Hüpotaalamus

Kokkuvõte

Hüpotaalamuse preoptilised tuumad asuvad otsmiku pool ning osalevad une esile kutsumises ja kehatemperatuuri regulatsioonis. Lisaks osaleb mediaalne preoptiline tuum seksuaalkäitumises ning ejakulatsioonis. Otsmikupoolsed tuumad sisaldavad hüpotaalamuse temperatuuri poolt mõjutatud neuroneid. Preoptilistest tuumadest veidi otsmiku poole (väljaspool hüpotaalamust) jäävad mõnutajus olulised nucleus accumbens ja septaalala. Ventrolateraalsed (suuõõne poolsel küljel) preoptilised tuumad paistavad ühtede väheste või ainsate piirkondadena, mis on sügava une ajal aktiivsemad, kui ärkvel olles. Peaaegu kõik ventrolateraalse preoptilise tuuma neuronid eritavad GABA stimuleerivatele piirkondadele. Vertikaaltasandil on hüpotaalamus keskelt peaaegu poolitatud selgroovedelikku sisaldava õõnsusega (3. ventriikul), mis on suures osas ümbritsetud periventrikulaarse ja paraventrikulaarse tuumaga. Pea külgede poole jäävad lateraalsed hüpotaalamuse tuumad, mis omavad oreksiini hajusalt vabastades stimuleeriva rolliga. Kuklapoolse piirkonna tuumad nagu mammillaarkehad ning posterioorne tuum on peamiselt stimuleeriva toimega.

Lisaks selgelt teadvust mõjutavatele funktsioonidele paistab hüpotaalamus ka ühe peamise vegetatiivsete protsesside reguleerijana nagu keha soojendamine/jahutamine, vee eritus neerude/naha kaudu, elektrolüütide taseme säilitamine ja suguhormoonide regulatsioonis.
Hüpotaalamuse vegetatiivsed protsessid erinevad veidi ajutüve omadest. Ajutüve vegetatiivsed ja tahtele vähealluvad protsessid nagu aevastamine, kõhimine, naer ja oksendamine kaasavad tihti lihaseid ning on toimumise ajal tihti tajutud, kuid hüpotaalamus reguleerib teisi tahtele vähealluvaid protsesse nagu veres olevate hormoonide kontsentratsioon, higistamine, külmakaitsereaktsioonid, uriini tootmine ja menstruatsioonitsükli mõjutamine.

Hirmu, valu ja stressireaktsioone reguleerib peamiselt hüpotaalamuse keskmine kolmandik, mis jääb paraventrikulaarse tuuma sisse või lähiümbrusesse. Selle stimuleerimine tekitab inimestel hirmu ja ärevust ning sellest piirkonnast väljuvad stressireaktsiooni vahendavad rakud aktiveerivad medulla alaosas asuvat retroambiguus'i tuuma, mis hajusalt stimuleerib lihaseid. Näiteks paistab viimane tuum põhjusena sellele, et valu ja hirmu korral lähevad kõhu ja hingamisteede lihased pingesse.

Oreksiin mõjub erksust ja liikuvust andva ainena, mis osaleb muuhulgas näljaga kaasnenud aktiivsuses. Selle puudusel tekib narkolepsia ning emotsionaaluse korral halvatus (katapleksia). Üheks narkolepsia sümptomiks on REM une algus esimese une faasina ning vahel algavad hallutsisatsioonid unehalvatusena enne magama jäämist, kuigi keha ei suudeta liigutada.
Oreksiin paistab ka histamiini ja noradrenaliini vabanemist stimuleerivana.

Artiklid

Erektsiooni ja ejakulatsiooni sai esile kutsuda reesusahvi preoptilise tuuma korduval stimulatsioonil. Ejakulatsiooni saavutamiseks kasutatud elektrilised signaalid olid lühiajalised ning sagedus oli oluline selle saavutamisel (numbreid selles kokkuvõttes ei paistnud). Enne ejakulatsiooni tekkis erektsioon, kiirenes pulss ja hingamine, esines puusaliigutusi ning ejakulatsioonile järgnes puhkefaas. Enesestimulatsiooni võimaluse korral eelistati ennast enamasti mitte stimuleerida.
Mediaalse eesaju kimbu (MFB) ventromediaalse osa stimulatsioonil sai põhjustada ejakulatsiooni ilma erektsiooni või teiste seksuaalsete sümptomiteta ning kastreerimine ei mõjutanud tulemusi.
Preoptilise ala ja sellest väljuvaid signaale vahendava MFB stimulatsioon põhjustas hingeldamist ning ka nahalähedaste veresoonte laienemist.

Katseloomad kalduvad pärast lateraalsesse hüpotaalamusse elektroodide lisamist võimaluse korral ennast stimuleerima. Selle stimulatsioon suurendab söömist ja soov ennast stimuleerida vähenes glükoosi saamisel (glükoosil on isu langetav toime).
Soov lateraalset hüpotaalamust stimuleerida võis olla mõjutatud, kuid ei kadunud ühegi uuritud ala (MFB, septaalala ja nimetamata piirkonnad) kahjustamisel. Autor järeldas, et heaolutundes osalevad piirkonnad on hajusalt ühendatud.

Kapsaitsiin mõjutas osasid preoptilise tuuma neuroneid üldnarkoosis olevatel rottidel. Kapsaitsiin suudab aktiveerida soojusretseptoreid ning neid paistab ka otseselt preoptilistes tuumades.

Süstides anteroventraalsesse striaatumisse (umbes nucleus accumbens'i piirkond) dopamiini ja noradrenaliini tagasivõtvaid neuroneid tapvat (neid koguvate transportvalkude kaudu sisenedes) 6-hüdroksüdopamiini, vähenes katseloomadel kuni nädalateks tugevalt soov lateraalset hüpotaalamust stimuleerida ning see effekt kadus ajutiselt, kui samadesse kohtadesse sama kanüüli kaudu dopamiini süstiti. Kahjustamata striaatumi korral võimendas dopamiin samuti soovi lateraalse hüpotaalamuse stimuleerida, kuid vähem kui noradrenaliini süstimisel sellesse striaatumi piirkonda.

6-hüdroksüdopamiini süstimine (selle artikli autorid kasutasid seda ainet väidetavalt noradrenaliini eritavate neuronite tapmiseks) mediaalsesse preoptilisse tuuma pikendas vaikselt ärkvelolekus veedetud aega. Toksilisust sai ära hoida antipsühhootikumiga, mis blokeeris antagonistina noradrenaliini ja dopamiini tagasivõtu valke. Kahtlustati, et noradrenaliin võib põhjustada selles piirkonnas und. Kui ventraalne noradrenaliini transportiv aksoni kimp oli kahjustatud, põhjustas noradrenaliini süstimine preoptilisse tuuma magamist, kuid tervetes isendites tekitas noradrenaliin erksust.

Preoptilise tuuma kahjustusega rotid kuumenesid palavas keskkonnas üle ja üheks põhjuseks võis olla kahjustusele järgnenud süljeerituse vähenemine, mis on rottidel üheks jahutamise viisiks. Kui süljeeritust võimendati farmakoloogiliselt, talusid nad palavust paremini.

Imetamise ajal suureneb nälga tekitava neuropeptiid Y eritumine arkuaattuumast paraventrikulaarsesse ja dorsomediaalsesse tuuma, mis võib olla imetamisega kaasnenud suurema isu üheks põhjuseks.

Oreksiin on eriline selle poolest, et see suurendab samaaegselt isu ja energia kulutamist. Arkuaattuuma süstides suurendas see narkoosis rottide hapnikukulu. Teistesse tuumadesse süstides seda toimet ei paistnud. Lisaks hapnikukulu suurenemisele läks pulss kiireks ja tõusis kehatemperatuur. Ventriikulitesse süstides sai sama effekti 10 korda suurema oreksiinidoosiga, kuid arkuaattuuma kahjustamisel nõrgenes see toime.

45 kraadise palavuse käes suurenes ärkvel olevate lammaste preoptilises tuumas dopamiini, noradrenaliini ja aspartaadi (NMDA agonisti) hulk. Vähenes serotoniini lagunemisel tekkinud laguprodukti hulk, millest võib kaudselt oletada, vähenes serotoniini vabanemine. 60 minutit hiljem oli ainult dopamiini hulk erinev palavuse eelsest tasemest.

Jänestel suurenes oksütotsiini sisaldavate rakkude hulk hajusalt lateraalses hüpotaalamuses ajaperioodil jooksuajast hilise tiinuseni, kuid mitte supraoptilises ja paraventrikulaarses tuumas. Päev peale sünnitust kahekordistus oksütotsiini sisaldavate rakkude hulk paraventrikulaarses tuumas.

Preoptiliste ja anterioorsete tuumade kahjustamisel eksitotoksilise ainega vähenes oluliselt või kadus 8'l kassil REM ja sügava une hulk 2-3 nädalaks. Sügav uni võis kesta 0-40% tervetele omasest ajast ja REM uni kestvus oli 50-75% kontrollgrupi isendite omast. GABA agonisti süstimisel posterioorsesse hüpotaalamusse põhjustas sügava ja REM une teket.

Ventromediaalse tuuma kahjustamine või tuimestamine suurendas isu ja soovi lateraalset hüpotaalamust stimuleerida. Soov selle enesestimulatsiooni järele vähenes söömisega. Autor pakkus, et lateraalse hüpotaalamuse stimulatsioonil saadud heaolutunne on üks toitumisel saadud tasutundest.

Preoptilise tuuma soojendamine põhjustas oravate kehatemperatuuri langust. Jahtumine esines jahedamas keskkonnas, kuid 33 kraadises õhus ei paistnud jahtumist. Preoptilise tuuma jahutamine "kiirendas ainevahetust" ja põhjustas soojenemist. Kehatemperatuuri suurem muutus võis põhjustada vastupidist effekti, kui preoptilise ala temperatuuri mõjutada.

GABA agonisti süstimine hüpotaalamuse preoptilisse või anterioorsesse piirkonda (või ka anterioorsesse keskaju tegmentaalsesse alasse) tekitas erksust ja unetust. Hüpotaalamuse posterioorse tuuma keskmise ja anterioorse osa sisse süstides põhjustas sama aine kiiresti une teket, kuigi REM und ei paistnud peaaegu üldse. Posterioorse tuuma ventrolateraalses piirkonnas tekkis esialgu sügav uni ja siis REM uni. Kui enne posterioorsesse tuuma süstimist oli antud serotoniini sünteesi blokeerivat ainet, algasid kiiresti sügava ja REM une faasid.

Võrreldi preoptiliste ja lateraalsete piirkondade enesestimulatsiooni toimet kehatemperatuurile. Preoptilise tuuma stimulatsioon põhjustas jahtumist ka "külmas" keskkonnas, kuid samas kasutati aeg-ajalt ka soojenduslampi (temperatuurid olid eri gruppidel kas 2, 12, 25 või 35 C ning soovi korral said kõik soojendavat lampi aktiveerida). Jahtumise tekkimises paistab põhjusena nahalähedaste veresoonte laienemisel, mis soojenemistunnet andis. Lateraalse hüpotaalamuse stimulatsioon põhjustas neutraalsel temperatuuril ülekuumenemist ning külmas olijad soojendasid ennast stimuleerides seda kohta kasutamata soojenduslampi. Palavas ruumis vähenes soov mõlema piirkonna stimuleerimise järele.

Preoptilise tuuma kahjustamine põhjustab tugevamalt kehatemperatuuri langust, kui anterioorsete tuumade kahjustamine. Selliste kahjustustega katseloomad püüdsid jahtumist kompentseerida nähtavasti soojemate kohtade otsimisega.

Üldnarkoosis olnud rottidel stimuleeriti (0,5 millisekundilised 200 mikroamprised impulsid 50 Hz juures 30 või 300 sekundit) mediaalseid ja lateraalseid preoptilisi tuumasid, et soojenemist uurida. Normaalse temperatuuri korral põhjustas preoptilise tuuma stimulatsioon rasvkoe soojenemist üle keha sisetemperatuuri. Jalalihase temperatuur ei muutunud ja värisemist ei esinenud. Lateraalse preoptilise tuuma stimulatsioonil mõõdeti lihaste värisemist ka normaalse kehatemperatuuri juures. Mõlema tuuma korral võimendas 3 kraadine alajahtumine stimulatsiooni toimet ja mõlema tuuma stimulatsioon põhjustas ka teisi täpsustamata külmakaitsevastuseid.

Mediaalse, kuid mitte lateraalse, preoptilise tuuma stimulatsioon kiirendas orgasmi saamist. Paari katselooma puhul läheneti emastele kiiremini ja lühenes tugevalt paaritumiste vaheline puhkeperiood. Mõlema tuuma puhul õpiti sama stimulatsioonijadaga ennast stimuleerima, kuid mediaalse tuuma stimulatsioon paistis eelistatuna.

Mediaalne preoptiline tuum aktiveerub ahvidel ka emastel seksuaalkäitumise algatamisel ning erutuse väljendamisel. Paaritumise ajal oli lisaks isastel suurem aktiivsus dorsomediaalses tuumas ja emastel ventromediaalses tuumas.

Uuring forniksist hüpotaalamusse minevate ühenduste kaardistamiseks. "Hippokampuse päritoluga" forniksi neuronid saatsid aksoneid preoptilisele, dorsomediaalsele ja posterioorsele tuumale. Viimased 2 jäävad umbes mammilaarkehadest alanud forniksi ümber. Septaalalas olevad forniksi rakud olid ühenduses preoptilise, paraventrikulaarse ja ventromediaalse tuumaga. Amügdala oli ühenduses preoptilise ja ventromediaalse tuumaga. Ühendusi paistis ka hüpotaalamuse ja keskaju tegmentumiga, millesse jääb substantia nigra.

Noradrenaliini alfa-1 retseptori antagonisti süstimine ventromediaalsesse tuuma vähendas 86% emastes lordoosi (seksuaalse pakkumise asend). Sama aine mediaalses preoptilises tuumas vähendas lordoosi 10% loomadest. Alfa-2 retseptori (ja nõrgalt alfa-1 retseptori) antagonist vähendas lordoosi 41% loomadest ventromediaalsesse tuuma süstides ning 37% loomadest mediaalsesse preoptilisse tuuma süstides. Beeta retseptori antagonistid suutsid ventromediaalses tuumas lordoosi vähendada 50-80%, sõltuvalt ainest.

Serotoniini süstimine mediaalsesse preoptilisse tuuma vähendas seksuaalkäitumist ja serotoniini antagonistiga leiti kerget seksuaalkäitumise võimendumist.

Oreksiin üldise erksuse andjana mõjub ka preoptilisse tuuma süstides stimuleerivalt. Lisaks võib see sinna süstides tekitada seksuaalset erutust. Seda sünteesitakse teadaolevalt ainult lateraalse hüpotaalamuse rakkude poolt.
Punktid saadi vaatluses teatud olukordades nupule vajutades ning hiljem arvutiprogrammi poolt aega arvestades punktiks tegemisel. Täpsemini ei selgitatud nende tähendust selles lühendatud tekstis. Oreksiini süstimise järel oli suurema erinevusega kahekordistunud selgaronimiste punktid, viis korda vähem aega selga ronimiseks (kui esimese 4 punktid näitavad aega) ning kiirenes ejakulatsioon. Suurenenud erutust võib paista ka kiirematest "puusaliigutustest" ja rutem saabunud ejakulatsioonist. Noradrenaliinil paistab selles piirkonnas sarnane toime.

Reesusahvidel stimuleeriti hüpotaalamust elektrilisel seksuaalkäitumise uurimiseks. Dorsomediaalse, preoptilise ja lateraalse hüpotaalamuse stimulatsioon kiirendas paaritumise alustamist. Anterioorse, posterioorse ja ventromediaalse tuuma stimuleerimisel tekkisid üksikult hoitud isastel erektsioonid, kuid emastega olles ei võimendanud nende stimulatsioon seksuaalkäitumist. Dorsomediaalse tuuma stimuleerimisel kestsid vahekorrad kauem ning sisse-välja liigutusi oli rohkem. Lisaks esines neil katseperioodil rohkem ejakulatsioone ja ejakulatsioonidevahelised puhkefaasid lühenesid. Preoptilise tuuma stimulatsioonil kasutatud vooluga kestsid paaritumised kauem, kuid liigutuste hulk oli väiksem ja ejakulatsioone ei esinenud.

Substants P'd leidub östrogeeni sisaldavatele rakkudele (viimased mediaalses preoptilises tuumas) signaale saatvates rakkudes periventrikulaarses ja mediaalses preoptilises tuumas. SP võib potentsiaalselt osaleda östrogeeni käitumist mõjutava toime regulatsioonis.

Toitumisealane tekst. Isu ja janu langetava GLP-1 süstimine selgroovedelikku suurendas aktiivsust paraventrikulaarses tuumas. Isu suurendav ghreliin toimib arkuaattuuma mõjutamise kaudu ja nucleus tractus solitarius on hüpotaalamusega ühenduses. NTS'i kaudu jõuab hüpotaalamuseni ka info vagaalnärvi venitusretseptoritest. NTS on ka seedekulglast tulevate närvisignaalide vahenduskoht. PYY vähendab arkuaattuuma tekitatud nälga. Arkuaattuumas on kaks suuremat rakupopulatsiooni, millest üks sisaldab tugevalt isu tõstvat NPY'd ning teine isu langetavat POMC'i. Insuliin ja leptiin inhibeerivad NPY rakke ja stimuleerivad POMC rakke. Mõlemad rakutüübid saadavad signaale lateraalse hüpotaalamuse rakkudele, mis sisaldavad oreksiini. Paraventrikulaarses tuumas GLP-1 sisaldavad rakud saadavad signaale periventrikulaarsele ja lateraalse hüpotaalamusele. Nälja ajal aktiveeruvad oreksiinirakud lateraalses hüpotaalamuses.

Erektsioonis on hüpotaalamuses reguleerivateks mediaalne preoptiline ja paraventrikulaarne tuum, mis paistavad osalevana ka emaste seksuaalses erutuses. Need kaks tuuma võivad otseselt mitte ulatuda erektsiooni saavutamiseks vajalike seljaaju neuroniteni. Paraventrikulaarsest tuumast alanud oksütotsiini saatvad aksonid on tihedad ka ribidest alla poole jäävas selgroonärvis ning sellest tuumast jõuavad aksonid selgroonärvi alaosani. Paraventrikulaarse tuuma kahjustamine takistab erektsioone ja ejakulatsioone ning oksütotsiini süstimine suurendab peenise rõhku. Lisaks sisaldab see tuum vasopressiini, dopamiini ja enkefaliine. Süstides paraventrikulaarsesse tuuma glutamaati, oksütotsiini ja dopamiini agoniste saab tekitada erektsioone.

Periventrikulaarse tuuma kahjustamisel võib väheneda angiotensiini ja adrenaliini beeta retseptori agonistide janu tekitav toime.

Mida soojem oli keskkond seda kergemast preoptilise ala soojendamisest piisas saba veresoonte laienemise esile kutsumiseks.

Uuriti mediaalse preoptilise tuuma glutamaati kasutavaid ühendusi radioaktiivselt märgistatud aspartaadi süstimisega. Värvunud rakke leiti poolkeradest ja limbilisest süsteemist, kuid mitte ajutüvest. Ühenduses oldi lateraalse septumiga, amügdalaga ning hüpotaalamuse paraventrikulaarse, ventromediaalse, suprakiasmaatilise, ventraalse premammilaarse, supramammilaarse ja arkuaattuumaga. Ühendusi paistis ka taalamuse paraventrikularse tuumaga.

Scholarpedia'st.Periventrikulaarse tuuma neuronid ühendavad hüpotaalamust taalamuse ja ajutüvega. Osad aksonid saadavad hormoone (prolaktiin, kasvuhormoon, kortikotropiin) ajuripatsi kaudu verre eritamiseks. Mõned periventrikulaarset tuuma läbivad aksonid (saadavad oksütotsiini ja vasopressiini) algavad paraventrikulaarsest ja preoptilisest tuumast. Periventrikulaarse tuuma kaudu liigub ovulatsiooni algatav luteiniseeriv hormoon ajuripatsi kaudu verre nagu ka folliikulit stimuleerivat hormooni, mis algatab puberteeti ja sugurakkude tootmist. Lateraalse hüpotaalamuse piirkonna aksonite kogumit nimetatakse vahel mediaalse eesaju kimbuks. Bioloogilise kellana toimiva suprakiasmaatilise tuuma juurde jäävad ka uneks vajalikud tuumad. Hüpotaalamuse keskmine kolmandik sisaldab toitumises, ainevahetuses ja stressivastuses osalevaid tuumasid ning osaleb unes-ärkvelolekus osalevate piirkondade seostamises. Kuklapoolsem kolmandik on vajalik ärkvel püsimiseks ja ohtudele reageerimiseks.
Sensoorsete radade ristumiskoha läheduses oleva kohana saab see visuaalseid, somatosensoorseid ning lõhna- ja maitse signaale. Lisaks on ühendusi singulaatkorteksi, amügdala ja hippokampusega. Emotsionaalsemad reaktsioonid nagu pulsi muutumine, punastamine ja karvade tõus on osaliselt hüpotaalamuse poolt reguleeritud. Hüpotaalamus määrab ka aja, millal vastav liik magab või ärkvel on, millal toitub, paljuneb või kuidas kehatemperatuur kõigub. Sümpateetilist ja parasümpateetilist närvisüsteemi kontrollivad otseste ühendustega paraventrikulaarne, lateraalne ja arkuaattuum. Hüpotaalamus võib olla põhjuseks, miks näljaselt on toit meeldivam, ohtude korral valu nõrgem ja janu ajal suu kuivem.
Ülekuumenemise eest võivad preoptilised tuumad kaitsta inhibeerivate neurotransmitterite saatmisega temperatuuri tõstvatele dorsomediaalsetele ja paraventrikulaarsetele tuumadele. Viimased saadavad selgroosse signaale, mis aitavad temperatuuril tõusta.
Periventrikulaarne ja arkuaattuum toodavad suguhormoonide regulatsioonis osalevaid aineid ja mediaalne preoptiline tuum osaleb erektsiooni ja libestuse esile kutsumises. Suprakiasmaatilise tuuma mõju bioloogilise kellana vahendab vähemalt osaliselt dorsomediaalne tuum, mis aktiveerib lateraalset hüpotaalamust ning võib mõjutada ventrolateraalse preoptilist tuuma, mis lateraalset hüpotaalamust ja teisi ärkvel hoidvaid piirkondi inhibeerib GABA abil. Stressivastuses osalev paraventrikulaarne tuum toodab kortikotropiini vabastavat hormooni, mis põhjustab adrenaliininäärmetest stressihormoonide vabastamist. Täiendavat erksust lisab lateraalne hüpotaalamus, mis oreksiiniga ajukoort aktiveerib. Teised hüpotaalamuse tuumad osalevad samuti stressivastuses sõltuvalt stressitüübist, mis võivad väga erinevad olla (nälja-, janu-, kuuma-, külmastress jne.).

Narkolepsia ja katapleksia tekkeks piisab 90% oreksiini sisaldavate rakkude kaotusest. Nende kahe tavaliselt koos esineva häire korral esineb tihti liigset unisust, järsult magama jäämist, unehalvatust ja hallutsisatsioone. Üle veerandi narkoleptikutest ei ole katapleksiaga. 6 inimese surmajärgsel uurimisel leiti katapleksiata narkoleptikult 33% väiksemat hüpokretiinirakkude hulka. Anterioorses hüpotaalamuses oli katapleksiata narkoleptikutel oreksiini sisaldavate rakkude hulk sama, mis tavalises ajus. Oreksiinipuudust on vähemal määral ka Parkinsoni tõvega ("paljud" rakutüübid peale dopamiini omade võivad Parkinsoni tõve korral kahjustatud olla) inimestel ning sarnaselt narkoleptikutega on neil raskusi lõhnade eristamisega, kuid oreksiini ninakaudne doseerimine võib seda leevendada. Ahvidel sai 30-36 tunnise magamatuse järel tähelepanu umbes normaliseerida oreksiini ninakaudsel doseerimisel.

Ventromediaalne tuum (täpsemini dorsomediaalne osa) saab valusignaale ning paistab üldise ohureaktsioonide reguleerijana. Selle koha elektrilisel või keemilisel stimulatsioonil tekitasid rotid häälitsusi, mida sai tekitada ka valusa elektrilöögiga sabale. Ventromediaalne tuum saab tihedalt GABA. GABA agonist takistas stimulatsioonil tekkinud reaktsioone ja GABA antagonist võimendas sellist reaktsiooni. Selle piirkonnaga seostatakse kindlamalt valule järgnevat emotsionaalset poolt (hirm) ning hüpotaalamuse keskosa lähedale jääv piirkond preoptilisest tuumast premammillaarkehadeni on stressivastuste korral tavaline aktiveeruja. Inimestes on mediaalse hüpotaalamuse stimulatsioonil mainitud hirmu, ärevust ja õudust ning ka loomkatsetes paistab selle piirkonna stimuleerimisel sarnast reaktsiooni. Need saadavad signaale periakveduktaalsele hallile massile, et NMDA retseptorite osalusel kaitsereaktsioone tekitada. Periakveduktaalsest tuumast lähevad osad signaalid meduallas asuvasse retromabiguus tuuma, mis stimuleerib muuhulgas motoorseid hingamises ja häälitsemises osalevaid lihaseid (paistab ka teisi funktsioone nagu kõhuõõne lihaste ja välja hingamise regulatsioon, mis on mõlemad valu ja hirmu korral mõjutatud). Amügdala on ühenduses ventromediaalse tuumaga ja periakveduktaalse halli massiga. Long term potentiation'i tõttu püsivad hirmureaktsioonides osalevad neuronid pikemaajaliselt stimuleeritult.

Mediaalne preoptiline tuum on soost sõltuva suurusega olles umbes kaks korda suurem isastes loomades. Selle ja anterioorse hüpotaalamuse kahjustamisel kaldutakse loomkatsetes leidma homoseksuaalse käitumise teket. Teise suurema muutusena hakatakse eelistama isaste lõhna, kui on antud võimalus T või Y kujulises ruumis valida ühes harus oleva emase lõhna või teises harus asuva isase lõhna juurde mineku vahel. Terved isased eelistasid algselt ~60-70% juhtudest emase lõhna suunas minna, kuid peale preoptiliste/anterioorsete tuumade kahjustamist eelistasid isased nagu emased umbes 60% juhtudest isaste juurde minna, mis ei ole väga kindel erinevus (ainult 8 isendit oli mõlemapoolse preoptilise/anterioorse hüpotaalamuse kahjustusega ja 60% võis juhuse tulemus olla). Homoseksuaalsetel rottidel, lammastel ja reesusahvidel on need tuumad 2-3 korda väiksemad, kui heteroseksuaalsetel loomadel.

Uuriti oreksiini ja histamiini knockout mutatsioonide mõju. Mõlemal juhul suurenes REM une hulk, kuid histamiini puudusel paistis seda valgel ajal ja oreksiini puudusel pimedal ajal. Erinevalt histamiini puudulikkusest ei olnud oreksiini puudusel raskusi pimedas ärkvel püsimisel. Oreksiini puudusel paistis narkolepsiat ning ei tahetud rattal joosta (pilt). Tavahiirtel tõusis joostes aktiivsus dorsomediaalse tuuma oreksiini rakkudes. Posterioorse hüpotaalamuse põletikuga patsientidel ning ka loomkatsetes selle piirkonna kahjustamisel esineb letargiat, rohket magamist, somnolentsust, narkolepsiat või koomat. Histamiin vabaneb peamiselt ainult ärkvel olles hajusalt kogu ajule ning see paistab ajukoore stimuleerijana. Histamiini puudusel esines somnolentsi e. unist unelähedast olekut. Oreksiini puudusel ei paistnud muutuseid ärkveloldud ja sügavas unes veedetud aja juures (graafikud). Autorite sõnade järgi on posterioorne hüpotaalamus ainuke teadaolev aju piirkond, mille kahjustamine või inhibeerimine GABA agonistidega põhjustab unisust. Oreksiini ja histamiini eritavad rakud suudavad üksteist stimuleerida ning mõlemad aktiveeruvad kordades tugevamalt umbes ärkamise ajal.

Lateraalse ja paraventrikulaarse hüpotaalamuse tuumad reageerisid maksa vagaalnärvist nucleus tractus solitarius'e (NTS) vahendusel saabunud signaalidest osmootilisele rõhule soolase lahuse süstimisel maksaveresoonde.

Paraventrikulaarsed ja supraoptilised tuumad eritavad rõhusignaalidest sõltuvalt uriini tootmist reguleerivat vasopressiini ja CCK'st või seedeelundite venitusest sõltuvalt oksütotsiini vabanemist. Medullast pärinevad (umbes NTS piirkonnast, mis mõlemaid rõhusignaale vahendab) ühendused on mõlema tuumaga ühenduses. Mõlemasse tuuma erinevaid värve süstides leiti medullast pärinevates rakkudes 7% juhtudest mõlemaid värve.

Süstides paraventrikulaarsesse tuuma värvainet leiti värvitud rakke peamiselt NTS'st. Substants P oli üheks neurotransmitteriks.

Stimuleeriti NTS'e piirkonda, mis sai rõhusignaale kaelas asuvast arterist ja südame juurest. Stimuleerimisel muutus aktiivsus 67 neuronis 133'st hüpotaalamuse supraoptilises tuumas. 33% juhtudest langes aktiivsus 10-100 ms peale NTS'i stimulatsiooni. Ülejäänud rakkudes tõusis aktiivsus stimulatsiooni järgselt sarnase hilinemisega. Supraoptiline tuum eritab verre vasopressiini ja oksütotsiini, mis muuhulgas takistavad vee eritumist neerude kaudu. Vasopressiin saab vererõhku suurendada ja oksütotsiin võib vererõhku langetada.

Paraventrikulaarsesse tuuma süstiti opioide ning vaadeldi dopamiini ja atsetüülkoliini vabanemist nucleus accumbens'is (NAc). Morfiini süstimine paraventrikulaarsesse tuuma suurendas NAc'is dopamiini hulka 41% ja vähendas atsetüülkoliini hulka 35%. Mu retseptorite antagonist naloksoon vähendas dopamiini hulka 24% ja tõstis atsetüülkoliini 19%. Ühe teise mu agonistiga (ühe enkefaliiniga) suudeti dopamiini hulka tõsta kuni 209% üle algtaseme ja atsetüülkoliini vähendati 55% alla algtaseme. Sigma opioidi retseptori agonist tõstis dopamiini 34% võrra mõjutamata statistiliselt oluliselt atsetüülkoliini kontsentratsiooni NAc'is. Opioide uuriti selles uuringus seoses nende võimega peale paraventrikulaarsesse tuuma süstimist söömist algatada ning toitumist pikemaajaliselt alal hoida. Isu suureneb tavaliselt rasvase toidu suhtes. Opiodi antagonistidel on kalduvus isu langetada. Paraventrikulaarses tuumas on enkefaliinid ja dünorfiinid opioidideks ning nende süntees tugevneb rasvase toidu või etanooli saamisel.
Dopamiini tõus NAc'is suurendab isu ja soovi psühhotroopseid aineid saada. See tõus võib esineda ka toitumise ja suhkruvee joomisel. Atsetüülkoliini hulk tõuseb morfiini, etanooli ja suhkruvee võõrutuse ajal ning teistes olukordades, kus peaks olema ebameeldiv enesetunne. Galaniin suurendab samas tuumas sarnaselt opioididega isu teket ning mõjutades NAc'i dopamiini ja atsetüülkoliini taset sarnaselt morfiiniga. Mu antagonist suudab galaniini toimet blokeerida.
Opioidide dopamiini tõstva toime põhjuseks võivad olla otsesed ühendused NAc'sse stressihormooni kortikotropiini vabastavat faktorit (CRF) sisaldavate rakkudega või CRF'ga neuronid, mis ventraalsesse tegmentaalsesse alasse CRF'i eritavad. CRF stimuleerib sealseid dopamiini sisaldavaid rakke ning need võivad NAc'sse dopamiini saata. Teisteks võimalikeks põhjusteks on paraventrikulaarse tuuma ühendused parabrahhiaaltuumade ja NTS'ga, mis stimuleerivad atsetüülkoliini vahendusel ventraalse tegmentaalse ala dopamiinirakke.

Neuropeptiid Y süstimisel paraventrikulaarsesse tuuma suudeti söömist esile kutsuda nagu galaniini puhul, kuid NPY puhul ei leitud selget muutust NAc dopamiini ja atsetüülkoliini juures.

Mediaalse hüpotaalamuse või NAc kahjustamise järel olid rotid agressiivsemad.

Emased rotid söövad rohkem, on agressiivsemad teiste täiskasvanute suhtes ja käituvad vähem hirmunult. GABA antagonisti süstimine ventromediaalsesse hüpotaalamusse vähendas söömist ja agressiivsust. Hirmu juures ei paistnud muutust.

Rottide ventrolateraalse tuuma stimulatsioonis tekitati agressiivsust nii elavate kui surnud hiirte suhtes. 10 agressiivsust tekitanud stimulatsioonikohta 12'st olid sellised, mida rotid olid valmis endal vabatahtlikult stimuleerima.

Osade ajutüve piirkondade nagu raphe tuumade kahjustamisel saab vältida pürogeenide (palavikutekitajate) kehatemperatuuri tõstvat toimet. Värvides raphe tuumasid leiti, et kõik raphe tuumad said signaale lateraalsest ja mediaalsest hüpotaalamusest. Kõik raphe tuumad saatsid signaale edasi mediaalsele retikulaarsele formatsioonile ning ponsi ja keskaju piirkonda jäänud raphe tuumad saatsid signaale ka hüpotaalamusele. Raphe tuumade ja hüpotaalamuse vaheliste ühenduste kahjustamine hoiab ära palaviku teket pürogeenide andmisel.

MIP-1 süstimine anterioorsesse või preoptilisse hüpotaalamusse tekitas ka 0,028 ng doosiga 15 minuti jooksul 2 kraadist temperatuuri tõusu. Autorid nimetasid seda teadaolevalt kõige võimsamaks pürogeeniks (ka inimeste valgelibled eritavad seda).
MIP-1 süstimisel ventromediaalsesse hüpotaalamusse (5,6 pikogrammi) vähenes katseloomade janu ja isu. Samas ei tekitanud MIP-1 sinna süstides palavikku nagu sama doos preoptilistesse ja anterioorsetesse tuumadesse süstides.

Keha poolt toodetud pürogeeni süstimisel ventriikulisse tekitas palavikku, mida sai vältida 5-HT2 retseptori antagonistidega. 5-HT2 agonisti süstimine tekitas palavikku, mida sai vältida 5-HT või mu-opioidi antagonistidega.
Glutamaadi süstimisel ventriikulitesse sai samuti palavikku esile kutsuda ning NMDA antagonistid vähendasid lipopolüsahhariidide poolt tekitatud palavikku.

16 narkoosis (narkoosiaine oli GABA agonist ja glutamaadi antagonist) koera reageerisid hüpotaalamuse soojendamisele nahalähedaste veresoonte laienemisega. Hüpotaalamuse jahutamisel kitsenesid 12 koera veresooned, kuid 4 puhul laienesid. Ühel vahetus see paradoksaalne veresoonte laienemine kitsenemisega, kui narkoos oli 2 tundi peatatud ja teisel koeral laienesid veresooned tugevama jahutamisega (kergemal jahutamisel sooned kitsenesid).

Rotid paigutati ruumidesse, kus temperatuurid olid 20, 30, 35 või 40 kraadi ning neile anti võimalus aktiveerida kangikese vajutamisega jaheda õhu voolu või teise kangikesega (mõlemad korraga lubatud) jahutada oma hüpotaalamust eelnevalt sisse opereeritud vahendiga. Eelistati otseselt hüpotaalamust jahutada ning naha jahutamisega tegeleti vähem.

Periakveduktaalsesse halli massi süstiti värvainet, et kontrollida ühenduste olemasolu hüpotaalamuse rakkudega ja nende reageerimist hapniku puuduse (10% hingamissegust) ning liigse süsihappegaasi (5%) korral. Posterioorse hüpotaalamusega oli palju ühendusi ning sellesse paigutati 79 eri kohas asuvat elektroodi. 15 rakku (19%) aktiveerusid periakveduktaalse halli massi stimuleerimisel. Neist 8 (53%) aktiveerusid hapniku puudusel ja 4 (27%) süsihappegaasi hingamisel. 64 neuroni aktiivsust võrreldi hingamise ja südametööga ning 42 puhul paistis seost nende protsesside ja närviimpulsside vahel.

Vanadel hamstritel lühenevad aktiivsuse/une rütmid ja üheks põhjuseks võivad olla muutused suprakiasmaatilises tuumas. 20 nädalastel noortel ja 81 nädalastel vanadel hamstritel rikuti suprakiasmaatiline tuum ning siirdati asemele lootelt võetud suprakiasmaatilise tuuma tükk. Vanadel hamstritel tekkis eelnevaga võrreldes suurem muutus aktiivsuse juures ning mõlema grupi puhul tekkis sama kaua kestev aktiivsusfaas.
Täpseid muudatusi ei olnud kokkuvõttes näha, kuid kui muutused olid olulised, siis peaks sellel tuumal lähedaste ja lihtsate ühendustega toimemehhanism olema, kui tüki siirdamisega sai funktsiooni taastada.

Oreksiinirakud tapeti oreksiini ja saporiini kombineerimisel. Oreksiini tagasivõtvad valgud transportisid saporiini rakku, misjärel hakkas saporiini osa valgusünteesiks vajalikke ribosoome kasutuks tegema. Seksuaalselt kogenematud isased rotid, kes olid seda ainet saanud ronisid emastele esimesel korral (kuid mitte järgnevatel kordadel) kiiremini selga ja paistsid julgemalt ümbrust uurivana. Oreksiini kahtlustati ärevuses.

Dorsomediaalse tuuma kahjustusega loomad söövad ja kaaluvad vähem. Mu-opioidi antagonisti ja CCK saamisel väheneb tervetel isenditel isu, kuid selle tuuma kahjustusega ei vähenda need ained toitumist.

Hüdro-polümeer geeli süstimisel pimedate emaste rottide ventrolateraalsesse tuuma vähendas tugevalt muutusi nende ööpäevases liikuvuses ning melatoniini hulgas. Ühe kõrvalnähuna tekkis püsiv estrus. Geeli tõenäoliselt stimuleerivat toimet sai blokeerida ventromediaalset tuuma ümbritsevate (või ainult dorsaalsete) ühenduste rikkumisel.

Noradrenaliini, serotoniini ja dopamiini sisaldust kontrolliti pärast 5 C kraadises keskkonnas elamist. Erinevad rottide grupid elasid sellises keskkonnas 3 tundi, 1 päeva, 7 päeva, 14 päeva või 28 päeva. Serotoniini ja dopamiini hulk ei muutunud külma tõttu, kuid noradrenaliin oli mõjutatud igas uuritud hüpotaalamuse piirkonnas. 3 tunnise külma järel oli noradrenaliini tase "kõrge" ainult preoptilises alas. Ventromediaalses tuumas tõusis selle hulk 7, 14 ja 28 päevase külma korral. Posterioorses hüpotaalamuses langes noradrenaliini hulk 3 tunni kuni 14 päevase külma järel.

Suprakiasmaatilise tuuma ühendused lõppevad suures osas dorsomediaalses tuumas ja subparaventikulaarses alas (SPZ). Dorsaalse SPZ rakud on vajalikud ööpäevasteks temperatuuri kõikumisteks ja ventraalse SPZ rakud une ja ärkveloleku rütmi reguleerimiseks. Ventraalse SPZ rakud on ühenduses dorsomediaalse tuumaga, mis osaleb samuti une-ärkveloleku rütmi reguleerimises ning lisaks toitumises ning liikuvuse ja stressihormoonide regulatsioonis.
Suprakiasmaatilise tuuma "kella" mõjutavad erinevad stimuleerivad signaalid lisaks valgusele. Oreksiini lisamine mõjutas 80% sealseid vaatluse all olnud rakke ning enamasti aeglustasid need oma tööd.
Suprakiasmaatilise tuuma toimimise täpset mehhanismi ei teatud leitud artiklites.

Rottide locus coeruleus saab signaale ajast sõltuvalt suprakiasmaatiliselt tuumalt dorsomediaalse tuuma vahendusel. Osad dorsomediaalse tuuma rakud toodavad oreksiini ja paljud nende ühendused lähevad locus coeruleus'i (LC), mis stimuleerib kogu aju noradrenaliiniga. LC rakud tekitasid organismi aktiivsel perioodil rohkem signaale ning oreksiini antagonisti süstimisel dorsomediaalsesse tuuma vähenes LC aktiivsus.

Nälga tekitava ghreliini süstimine kehaõõnsusesse suurendas aktiivsust paraventrikulaarses ja arkuaattuumas.

Dorsomediaalse tuuma kahjustamine vähendab söömist ja joomist ning kasvu. Kui kaal langeb mingi piirini siis selle langus lõppeb. Selle kahjustusega loomad ei lähe rasvase toiduga eriti ülekaaluliseks, mis võib neuropeptiid Y puuduse süü olla. Nälja järel võivad sellised katseloomad üle süüa, mis võib CCK ja glükoosi mittetajumise tulemus olla. CCK retseptorite puudus muidu terves dorsomediaalses tuumas põhjustab ülekaalulisust ning isu tekitava neuropeptiid Y ületootmist. Dorsomediaalne tuum ja selle ühendused on vajalikud opioidide isu suurendava toime jaoks.

Hüpotaalamuse rakud ei ole ainukesed ööpäevase kella järgi töötavad rakud. Peaaegu kõik keharakud sisaldavad umbes ööpäevase rütmiga toimuvaid geeniekspressiooni muutusi. Suprakiasmaatilist tuuma peetakse pigem nende kellade kesksema mõjutajana, mis võib olla mõjutatud teiste ööpäevaselt korduvate protsesside poolt. Näiteks söötmes elus hoitud organid, rakukoed (taimede ja loomade) ja ka putuka haisteantennid või ainuraksed sisaldavad kellaajast sõltuvaid ööpäevaseid protsesse, mis päevadega kaovad. Suprakiasmaatilise tuuma kahjustus võib katseloomades kaotada ka teistes kehaosades toimuvad ööpäevased protsessid. Suprakiasmaatiline tuum eritab ajast sõltuvalt kahte aktiivsust tugevalt vähendavat ainet (TGFα ja PK2), mille retseptoreid leidub ka seedekulglas.