oxytocin neurons

Abstract Core body temperature (Tb) is defended within narrow limits through thermoregulatory behaviors like huddling, nesting, and physical activity as well as autonomic responses like brown fat thermogenesis. While Tb displays regulated fluctuations across different behavioral states and rest/arousal cycles, the neural control of these transitions is poorly understood. Here, we investigate the relationship between oxytocin neurons of the paraventricular hypothalamus (PVN OT ) and behavioral and autonomic thermoeffector pathways across physiological states in mice. First, we show that PVN OT neurons are activated during social thermoregulation. We then demonstrate that in vivo PVN OT calcium dynamics align with transitions from rest to thermogenesis and behavioral arousal. Counter to our initial hypothesis, these dynamics were observed in both social and non-social contexts. Using a computer vision model to track thermoeffector pathways, we demonstrate that precisely timed stimulation of PVN OT neurons during low-Tb resting states increases thermogenesis followed by behavioral arousal. We therefore suggest a model in which PVN OT neurons facilitate homeostatic state-dependent transitions in thermo-behavioral states.

The involvement of oxytocin in social behavior is well established, yet its interaction with neuromodulatory systems, such as serotonin and dopamine, remains incompletely understood. Here, we utilized immunohistochemistry, anatomical tracing, chemogenetic, and ex vivo electrophysiological approaches primarily in male mice, with female mice used only for an additional anatomical tracing control experiment, investigate how oxytocin modulates serotonergic and dopaminergic neuronal populations. Employing the dual-eGRASP tool, we visualized oxytocinergic projections from the paraventricular nucleus (PVN) to the serotonergic and dopaminergic neurons in dorsal raphe nucleus (DRN). Blocking oxytocin receptors in the DRN attenuated social interaction behavior. Additionally, analysis of c-Fos levels and neuronal excitability revealed that oxytocin inhibits serotonergic neurons while activating dopaminergic neurons in the DRN. Our findings suggest a bidirectional regulatory role of oxytocin signaling in the DRN serotonergic and dopaminergic neurons. Significance Statement Social behavior relies on interactions among neuromodulatory systems, yet how oxytocin communicates with serotonin and dopamine circuits remains unclear. We identify the DRN as a functionally relevant target of hypothalamic oxytocin neurons during social approach. Using dual-eGRASP, we visualize contacts from PVN oxytocin neurons onto both serotonergic and dopaminergic DRN. Blocking oxytocin receptors in the DRN reduces social interaction without affecting locomotion. Moreover, oxytocin suppresses serotonergic neuronal activity while increasing dopaminergic neuronal activation, revealing opposing control of two prosocial neuromodulatory populations within the same region. These findings provide a circuit framework for how oxytocin coordinates social behavior through bidirectional modulation of dorsal raphe neuromodulators.

نقش اکسی‌توسین در رفتار اجتماعی به‌خوبی اثبات شده است، اما تعامل آن با سیستم‌های نوروماژولاتوری مانند سروتونین و دوپامین هنوز به‌طور کامل درک نشده است. در این پژوهش، با استفاده از روش‌های ایمنوهیستوشیمی، ردیابی آناتومیکی، شیمی‌ژنتیک و الکتروفیزیولوژی خارج‌زنده عمدتاً در موش‌های نر و استفاده از موش‌های ماده صرفاً برای آزمایش کنترل ردیابی آناتومیکی اضافی، بررسی کردیم که اکسی‌توسین چگونه جمعیت‌های نورونی سروتونرژیک و دوپامینرژیک را تعدیل می‌کند. با به‌کارگیری ابزار dual-eGRASP، پروجکشن‌های اکسی‌توسینرژیک از هسته پاراونتریکولار (PVN) به نورون‌های سروتونرژیک و دوپامینرژیک در هسته رافه پشتی (DRN) را مشاهده کردیم. مسدودسازی گیرنده‌های اکسی‌توسین در DRN رفتار تعامل اجتماعی را کاهش داد. همچنین، تحلیل سطوح c-Fos و تحریک‌پذیری نورونی نشان داد که اکسی‌توسین نورون‌های سروتونرژیک را مهار و نورون‌های دوپامینرژیک را در DRN فعال می‌کند. یافته‌های ما نقش تنظیمی دوسویه سیگنال‌دهی اکسی‌توسین در نورون‌های سروتونرژیک و دوپامینرژیک DRN را پیشنهاد می‌کند. بیان اهمیت: رفتار اجتماعی مبتنی بر تعامل میان سیستم‌های نوروماژولاتوری است، اما نحوه ارتباط اکسی‌توسین با مدارهای سروتونین و دوپامین همچنان نامشخص است. ما DRN را به‌عنوان هدف عملکردی نورون‌های اکسی‌توسین هیپوتالاموس در رویکرد اجتماعی شناسایی کردیم. با استفاده از dual-eGRASP، تماس‌های نورون‌های اکسی‌توسین PVN با هر دو جمعیت سروتونرژیک و دوپامینرژیک DRN را مشاهده کردیم. مسدودسازی گیرنده‌های اکسی‌توسین در DRN تعامل اجتماعی را بدون تأثیر بر حرکت کاهش می‌دهد. افزون بر این، اکسی‌توسین فعالیت نورون‌های سروتونرژیک را سرکوب و فعالیت نورون‌های دوپامینرژیک را افزایش می‌دهد و کنترل متضاد دو جمعیت نوروماژولاتوری طرفدار اجتماع را در یک ناحیه نشان می‌دهد. این یافته‌ها چارچوبی مداری برای چگونگی هماهنگی رفتار اجتماعی توسط اکسی‌توسین از طریق تعدیل دوسویه نوروماژولاتورهای هسته رافه پشتی ارائه می‌کند.

Interactions between melanin-concentrating hormone (MCH) neurons and oxytocin neurons are crucial for parental care. Whole-cell patch-clamp recordings demonstrated that MCH inhibits paraventricular hypothalamic nucleus (PVN)-oxytocin neurons through activation of barium-sensitive inwardly rectifying potassium channels, potentially G-protein coupled inwardly rectifying potassium channels, and pup-directed aggression was positively related to loss of MCH neurons. Our findings offer a glimpse into the neural mechanisms underlying the evolutionary regulation of offspring caregiving and abuse in males.

برهم‌کنش‌های میان نورون‌های هورمون متمرکزکننده ملانین (MCH) و نورون‌های اکسی‌توسین برای مراقبت والدینی حیاتی هستند. ثبت‌های وصله‌ای کل‌سلولی نشان داد که MCH نورون‌های اکسی‌توسین هسته هیپوتالاموسی پاراوانتریکولار (PVN) را از طریق فعال‌سازی کانال‌های پتاسیمی ورودی‌ساز حساس به باریم، که احتمالاً از نوع کانال‌های پتاسیمی ورودی‌ساز جفت‌شونده با پروتئین G هستند، مهار می‌کند و پرخاشگری نسبت به توله‌ها با کاهش نورون‌های MCH رابطه مثبت دارد. یافته‌های ما نگاهی به سازوکارهای عصبی زیربنایی تنظیم تکاملی مراقبت و سوءرفتار نسبت به فرزندان در نرها ارائه می‌دهد.