Dopamine-sensitive neurons in the mesencephalic locomotor region control locomotion initiation, stop, and turns
Andrea Juárez Tello,
Cornelis Immanuel van der Zouwen,
Léonie Dejas,
Juan Duque-Yate,
Joël Boutin,
Katherine Medina-Ortiz,
Jacinthlyn Sylvia Suresh,
Jordan Swiegers,
Philippe Sarret,
Dimitri Ryczko
Affiliations
Andrea Juárez Tello
Département de Pharmacologie-Physiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada
Cornelis Immanuel van der Zouwen
Département de Pharmacologie-Physiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada
Léonie Dejas
Département de Pharmacologie-Physiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada
Juan Duque-Yate
Département de Pharmacologie-Physiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada
Joël Boutin
Département de Pharmacologie-Physiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada
Katherine Medina-Ortiz
Département de Pharmacologie-Physiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada
Jacinthlyn Sylvia Suresh
Département de Pharmacologie-Physiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada
Jordan Swiegers
Département de Pharmacologie-Physiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada
Philippe Sarret
Département de Pharmacologie-Physiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada; Centre de recherche du Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada; Neurosciences Sherbrooke, Institut de Pharmacologie de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada
Dimitri Ryczko
Département de Pharmacologie-Physiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada; Centre de recherche du Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada; Neurosciences Sherbrooke, Institut de Pharmacologie de Sherbrooke, Sherbrooke, QC, Canada; Corresponding author
Summary: The locomotor role of dopaminergic neurons is traditionally attributed to their ascending projections to the basal ganglia, which project to the mesencephalic locomotor region (MLR). In addition, descending dopaminergic projections to the MLR are present from basal vertebrates to mammals. However, the neurons targeted in the MLR and their behavioral role are unknown in mammals. Here, we identify genetically defined MLR cells that express D1 or D2 receptors and control different motor behaviors in mice. In the cuneiform nucleus, D1-expressing neurons promote locomotion, while D2-expressing neurons stop locomotion. In the pedunculopontine nucleus, D1-expressing neurons promote locomotion, while D2-expressing neurons evoke ipsilateral turns. Using RNAscope, we show that MLR dopamine-sensitive neurons comprise a combination of glutamatergic, GABAergic, and cholinergic neurons, suggesting that different neurotransmitter-based cell types work together to control distinct behavioral modules. Altogether, our study uncovers behaviorally relevant cell types in the mammalian MLR based on the expression of dopaminergic receptors.