Organização da conetividade precisa entre a amígdala basomedial e o córtex da insula

Dissertação de Mestrado em Biologia Celular e Molecular apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaEstudos recentes têm indicado que o córtex da insula (IC) é uma região cerebral com um papel preponderante no processamento de emoções, incluindo medo e ansiedade. Acredita-se que esta e outras funções, tais como aprendizagem de sinais que transmitem segurança, previsão de risco e antecipação, são executadas juntamente com a amígdala, uma área que, tal como o IC, se encontra também desregulada em distúrbios de ansiedade. Esta hipótese é também suportada por evidências de estudos convencionais de identificação neuronal, efetuados maioritariamente em primatas não humanos e ratos, que mostram uma vasta conexão anatómica entre o IC e a amígdala. No entanto, uma vez que estes são desprovidos de especificidade quanto ao tipo celular e capacidade de determinar quais os neurónios que comunicam diretamente entre si, a conectividade pormenorizada a um nível celular entre o IC e a amígdala é ainda desconhecida.Considerando o papel do núcleo basomedial da amígdala (BM) na regulação da ansiedade, este estudo teve como objetivo elucidar a arquitetura anatómica detalhada entre o IC e o BM em murganhos, usando a técnica de identificação neuronal mono-trans-sináptica baseada no transporte viral retrógrado. Devido à especificidade do método quanto ao tipo celular e à restrição da dispersão do vírus da raiva, esta estratégia permitiu-nos identificar vias aferentes provenientes de diferentes sub-regiões do IC que comunicam com nerónios excitatórios pós-sinápticos nas porções anterior e posterior do BM (BMA e BMP, respetivamente). Observou-se que a maioria das vias que comunicam com o BM são provenientes da sub-região agranular do IC, particularmente da parte ventral (AIV), e que o BMA e o BMP também recebem fortes sinais provenientes das porções anterior e posterior da sub-região agranular do IC, respetivamente.No decorrer da nossa investigação usando uma técnica de identificação neuronal baseada num transporte viral anterógrado também observámos que neurónios excitatórios das porções anterior e média do IC comunicam especialmente com as partes anterior e média de diversos núcleos da amígdala, incluindo o BM. Em particular, verificámos que a porção anterior da insula projeta especificamente para os núcleos basolateral (BLA) e lateral (La) da amígdala enquanto que a parte média da insula envia fibras para uma variedade de núcleos, incluindo o BLA, LA e o BMA, o qual não constituí o principal alvo dessa porção do IC. Tendo em consideração estes resultados nós propomos que: neurónios excitatórios da parte média da insula provavelmente estabelecem conexões anatómicas com neurónios excitatórios pós-sinápticos no BMA; a porção média da insula poderá apresentar traços de conectividade semelhantes à porção anterior e que a conectividade entre o IC e a amígdala poderá seguir um arranjo antero-posterior. Contudo, estudos futuros, como por exemplo efetuar a identificação dos neurónios a partir da porção posterior do IC, são ainda necessários para providenciar uma visão completa da arquitetura anatómica entre o IC e amígdala, e assim, confirmar as nossas hipóteses.The insular cortex (IC) has been recently considered to have an important role in processing emotional feelings, including fear and anxiety. This and other functions, such as safety learning, risk prediction and anticipation, are believed to be played in concert with amygdala, a brain region that, along with IC, is also dysregulated in anxiety disorders. This hypothesis is also supported by evidence from conventional tracing studies, performed mostly in non-human primates and rats, showing wide reciprocal anatomical connections between IC and amygdala. However, as they lack cell-type specificity and the ability to trace direct synaptic connections, the precise connectivity at cellular level between the IC and amygdala is currently unknown.Since the basomedial amygdala (BM) has also been implicated in anxiety regulation, in this work, we aim to unveil the detailed architecture of connections between the IC and the BM in mice by using the mono trans-synaptic retrograde viral tracing technique. By taking advantage of the cell-type specificity and limited spread of modern rabies viral tracing strategies we identified inputs from different subregions of IC to excitatory post-synaptic neurons in the anterior and posterior part of the basomedial amygdala (BMA and BMP, respectively). We observed that most contributions to BM are from the agranular insular cortex, particularly from the ventral portion (AIV) and that BMA and BMP also receive strong inputs from the most anterior and posterior parts of the agranular insula, respectively.In the course of our investigation, by using an anterograde viral tracing methodology, we also found that excitatory neurons from the anterior and middle parts of IC establish connections particularly with the anterior and middle portions of diverse amygdaloid nuclei, including the BM. More precisely, we found that the anterior insula specifically projects to the basolateral (BLA) and lateral nuclei (La) of amygdala whereas the middle part sent fibers to a variety of nuclei, including BLA, La and BMA which turned not to be the main target of this region. Based on these findings we postulated that: excitatory neurons from the middle insula may establish connections with excitatory post-synaptic neurons in the BMA; the middle insula might present some anterior insular connectivity features and that IC-amygdala connectivity may follow an anterior-posterior arrangement. Nevertheless, further experiments, such as tracing from the posterior part of IC, are still required to provide a complete view on the precise architecture between IC and amygdala and, thus, confirm our latter hypothesis