Barosensitive neurons in the rat tractus solitarius and paratrigeminal nucleus: a new model for medullary, cardiovascular reflex regulation

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Abstract

The nucleus of the solitary tract (NTS), a termination site for primary afferent fibers from baroreceptors and other peripheral cardiovascular receptors, contains blood pressure-sensitive neurons, some of which have rhythmic activity locked to the cardiac cycle, making them key components of the central pathway for cardiovascular regulation. The paratrigeminal nucleus (Pa5), a small collection of medullary neurons in the dorsal lateral spinal trigeminal tract, like the NTS, receives primary somatosensory inputs of glossopharyngeal, vagal, and other nerves. Recent studies show that the Pa5 has efferent connections to the rostroventrolateral reticular nucleus (RVL), NTS, and ambiguus nucleus, suggesting that its structure may play a role in the baroreceptor reflex modulation. In the present study, simultaneous recording from multiple single neurons in freely behaving rats challenged with i.v. phenylephrine administration, showed that 83% of NTS units and 72% of Pa5 units were baroreceptor sensitive. Whereas most of the baroreceptor-sensitive NTS and Pa5 neurons (86 and 61%, respectively) increased firing rate during the ascending phase of the pressor response, about 16% of Pa5 and NTS baroreceptor-sensitive neurons had a decreased firing rate. On one hand, the decrease in firing rate occurred during the ascending phase of the pressor response, indicating sensitivity to rapid changes in arterial pressure. On the other hand, the increases in neuron activity in the Pa5 or NTS occurred during the entire pressor response to phenylephrine. Cross-correlational analysis showed that 71% of Pa5 and 93% of NTS baroreceptor-activated neurons possessed phasic discharge patterns locked to the cardiac cycle. These findings suggest that the Pa5, like the NTS, acts as a terminal for primary afferents in the medullary-baroreflex or cardiorespiratory-reflex pathways.

Le noyau du faisceau solitaire (NST), site de terminaison des fibres afférentes primaires des barorécepteurs et autres récepteurs cardiovasculaires périphériques, renferme des neurones sensibles à la pression artérielle; certains de ces neurones ont une activité rythmique asservie au cycle cardiaque et sont reconnus comme des composantes clés de la voie centrale de la régulation cardiovasculaire. Le noyau paratrijumeau (Pa5), petit groupe de neurones médullaires dans le noyau trijumeau spinal dorsolatéral, tout comme le FNS, reçoit des informations somatosensorielles primaires des nerfs glossopharyngiens, vagues et autres nerfs. Des études récentes montrent que le Pa5 a des connexions efférentes au noyau réticulaire rostral ventrolatéral (RVL), au NFS et au noyau ambigu, donnant à penser que la structure pourrait jouer un rôle dans la modulation des réflexes barorécepteurs. Dans la présente étude, l'enregistre ment simultané de multiples neurones unitaires chez des rats libres de circuler, ayant reçu une injection de phénylé phrine par voie intraveineuse, a montré que 83% des neurones des NFS et 72% des neurones du Pa5 étaient sensibles aux barorécepteurs. Alors que la majorité des neurones du NFS et du Pa5 sensibles aux barorécepteurs (86 et 61% respectivement) ont augmenté le taux de décharge durant la phase ascendante de la réponse pressive, environ 16% l'ont diminué. La diminution du taux de décharge s'est produite durant la phase ascendante de la réponse pressive, indiquant une sensibilité aux variations rapides de la pression artérielle. Par contre, les augmentations de l'activité neuronale dans le Pa5 et le NFS se sont produites pendant toute la durée de la réponse pressive à la phényléphrine. L'analyse par intercorrélation a montré que 71% des neurones du Pa5 et 93% des neurones du FNS activés par les barorécepteurs avaient des patrons de décharge phasique asservis au cycle cardiaque. Ces résultats autorisent à penser que le Pa5, comme le NFS, est un site de terminaison des fibres afférentes primaires dans les voies des baroréflexes médullaires ou des réflexes cardiorespiratoires.

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