Chicken suprachiasmatic nuclei: I. Efferent and afferent connections

Abstract

The avian circadian system is composed of multiple inputs, oscillators and outputs. Among its oscillators are the pineal gland, retinae and a hypothalamic structure assumed to be homologous to the mammalian suprachiasmatic nucleus (SCN). Two structures have been suggested as this homolog-the medial SCN (mSCN) and the visual SCN (vSCN). The present study employed biotin dextran amine (BDA) and cholera toxin B subunit (CTB) as anterograde and retrograde tracers to investigate the connectivity of the mSCN and vSCN in order to address this issue. Intravitreal injections of CTB were used to determine whether one or both of these structures receives afferent input from retinal ganglion cells. Both the vSCN and mSCN receive terminal retinal input, with the strongest input terminating in the vSCN. Precise iontophoretic injections of BDA and CTB in the mSCN and vSCN were used to identify efferents and afferents. The avian mSCN and vSCN collectively express more efferents and afferents than does the mammalian SCN. A subset of these connections matches the connections that have been established in rodent species. Individually, both the mSCN and vSCN are similar to the mammalian SCN in terms of their connections. Based on these data and other studies, we present a working model of the avian SCN that includes both the mSCN and vSCN as hypothalamic oscillators. We contend that both structures are involved in a suprachiasmatic complex that, as a functional group, may be homologous to the mammalian SCN.

Chicken suprachiasmatic nuclei: II. Autoradiographic and immunohistochemical analysis

“…While this structure has been referred to in the literature by a variety of designations (cf. Cantwell and Cassone, 2006), we will refer to this structure as the medial suprachiasmatic nucleus (mSCN), as indicated by Kuenzel and Masson (1988). Some studies have reported retinal afferents in the mSCN, but the label is weak (Hartwig, 1974;Oliver et al, 1978;Cantwell and Cassone, 2006) or undocumented with photomicrographs (Ebihara and Kawamura, 1981).…”

Avian central clocking system

“…Jądro nadskrzyżowaniowe SCN W przeciwieństwie do ssaków, które posiadają jedno parzyste jądro SCN w podwzgórzu, u ptaków wystę-pują dwie pary jąder: mSCN oraz vSCN (11,12,57,99). Jądro mSCN znajduje się blisko kąta zachyłka przedwzrokowego III komory mózgu.…”

“…Jest większą i dłuższą strukturą niż mSCN. Udowodniono, że vSCN jest podstawowym odbiorcą bodźców świetlnych z siatkówki, co wykazano dotychczas u turkawki, wróbla, gołębia, kaczki i kury (11,12). Jądro mSCN otrzymuje bardzo nieliczną ilość włókien nerwowych bezpośrednio z siatkówki.…”

“…Sugeruje się, że mSCN może odbierać bodźce z siatkówki inną drogą niż poprzez RHT -np. za pośrednictwem astrocytów lub niezidentyfikowanych jeszcze połączeń nerwowych tworzących "most" między vSCN a mSCN (11,99). SCN ptaka odbiera informacje świetlne ze środowi-ska trzema głównymi drogami.…”

“…Obydwie drogi odbioru bodźców świetlnych dotyczą głównie vSCN. Trzecia droga, bezpośrednia, jest powiązana z mSCN, który odbiera bodźce świetlne poprzez fotoreceptory zlokalizowane w sąsiednich obszarach mózgu -głównie w rejonach jąder przegrodowym bocznym, przedsuteczkowym, uzdeczek i przykomorowym (11,29,45). Dotychczas opisano tam obecność Opn2, Opn4, Opn5 oraz VA-opsyny i prawdopodobnie Cry, wykazując różnice gatunkowe w rozmieszczeniu poszczególnych opsyn, np.…”