Open Access

Tobias Alexander Wagner-Altendorf

• as Locus coeruleus-noradrenerge System ist die primäre Quelle für zentrales corticales und subcorticales Noradrenalin. Die noradrenergen Projektionen des LC sind an der Modulation einer Vielzahl von funktionellen zentralen Abläufen beteiligt, u.a. an Aufmerksamkeitsprozessen, der Vermittlung von Stress und der Schlaf-Wach-Koordination, aber auch an der Koordination spezifischerer kognitiver Funktionen im Rahmen von Belohnungs-orientiertem Verhalten. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit im anatomisch-topographischen Teil durchgeführten Experimente belegen eine dichte noradrenerge Innervation des präfrontalen Cortex, des dorsalen und ventralen Hippocampus, und des Kleinhirns durch Neurone des Locus coeruleus. Innerhalb des LC sind die nach präfrontal und hippocampal projizierenden Neurone vorwiegend im dorsalen Anschnitt über die gesamte rostro-caudale Achse zu finden. Der Anteil ipsilateral gelabelter Zellen überwiegt deutlich. Coeruleocerebelläre Neurone sind innerhalb des LC sowohl in den dorsalen als auch ventralen Abschnitten, ebenfalls über die gesamte rostro-caudale Achse, zu finden. Der Anteil kontralateral gelabelter Zellen ist relativ höher als bei den anderen Projektionen. Die im ersten elektrophysiologischen Teil der Arbeit durchgeführten Experimente belegen ein in den Grundeigenschaften ähnliches Feuerungsmuster selektiv identifizierter coeruleo-präfrontaler und coeruleo-hippocampaler Nervenzellen. Einzelne Aktionspotential-Parameter waren signifikant unterschiedlich, hinweisend auf unterschiedliche hyperpolarisierende Ströme in beiden Populationen. Eine Überprüfung des a2-Autorezeptor-Status im zweiten elektrophysiologischen Teil der Arbeit ergab ein fehlendes Ansprechen der coeruleo-präfrontalen Neurone auf a2-Blockade (im Gegensatz zu den coeruleo-hippocampalen Neuronen); dieser Befund ist vereinbar am ehesten mit fehlenden oder funktionell down-regulierten a2-Rezeptoren selektiv in nach präfrontal projizierenden Neuronen des Locus coeruleus. Hierbei handelt es sich um einen in der Literatur nicht vorbeschriebenen Befund.
• The locus coeruleus-noradrenergic system is the primary source for central cortical and subcortical norepinephrine. The noradrenergic projections of the LC play a crucial role in the modulation of basal cognitive processes such as stress, arousal and the regulation of the sleep-wake-cycle, but as well in modulating more specific cognitive functions such as balancing exploitation and exploration in reward-related behavior. The results obtained in the anatomical-topographical part of the present study prove a dense noradrenergic innervation of the prefrontal cortex, both dorsal and ventral hippocampus, and the cerebellum by LC neurons. Within the LC, prefrontal and hippocampal projecting neurons are predominantly located in the dorsal part of the ipsilateral LC, throughout the whole rostro-caudal axis. Coeruleo-cerebellar neurons in contrast are located in both dorsal and ventral LC, throughout the whole rostro-caudal axis. They show contralateral projections to a significantly greater extent. The experiments carried out in the first electrophysiological part of the study revealed a strong similarity of basic electrophysiological properties of coeruleo-prefrontal and coeruleo-hippocampal projecting neurons. However, single action potential parameters differed significantly, indicating differences in hyperpolarizing membrane currents between the two groups. Testing, in the second electrophysiological part, the a2-autoreceptor status in both populations revealed a lack of response to a2-blockade (by application of yohimbine) in coeruleo-prefrontal neurons, in contrast to coeruleo-hippocampal neurons. This might be due to an absolute lack or a relative functional down-regulation of a2-autoreceptors selectively in prefrontal projecting locus coeruleus neurons. This finding has not been described yet.