A cluster of neuropeptide S neurons regulates breathing and arousal

蓝斑 清醒 生物 唤醒 神经科学 丘脑 表型 警惕(心理学) 运动前神经元活动 神经肽 内科学 内分泌学 遗传学 受体 中枢神经系统 基因 医学 脑电图
作者
Christopher C. Angelakos,Kasey S. Girven,Yin Liu,Oscar C. González,Keith R. Murphy,Kim J. Jennings,William J. Giardino,Larry S. Zweifel,Azra Suko,Richard D. Palmiter,Stewart D. Clark,Mark A. Krasnow,Michael R. Bruchas,Luı́s de Lecea
出处
期刊:Current Biology [Elsevier BV]
卷期号:33 (24): 5439-5455.e7 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.cub.2023.11.018
摘要

Summary

Neuropeptide S (NPS) is a highly conserved peptide found in all tetrapods that functions in the brain to promote heightened arousal; however, the subpopulations mediating these phenomena remain unknown. We generated mice expressing Cre recombinase from the Nps gene locus (NpsCre) and examined populations of NPS+ neurons in the lateral parabrachial area (LPBA), the peri-locus coeruleus (peri-LC) region of the pons, and the dorsomedial thalamus (DMT). We performed brain-wide mapping of input and output regions of NPS+ clusters and characterized expression patterns of the NPS receptor 1 (NPSR1). While the activity of all three NPS+ subpopulations tracked with vigilance state, only NPS+ neurons of the LPBA exhibited both increased activity prior to wakefulness and decreased activity during REM sleep, similar to the behavioral phenotype observed upon NPSR1 activation. Accordingly, we found that activation of the LPBA but not the peri-LC NPS+ neurons increased wake and reduced REM sleep. Furthermore, given the extended role of the LPBA in respiration and the link between behavioral arousal and breathing rate, we demonstrated that the LPBA but not the peri-LC NPS+ neuronal activation increased respiratory rate. Together, our data suggest that NPS+ neurons of the LPBA represent an unexplored subpopulation regulating breathing, and they are sufficient to recapitulate the sleep/wake phenotypes observed with broad NPS system activation.

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