Feeding is at once both a basic biological need and a function set in a complex system of competing motivational drivers. Orexin/hypocretin neurons are located exclusively within the lateral hypothalamus (LH) and are commonly implicated in feeding, arousal, and motivated behavior, although largely based on studies employing long-term systemic manipulations. Here we show how orexin neurons in freely behaving mice respond in real time to food presentations, and how this response is modulated by differences in metabolic state and salience. Orexin neurons increased activity during approach to food, and this activity declined to baseline at the start of consummatory behavior. Furthermore, the activity of orexin neurons on approach was enhanced by manipulations of metabolic state, and increased food salience. We investigated the nucleus accumbens shell (NAcSh) as a candidate afferent region to inhibit LH orexin neurons following approach, and using projection and cell type-specific electrophysiology, demonstrated that the NAcSh forms both direct and indirect inhibitory projections to LH orexin cells. Together these findings reveal that the activity of orexin neurons is associated with food approach rather than consumption, is modulated by motivationally relevant factors, and that the NAcSh-LH pathway is capable of suppressing orexin cell recruitment.

The goal of this study was to characterize a model that specifically activates peripheral nociceptors, allowing pure nociceptive thresholds to be monitored over a range of conditions including pathology or in screening analgesic compounds. Transgenic mice expressing channelrhodopsin-2 (ChR2) in cell populations positive for the transient receptor potential cation channel subfamily V member 1 (TRPV1) gene were bred to enable peripheral nociceptor photostimulation. Preliminary experiments confirmed the expected localisation pattern of ChR2 positive profiles in the dorsal root ganglion and superficial dorsal horn, mirroring TPRV1 expression. Brief hindpaw photostimulation with 470nm light caused hindpaw withdrawal and nocifensive behaviours in ChR2 positive animals but not control ChR2 negative animals. Using a simplified up/down approach, optical nociceptive thresholds were assessed with a 5-intensity hindpaw photostimulation paradigm, establishing the minimum intensity required to produce a withdrawal response (optical threshold). All testing was also video recorded and analysed post-hoc to assess additional photostimulation evoked behaviours. Repeated testing over several days showed optical nociceptive thresholds and response duration were similar, supporting the stability of these variables across a timeframe relevant to onset of pathology or drug administration. Optical nociceptive thresholds were also assessed following morphine administration (30 mg/kg), which significantly raised thresholds, highlighting analgesic screening utility of this model. Together, these findings demonstrate the peripheral photostimulation with optical thresholding is a useful addition to the preclinical nociception assessment toolkit, with the key advantage of inducing a purely nociceptive response to a non-invasive, non-tissue damaging stimulus.

Abstract Impaired motivational drive is a key feature of depression. Chronic stress is a known antecedent to the development of depression in humans and depressive-like states in animals. Whilst there is a clear relationship between stress and motivational drive, the mechanisms underpinning this association remain unclear. One hypothesis is that the endocrine system, via corticotropin-releasing hormone (CRH) in the paraventricular nucleus of the hypothalamus (PVN; PVN CRH ), initiates a hormonal cascade resulting in glucocorticoid release, and that excessive glucocorticoids change brain circuit function to produce depression-related symptoms. Another, mostly unexplored hypothesis is that the direct activity of PVN CRH neurons and their input to other stress- and reward-related brain regions drives these behaviours. To further understand the direct involvement of PVN CRH neurons in motivation, we used optogenetic stimulation to activate these neurons one hour/day for 5 consecutive days and showed increased acute stress-related behaviours and long-lasting deficits in the motivational drive for sucrose. This was associated with increased Fos-protein expression in the lateral hypothalamus (LH). Direct stimulation of the PVN CRH inputs in the LH produced a similar pattern of effects on sucrose motivation. Together, these data suggest that PVN CRH neuronal activity may be directly responsible for changes in motivational drive and that these behavioural changes may, in part, be driven by PVN CRH synaptic projections to the LH.