Jaw‐muscle spindle afferent pathways to the trigeminal motor nucleus in the rat

Abstract

Neural pathways conveying proprioceptive feedback from the jaw muscles were studied in rats by combining retrograde and intracellular neuronal labeling. Initially, horseradish peroxidase was iontophoresed unilaterally into the trigeminal motor nucleus (Vmo). Two days later, 1-5 jaw-muscle spindle afferent axons located in the mesencephalic trigeminal nucleus were physiologically identified and intracellularly stained with biotinamide. Stained mesencephalic trigeminal jaw-muscle spindle afferent axon collaterals and boutons were predominantly distributed in the supratrigeminal region (Vsup), Vmo, dorsomedial trigeminal principal sensory nucleus (Vpdm), parvicellular reticular formation (PCRt), alpha division of the parvicellular reticular formation (PCRtA), and dorsomedial portions of the spinal trigeminal subnuclei oralis (Vodm), and interpolaris (Vidm). Numerous neurons retrogradely labeled with horseradish peroxidase from the trigeminal motor nucleus were found bilaterally in the PCRt, PCRtA, Vodm, and Vidm. Retrogradely labeled neurons were also present contralaterally in the Vsup, Vpdm, Vmo, peritrigeminal zone, and bilaterally in the dorsal medullary reticular field. Putative contacts between intracellularly stained mesencephalic trigeminal jaw-muscle spindle afferent boutons and trigeminal premotor neurons retrogradely labeled with horseradish peroxidase were found in the ipsilateral Vodm, PCRtA, and PCRt, as well as the contralateral Vsup, Vmo, Vodm, PCRt, and PCRtA. Thus, multiple disynaptic jaw-muscle spindle afferent-motoneuron circuits exist. These pathways are likely to convey long-latency jaw-muscle stretch reflexes and may contribute to stiffness regulation of the masticatory muscles.

Supratrigeminal Bilaterally Projecting Neurons Maintain Basal Tone and Enable Bilateral Phasic Activation of Jaw-Closing Muscles

“…Previous studies showed that neurons in SupV and Rt-MoVII receive orofacial sensory inputs (Li et al, 1998;Dong et al, 2011), and jaw-closing spindle afferent inputs (Luo et al, 2001); and these neurons respond to pressure on the teeth, passive jaw stretch, and sensory stimuli applied to the tongue (Minkels et al, 1991;Inoue et al, 2002;Takamatsu et al, 2005). Stimulation of the sensory nerve innervating the lower jaw activates SupV and Rt-MoVII neurons leading to inhibition of motoneurons in MoV and in the central facial motor nucleus (Kamogawa et al, 1994;Minkels et al, 1995).…”

Conexões e caracterização neuroquímica de vias neurais envolvidas com o controle dos movimentos mandibulares

“…As marcações obtidas no tronco encefálico são semelhantes as já descritas por vários autores (Travers e Norgren, 1983;Grzanna et al, 1987;Fort et al, 1990;Turman e Chandler, 1994;Li et al, 1995;Li et al, 1996;Yasui et al, 1997;Kolta et al, 2000;Luo et al, 2001;Mascaro, 2002). Na região prosencefálica foram observadas marcações já relatadas por nós (Mascaro 2002; quando utilizamos o traçador fluorogold (FG).…”

“…Assim como vários autores (Travers e Norgren, 1983;Grzanna et al, 1987;Fort et al, 1990;Turman e Chandler,1994;Li et al, 1995;Li et al, 1996;Yasui et al, 1997;Kolta et al, 2000;Luo et al, 2001), observamos que a maior parte das projeções para o Mo5 provém dessa região, porém, observamos alguns núcleos com células retrogradamente marcadas pouco descritos . Os neurônios mesencefálicos recebem densa inervação de fibras imunorreativas a uma série de neurotransmissores e neuromediadores como a dopamina e a noradrenalina além da serotonina ), do fator liberador de corticotrofina (CRF) cujos corpos celulares parecem estar no núcleo central da amígdala (CeA) (Sakanaka et al, 1986), e da orexina (ORX) e óxido nítrico Células retrogradamente marcadas também foram verificadas, com pequena predominância ipsilateral, em núcleos da formação reticular pontina e bulbar, como no núcleo gigantocelular (Gi), núcleo gigantocelular parte alfa (GiA), além da formação reticular pontina parvicelular parte alfa (PCRtA), núcleo reticular intermediário (IRt) e mais caudalmente no núcleo do trato solitário (NTS), o que está de acordo com trabalhos realizados em ratos, gatos e coelhos Mogoseanu et al, 1993;Li et al, 1995;Li et al, 1996;Yasui et al, 1997;Kolta et al, 2000;Luo et al, 2001 Porém, o que pudemos notar foi que a maioria dos autores estava mais preocupada em estudar as marcações retrógradas no tronco encefálico do que possíveis marcações prosencefálicas.…”

“…Acreditamos, porém, que ela exista de forma indireta através de neurônios pré-motores localizados na PCRtA, no Su5 ou nos Sp5I, Sp5O, Pr5 ou ainda no núcleo parabraquial. Isto porque o Sp5C se projeta para a PCRtA (Zerari-Mailly et al, 2001), para o Su5 (Li et al, 1995), para os Sp5I, Sp5O e Pr5 (Nasution e Shigenaga, 1987) e para o núcleo parabraquial (Hiroshima et al, 2001), os quais emitem fibras para o Mo5 (Travers e Norgren, 1983;Grzanna et al, 1987;Fort et al, 1990;Turman et al, 1993;Li et al, 1995;Li et al, 1996;Yasui et al, 1997;Kolta et al, 2000;Luo et al, 2001;Yamamoto et al, 2007).…”

“…Diversos estudos utilizando injeções de traçadores retrógrados no Mo5, em várias espécies animais foram realizados demonstrando estas aferências (Travers e Norgren, 1983;Grzanna et al, 1987;Fort et al, 1990;Turman e Chandler, 1994;Li et al, 1995;Li et al, 1996;Yasui et al, 1997;Kolta et al, 2000;Luo et al, 2001;Yamamoto et al, 2007). Porém, até o presente momento, não há consenso sobre conexões diretas entre núcleos do prosencéfalo e o Mo5, o que sugeriria que entre os mamíferos, apenas os primatas possuiriam este tipo de conexão (Travers e Norgren, 1983).…”