Unravelling the role of the ventral premammillary nucleus of the hypothalamus in female sexual behavior

Abstract

O núcleo pré-mamilar ventral (PMv) do hipotálamo recebe fortes inputs olfativos e está conectado à rede neuronal que regula os comportamentos socias do cérebro, sugerindo que desempenha um papel central no comportamento social em roedores. Em ratinhos machos, o gene Dopamine Active Transporter (DAT), expresso pelos neurónios do PMv, demonstrou ser importante para o comportamento social e agressivo masculino. Nas mulheres, o papel dessa população neuronal ainda é pouco compreendido. Resultados preliminares de nosso laboratório sugerem que os neurónios PMv-DAT são especificamente ativados por estímulos sensoriais provenientes do sexo masculino. O facto de a ativação das células PMv-DAT estar relacionada com estímulos do sexo oposto sugere que esta população pode estar envolvida em comportamentos femininos direcionados ao macho, nomeadamente no comportamento sexual. No entanto, a sua função e estrutura neste comportamento fundamental nunca foi abordada.De forma a esclarecer o papel da população PMv-DAT em fêmeas, estabelecemos dois objetivos fundamenteis: estudar a conectividade deste núcleo, através da marcação dos seus outputs, e testar a sua função no comportamento sexual, utilizando uma ablação neuronal genética. Para o primeiro propósito, uma vez que a população PMv-DAT é ativa quando exposta aos mesmos sinais (sinais derivados do sexo masculino) em ambos os sexos, mas o comportamento gerado pode ser diferente, propusemos que estes neurónios podem projetar para diferentes regiões do cérebro em machos e fêmeas. Consequentemente, decidimos determinar os outputs da população PMv-DAT em fêmeas. Para isso, usámos uma combinação de ratinhos que expressam Cre (DAT-Cre) simultaneamente com um vetor viral anterógrado dependente de Cre, que expressa sinaptofisina-GFP, de forma a marcar especificamente os terminais pré-sinápticos da população. Para o segundo objetivo, a fim de compreender o papel as células PMv-DAT no controlo do comportamento sexual feminino, uma ablação neuronal, usando o recetor e a toxina Difteria, foi realizada especificamente para células PMv-DAT. Posteriormente, foi realizado um estudo comportamental sexual nas fêmeas submetidas à ablação neuronal PMv para esclarecer o papel do PMv nos circuitos sexuais femininos. Em suma, o mapeamento da arquitetura deste circuito e o teste funcional das células PMv-DAT ajudará a compreender o papel do PMv no comportamento sexual feminino.

The ventral premammillary nucleus (PMv) of the hypothalamus receives strong olfactory inputs and is highly connected to the brain’s social behavior network, suggesting that it plays a central role in mouse social behavior. In male mice, Dopamine Active Transporter (DAT) gene expressing neurons of the PMv have been shown to be important for male social and aggressive behavior. In females, the role of these PMv-DAT neurons is still poorly understood. Preliminary results from our lab suggest that this population is also specifically activated by male-derived cues. The fact that PMv-DAT cell activation is related with opposite sex cues suggests that this population may be involved in male directed behaviors in the female as well, namely in sexual behavior. However, its role in this fundamental behavior has never been addressed.To shed light into the role of the PMv-DAT population in females, we took a two prolonged approach: first, since the PMv-DAT population is active when exposed to the same cues (male derived signals) in both sexes, but the behavioral output can be drastically different, we hypothesize that these neurons might project to different target regions in male versus females. Consequently, we determine the output regions of the PMv-DAT population in females. To address this, we used a combination of Cre-expressing mice (DAT-Cre) together with an anterogradely travelling Cre-dependent viral vector expressing synaptophysin-GFP, which specifically labels the presynaptic terminals of this population. Second, in order to determine the role of this population in female sexual behavior, we performed a genetic ablation study, using a Diphtheria Toxin receptor and its ligand. Afterwards, a sexual behavioral study in the PMv neuronal ablated females was carried out to clarify the role of the PMv in the sexual circuits.Mapping the architecture of this circuit and test the function of the PMv-DAT cells in sexual behavior will ultimately help us to better understand the role of the PMv in female sexual behavior.