Abstract Two hours following intraperitoneal injection, estradiol‐H 3 is concentrated by cells in a system of limbic and hypothalamic structures. Preoptic‐hypothalamic nuclei containing estrogen‐concentrating cells include the medial preoptic area, medial anterior hypothalamus, ventromedial nucleus, arcuate nucleus and ventral premammillary nucleus. Limbic structures include the medial and cortical nuclei of the amygdala, lateral septum, bed nucleus of the stria terminalis, diagonal band of Broca, olfactory tubercle, ventral hippocampus, and prepiriform and entorhinal cortex. Labelled cells were also found in the lateral and ventrolateral portions of the mesencephalic central grey. Compared to these regions, most other regions of the nervous system, including the spinal cord, have very small numbers of labelled cells, which are relatively weakly labelled, and are not found in regular, specific locations. The distribution of estrogen‐concentrating cells determined with the present autoradiographic method agrees with previous autoradiographic conclusions and with biochemical results from cell fractionation experiments. The locations of estrogen‐concentrating cells coincide in several brain regions with locations of estrogen‐dependent neuroendocrine control mechanisms, as determined by brain implants, lesions, electrical stimulation, and electrophysiological recording. Moreover, experimental neuroanatomical studies have provided evidence for several pathways connecting regions which concentrate radioactive estradiol. Taken together, the evidence suggests a limbic‐hypothalamic system of estrogen‐concentrating neurons which participate in the control of mating behavior and of gonadotrophin release from the pituitary.

Catechol-O-methyltransferase (COMT) is one of the major mammalian enzymes involved in the metabolic degradation of catecholamines and is considered a candidate for several psychiatric disorders and symptoms, including the psychopathology associated with the 22q11 microdeletion syndrome. By means of homologous recombination in embryonic stem cells, a strain of mice in which the gene encoding the COMT enzyme has been disrupted was produced. The basal concentrations of brain catecholamines were measured in the striatum, frontal cortex, and hypothalamus of adult male and female mutants. Locomotor activity, anxiety-like behaviors, sensorimotor gating, and aggressive behavior also were analyzed. Mutant mice demonstrated sexually dimorphic and region-specific changes of dopamine levels, notably in the frontal cortex. In addition, homozygous COMT-deficient female (but not male) mice displayed impairment in emotional reactivity in the dark/light exploratory model of anxiety. Furthermore, heterozygous COMT-deficient male mice exhibited increased aggressive behavior. Our results provide conclusive evidence for an important sex- and region-specific contribution of COMT in the maintenance of steady-state levels of catecholamines in the brain and suggest a role for COMT in some aspects of emotional and social behavior in mice.

Estrogen receptor α (ERα) and ERβ are members of the steroid nuclear receptor family that modulate gene transcription in an estrogen-dependent manner. ER mRNA and protein have been detected both peripherally and in the central nervous system, with most data having come from the rat. Here we report the development of an ERβ-selective antibody that cross-reacts with mouse, rat, and human ERβ protein and its use to determine the distribution of ERβ in the murine brain. Further, a previously characterized polyclonal antibody to ERα was used to compare the distribution of the two receptors in the first comprehensive description of ER distribution specifically in the mouse brain. ERβ immunoreactivity (ir) was primarily localized to cell nuclei within select regions of the brain, including the olfactory bulb, cerebral cortex, septum, preoptic area, bed nucleus of the stria terminalis, amygdala, paraventricular hypothalamic nucleus, thalamus, ventral tegmental area, substantia nigra, dorsal raphe, locus coeruleus, and cerebellum. Extranuclear-ir was detected in several areas, including fibers of the olfactory bulb, CA3 stratum lucidum, and CA1 stratum radiatum of the hippocampus and cerebellum. Although both receptors were generally expressed in a similar distribution through the brain, nuclear ERα-ir was the predominant subtype in the hippocampus, preoptic area, and most of the hypothalamus, whereas it was sparse or absent from the cerebral cortex and cerebellum. Collectively, these findings demonstrate the region-selective expression of ERβ and ERα in the adult ovariectomized mouse brain. These data provide an anatomical framework for understanding the mechanisms by which estrogen regulates specific neural systems in the mouse.

Abstract Ascending and descending projections from the median and dorsal raphe nuclei of the midbrain were mapped in the albino rat, using reduced‐silver stains after lesions or the autoradiographic technique following injections of tritiated proline. In all major respects the two techniques gave the same results. The majority of the ascending projections sweep ventrally from the raphe nuclei, then curve rostrally to course through the ventral tegmentum and into the medial forebrain bundle (MFB). Others radiate through the mesencephalic reticular formation (RF) and central grey, turning ventrally at the posterior thalamic border to enter the subthalamus. From the MFB, fibers branch into the hypothalamus, preoptic areas, anterior amygdala and olfactory tubercle, while some fibers enter the fornix or the stria terminalis. Many fibers continue rostrally in the MFB, joining the diagonal bands of Broca to reach the septal nuclei or, further rostrally, the cingulum bundle. Fibers in the cingulum bundle turn caudally around the genu of the corpus callosum, some branching into the cell‐free layers of the pregenual cortex. Runing caudally, then curving around the splenium, the cingulum bundle projection sprays out into the subiculum and in some cases a projection into the hippocampus is seen. Other ascending projections include one to the habenular nuclei through the fasciculus retroflexus. Projections to the mediodorsal, parafascicular and reuniens nuclei of the thalamus were also noted. Descending projections were observed to the dorsal tegmental nucleus and locus coeruleus and diffusely to the pontine reticular formation and caudal central grey. No projections were seen below the level of the facial nerve nucleus and none were observed to the cerebellum, caudal raphe nuclei or cranial nerve nuclei.

Abstract Using tritiated amino acid autoradiography, the efferent projections of the anterior hypothalamic area (AHA) were studied in albino rats. Axons from AHA neurons were not confined to local projections in the hypothalamus. Ascending AHA axons ran through the preoptic region, joined the diagonal band and distributed in the lateral septum. Descending AHA efferents within the hypothalamus coursed in a bundle ventromedial to the fornix. Projections were observed to the dorsomedial, ventromedial, arcuate and dorsal premammillary nuclei, and to the median eminence. Sweeping dorsomedially in the posterior hypothalamus, some AHA axons distributed in the central grey. AHA axons staying ventral projected to the supramammillary region, ventral tegmental area, raphe nuclei and midbrain reticular formation. Other AHA efferents distributed to the periventricular thalamus, to the medial amygdala via the stria terminalis or supraoptic commissure, and to the lateral habenula through the stria medullaris. For comparison with the AHA, efferent projections from the paraventricular nucleus (PVN) and from the ventromedial nucleus and adjacent basal hypothalamus (VMR) were studied. Projections from PVN neurons were not restricted to the median eminence and neurohypophysis. PVN efferents also distributed to many of the same regions as did those of the AHA but had somewhat different fiber trajectories and longer descending projections. VMR efferents were more widespread than those of the AHA, with projections extending into the lateral zona incerta and pontine reticular formation. Projections from the AHA were distinct from those of the medial preoptic area (mPOA). For example, while AHA axons descended in a bundle ventromedial to the fornix, mPOA axons ran in the medial forebrain bundle. Such anatomical differences may underlie experimentally demonstrated functional differences between the mPOA and AHA, for instance, in mediation of male and female sex behaviors.

Kallmann syndrome inherited hypogonadotropic hypogonadism with anosmia, is associated with an X-chromosome deletion at Xp 22.3. In a Kallmann fetus, we have found an absence of luteinizing hormone-releasing hormone (LHRH)-expressing cells in the brain despite dense clusters of LHRH cells and fibers in the nose. LHRH-containing cells and neurites end in a tangle beneath the forebrain, within the dural layers of the meninges, on the dorsal surface of the cribriform plate of the ethmoid bone. Normal fetal brains, matched for age and sex, had LHRH cells and fibers, as expected, in the hypothalamus and preoptic area. Since LHRH-expressing cells recently were discovered to migrate from the olfactory placode into the brain, it appears that the hypogonadotropism of the Kallmann syndrome can be accounted for by a failure of LHRH cells to migrate into the brain.

Abstract A cell‐by‐cell analysis of the magnocellular elements in hypothalami of fifty Long‐Evans (normal) and Brattleboro (diabetes insipidis) rats was done using the unlabeled antibody enzyme technique (PAP) with primary antisera directed against oxytocin (OXY), vasopressin (ADH), and the neurophysins. The magnocellular neurons of the hypothalamus were found in the supraoptic (SON), paraventricular (PVN), and anterior comissural (ACN) nuclei, a number of accessory nuclei, and as individual cells in the anterior hypothalamic area. SON was divided by the optic tract into the principal part and retrochiasmatic SON. In retrochiasmatic SON a majority of the cells contained vasopressin. Within the principal part of SON oxytocin‐producing cells tended to be found rostrally and dorsally, while the vasopressin cells were more common caudally and ventrally. PVN was divided into three subnuclei, the medial, lateral, and posterior subnuclei, on the basis of cellular morphology and peptide content. The magnocellular cells of the medial and lateral PVN were closely packed together and nearly round, while those of posterior PVN were more separated and fusiform in shape with their long axis running in a medio‐lateral direction. Medial PVN consisted primarily of oxytocin‐producing cells, while lateral PVN was formed by a core of vasopressin‐producing cells with a rim of oxytocin cells. Posterior PVN contained largely oxytocin‐producing cells. Both ADH and OXY cells were found in the accessory nuclei. In the Long‐Evans rat the SON had, on the average, 1443 OXY and 3236 ADH cells; the PVN had 1174 OXY and 976 ADH cells; and the accessory magnocellular groups in the hypothalamus (including the ACN) had 1286 OXY and 552 ADH cells. The Brattleboro strain animal had similar numbers of cells in these nuclei. (The cells which contain ADH in normal animals were identified in the Brattleboro rat as large, neurophysin‐negative cells.) Thus, a large fraction of the magnocellular oxytocin‐ and vasopressin‐producing cells in the rat were located outside of the PVN and SON. One accessory cell group in particular, ACN, had 616 OXY cells, or about 50% as many as PVN. In each nucleus the sum of the numbers of OXY and ADH cells was approximately the number of neurophysin cells.