグルタミン酸は、正中視索前核のこれらのニューロンの活性化と室傍核の活性化に必要である。このグルタミン酸作動性メカニズムによるPVNの活性化は、腎交感神経経路の活動、心拍数、平均動脈圧の増加をもたらす。^[9]

成体ラットの解剖学的および電気生理学的実験では、睡眠の生成において正中視索前核が重要な役割を果たしていることが示されている。この最初の証拠は、この領域の損傷がヒトの患者に不眠症を引き起こすという観察であった。 ^[10]睡眠中のニューロンの活性化のマーカーとしてc-Fos発現を使用する現在の実験では、睡眠の促進と維持において腹外側視索前核と正中視索前核の間で機能の二分性が示されている。証拠は、正中視索前核のGABA 作動性ニューロンが睡眠の開始の促進に役割を果たし、腹外側視索前核のニューロンが睡眠の維持に役割を果たしていることを示唆している。^[11]これら 2 つの核の機能が完全に分離しているという考えは魅力的であるが、完全に別の役割を果たしているというよりも、睡眠の開始と維持におけるこれら 2 つの核の関与の程度の問題である可能性が高い。 MnPnは睡眠の開始に重要な役割を果たすが、唯一の役割ではない可能性が高い。一方、VLPOは睡眠の維持にさらに重要な役割を果たしている。両領域は脳の覚醒活動領域に投射している。また、正中視床前核と腹外側視床前核の間には密な双方向の神経投射がある。腹外側視床前核と正中視床前核の間に抑制性投射が存在することは、2つの核が機能を共有し、制御関係にあることを示唆している。^[11]

正中視床前野のGABA作動性ニューロンによる睡眠促進は、NREM睡眠、つまり静かな睡眠と最も密接に関連しています。^[12] </ref> NREM睡眠に費やされる時間は、正中視床前野の活性化GABA受容体の数に応じて増加します。これは、猫の正中視床前野にGABA作動薬を微量注入するとNREM睡眠時間が長くなることからも明らかです。REM睡眠に費やされる時間は増加せず、対照注射ではNREM睡眠とREM睡眠の両方の時間が短縮しました。^[12]

腹外側核（VLPO）と正中視索前核（MnPn）は、脳の覚醒活性領域への GABA 作動性ニューロン投射を介して睡眠を促進します。VLPO と MnPn のニューロンが活性化すると、結節乳頭核や青斑核などの脳の覚醒領域で主要な抑制性神経伝達物質である GABA の濃度が上昇します。これにより、これらの領域でのコリン作動性、ノルアドレナリン作動性、セロトニン作動性の活動が抑制されます。覚醒促進領域からのノルアドレナリン投射は睡眠促進領域を抑制し、睡眠領域と覚醒領域の間に「相互抑制相互作用」を確立して、睡眠パターンの調整につながります。 VLPOとMnPnの睡眠促進ニューロンの活性化のメカニズムは十分に解明されていないが、MnPOからの求心性入力が脱抑制によってVLPOニューロンネットワークを活性化することがわかっている。^{[1]さらに、単に眠気の始まりに}感覚入力が 減少するだけでなく、視交叉上核が役割を果たしている可能性も示唆されている。^[10]