A nucleus pedunculopontinus (PPN) a retikuláris aktivációs rendszer egyik kolinerg magja, ami a mezopontin régióban helyezkedik el, és főbb élettani funkciói közé az alvás-ébrenlét és a mozgás szabályozása tartozik. Az alvásszabályozás homeosztatikus és cirkadián komponenseiként többféle neuromodulációs hatás érvényesül a PPN neuronjain; ismertek a kolinerg, szerotoninerg, endokannabinoid, orexin- és ghrelin-mediált hatások. Bár az in vivo és az ex vivo, neuronokon érvényesülő hatások ismertek a PPN neuronokon, a részletes hatásmechanizmusaik nincsenek teljesen feltérképezve. Vizsgálataink célja az volt, hogy a PPN neuronokon érvényesülő kolinerg és endokannabinoid hatások közvetlenül neuronokon vagy közvetve, asztrocita-aktiváción keresztül megvalósuló komponenseit egymástól szétválasszuk. Megállapítottuk, hogy a kolinerg hatások egyik fontos, közvetlenül a neuronokon érvényesülő hatása az M-áram gátlásán keresztül érvényesül. Ezt az alacsony küszöbű, lassan aktiválódó káliumáramot csak a kolinerg neuronokon találtuk meg, és a nem-kolinerg vagy az azonosított GABAerg neuronok nem rendekeztek vele. Az M-áram felelősnek bizonyult a tüzelési frekvencia adaptáció és a közepes utóhiperpolarizáció kialakításáért, valamint effektíven modulálta a kalciumáram-függő magas küszöbű membránpotenciál-oszcillációkat. Az endokannabinoid szignalizáció PPN-en érvényesülő direkt neuronális és indirekt, asztrocitafüggő komponenseit is vizsgáltuk. Megállapítottuk, hogy a CB1 receptor aktiváció során létrejövő tónusos serkentő vagy gátló neuronális áramokat asztrocita-aktiváció váltja ki, metabotróp glutamátreceptor-függő módon. A CB1 receptor aktiváció hatásához hasonló neuronális hatásokat láttunk az asztrociták optogenetikai aktivációjával. Az asztrocita-aktiváción keresztül érvényesülő, indirekt hatás mellett közvetlenül a serkentő és gátló szinapszisokon megvalósuló preszinaptikus gátlást is láttunk, amit az asztrocita-függő mechanizmus csak közvetve, a glutamaterg neuronok általános serkentésén keresztül módosít.

The pedunculopontine nucleus (PPN) is a cholinergic member of the reticular activating system. It is located in the mesopontine region, and its main physiological functions are the regulation of sleep-wakefulness cycles and movement. Several neuromodulatory actions target the PPN, being parts of homeostatic and circadian sleep regulations. Cholinergic, serotonergic, endocannabinoid, orexin- and ghrelin-mediated actions are known in the PPN. Although in vivo and ex vivo actions of these substances are documented on PPN neurons, the mechanisms of action are not known in details. The aim of our investigation was to separate direct neuronal and indirect, astrocyte-mediated actions of neuromodulatory mechanisms. We found that cholinergic neuromodulation partially influences the neurons via blockade of neuronal M-current. This low-threshold-, slowly activating potassium current was only recorded on cholinergic neurons and was not found on GABAergic or non-cholinergic ones. The Mcurrent was proved to be responsible for spike frequency adaptation and medium afterhyperpolarization. Furthermore, it effectively modulated calcium current dependent high threshold membrane potential oscillations. Direct neuronal and indirect, astrocyte-dependent components of endocannabinoid signaling were also investigated in the PPN. We found that the metabotropic glutamate receptor dependent tonic excitatory or inhibitory currents elicited by CB1 receptor stimulation are generated via astrocyte activation. Actions of the optogenetic astrocyte stimulation on neurons resembled to neuronal actions elicited by CB1 receptor stimulation. Besides the astrocytemediated tonic currents, presynaptic inhibition of excitatory and inhibitory synapses was also demonstrated. This action was only influenced by astrocytic activity via the general increase of excitability of glutamatergic neurons.