HypothalamusBLOCK 3 – 2011-12
Robert R. Terreberry, PhD
Room 142 Ph 864.327.9827
rterreberry@carolinas.vcom.edu
Hypothalamic Zones
Mid-sagittal
M9780323041317-023-f003
Hypothalamus
Scheme
Hypothalamus Levels
Supraoptic Zone
Tuberal Zone
Mamillary Zone
Hypothalamic Afferents
M9780323041317-023-f006
Hypothalamic Efferents
M9780323041317-023-f008
Hypothalamus Connections
Pituitary Gland
Herring body
Neural
Portal
Hypothalamus
Scheme
Functional Areas
SUPRAOPTIC
ZONE
TUBERAL
ZONE
MAMILLARY
ZONE
ADH / Oxytocin
Para. Responses
Lower Body Temp.
Sleep / Rhythms
Releasing Factors
Satiety Center
Avoidance
Reactions / Fear
Symp. Responses
Raise Body Temp.
Waking
Sympathetic
Responses
Feeding
Center
Thirst Center
Anterior
Posterior
Preoptic Area
Medial
Parasympathetic Areas
SUPRAOPTIC
ZONE
TUBERAL
ZONE
MAMILLARY
ZONE
ADH / Oxytocin
Para. Responses
Lower Body Temp.
Sleep / Rhythms
Releasing Factors
Satiety Center
Avoidance
Reactions / Fear
Symp. Responses
Raise Body Temp.
Waking
Sympathetic
Responses
Feeding
Center
Thirst Center
Anterior
Posterior
Preoptic Area
Medial
Sympathetic Areas
SUPRAOPTIC
ZONE
TUBERAL
ZONE
MAMILLARY
ZONE
ADH / Oxytocin
Para. Responses
Lower Body Temp.
Sleep / Rhythms
Releasing Factors
Satiety Center
Avoidance
Reactions / Fear
Symp. Responses
Raise Body Temp.
Waking
Sympathetic
Responses
Feeding
Center
Thirst Center
Anterior
Posterior
Preoptic Area
Medial
Temperature Regulation
SUPRAOPTIC
ZONE
TUBERAL
ZONE
MAMILLARY
ZONE
ADH / Oxytocin
Para. Responses
Lower Body Temp.
Sleep / Rhythms
Releasing Factors
Satiety Center
Avoidance
Reactions / Fear
Symp. Responses
Raise Body Temp.
Waking
Sympathetic
Responses
Feeding
Center
Thirst Center
Anterior
Posterior
Preoptic Area
Medial
Circadian Fluctuation in Core Body Temperature
Temperature Regulation
Body Temperature (°C)
 Temperature affects Ant. Hypothalamus /Preoptic Area
Temperature Regulation
Promote Heat Loss
Sweating
Vasodilation
Behavioral s
Prevent Heat Production
 muscle tone / activity
 thyroid hormone / epinephrine
 appetite (calories)
 Temperature affects Post. Hypothalamus
Temperature Regulation
Promote Heat Production
Shivering,  muscle tone
 thyroid hormone / epinephrine
Prevent Heat Loss
Vasoconstriction
Behavioral s
Lesion of Anterior Hypothalamus
Temperature Regulation
Inability to lower body temperature
Hyperthermia in a hot environment
41˚C (106˚F) – convulsions
43˚C (109˚F) – death
Inability to increase body temperature
Hypothermia in a cold environment
Confusion followed by loss of thermoregulation at28˚C (82˚F)
Lesion of Posterior Hypothalamus
Interleukin-1 is endogenous pyrogen
Released from macrophages
Acts on neurons and glia in medial preoptic area –“pyrogenic zone”
Glial cells produce cytokines and PGE2
PGE2  cold-sensitive neurons
PGE2  warm-sensitive neurons
PGE2 will increase temperature set-point andthus body temperature will rise - fever
Fever
Febrile Conditions
Body Temperature (°F)
Feeding Regulation
SUPRAOPTIC
ZONE
TUBERAL
ZONE
MAMILLARY
ZONE
ADH / Oxytocin
Para. Responses
Lower Body Temp.
Sleep / Rhythms
Releasing Factors
Satiety Center
Avoidance
Reactions / Fear
Symp. Responses
Raise Body Temp.
Waking
Sympathetic
Responses
Feeding
Center
Thirst Center
Anterior
Posterior
Preoptic Area
Medial
Feeding Regulation
Feeding Center
Lateral hypothalamic nucleus
Stimulated by low glucose levels
Initiates feeding
Amphetamines inhibit food intake by enhancing Norepi and DAlevels in lateral hypothalamic nucleus
Ventromedial nucleus
Stimulated by high glucose levels or CCK
Inhibits food intake
Satiety Center
Feeding Regulation
Leptin
Protein hormone released by fat cells
Circulating levels directly proportional to amount ofadipose tissue in body
Acts on receptors in lateral hypothalamus
Inhibits affects of neuropeptide Y andanandamine – both feeding stimulants
Inhibits feeding
Genetically altered mice with no leptin or leptinreceptors are obese
Feeding Regulation
Ghrelin
Hormone that stimulates appetite
Produced in stomach and upper small intestine inresponse to significant weight loss
May explain why it is difficult to maintain weightloss after dieting
Not produced in patients that have undergone gastricbypass surgery
Lesion of feeding center
Feeding Regulation - Lesions
Results in loss of desire to eat
Leads to aphagia and ultimately death
Results in compulsive overeating
Leads to hyperphagia and obesity
Lesion of satiety center
Water (Fluid) Regulation
SUPRAOPTIC
ZONE
TUBERAL
ZONE
MAMILLARY
ZONE
ADH / Oxytocin
Para. Responses
Lower Body Temp.
Sleep / Rhythms
Releasing Factors
Satiety Center
Avoidance
Reactions / Fear
Symp. Responses
Raise Body Temp.
Waking
Sympathetic
Responses
Feeding
Center
Thirst Center
Anterior
Posterior
Preoptic Area
Medial
Fluid Regulation
Thirst Center
In anterior and lateral hypothalamus
Closely tied to supraoptic/ADH systemcontrolling fluid homeostasis
Stimulation results in fluid consumption -polydipsia
Ventromedial nucleus
Tied to food intake
Food and fluid intake not mutually exclusive
Satiety Center
Lesion of lateral hypothalamus
Fluid Regulation - Lesions
Loss of thirst center
Results in very little fluid intake - adipsia
Results in compulsive overeating/drinking
Leads to hyperphagia and polydipsia
Lesion of satiety center
Sexual Behaviors
SUPRAOPTIC
ZONE
TUBERAL
ZONE
MAMILLARY
ZONE
ADH / Oxytocin
Para. Responses
Lower Body Temp.
Sleep / Rhythms
Releasing Factors
Satiety Center
Avoidance
Reactions / Fear
Symp. Responses
Raise Body Temp.
Waking
Sympathetic
Responses
Feeding
Center
Thirst Center
Anterior
Posterior
Preoptic Area
Medial
Sexual Behaviors
Preoptic area regulates release ofgonadotrophic hormones
Cyclical in females
Topical with fluctuations in males
Preoptic area important in male behaviors -mounting
Ventromedial nucleus important in femalebehaviors - lordosis
Preoptic area is different in malesand females
Sexually dimorphic nucleus
Larger in male rats vs female rats
Sexual Orientation
Human studies
Simon LeVay
INAH-3 smaller in homosexual males, size ofheterosexual females
Sexual Orientation
Human studies
Laura Allen and Roger Gorski
Area of anterior commissure is normally larger in womenthan men
Anterior commissure 34% larger in homosexual malesthan in heterosexual males; 18% larger than those inheterosexual females
Dick Swaab
Suprachiasmatic nucleus larger (twice the number ofcells) in homosexual males than in heterosexual males
Sexual Orientation
Human studies
Savic et al.
PET scans of heterosexual subjects smellingputative human pheromones
AND (in male sweat), EST (in pregnant femaleurine)
HeW (AND) = preoptic area and DM hypo.
HeM (EST) = PVN and DM hypothalamus
HeW (EST) and HeM (AND) = areas thatprocess common odors, no hypothalamus
Sexual Orientation
Human studies
Savic et al.
PET scans of homosexual male andheterosexual female subjects smellingputative human pheromones
HoM (AND) = PVN and DM hypothalamus
HeW (AND) = PVN and DM hypothalamus
Sexual Orientation
Human studies
Lindstrom and Savic
PET scans of lesbian subjects smelling putativehuman pheromones
HoW (AND) = olfactory networks, not hypo.
HoW (EST) = partly shared responses withHeM - anterior hypothalamus
Sexual Orientation
Sexual Orientation
Fear and Pleasure
SUPRAOPTIC
ZONE
TUBERAL
ZONE
MAMILLARY
ZONE
ADH / Oxytocin
Para. Responses
Lower Body Temp.
Sleep / Rhythms
Releasing Factors
Satiety Center
Avoidance
Reactions / Fear
Symp. Responses
Raise Body Temp.
Waking
Sympathetic
Responses
Feeding
Center
Thirst Center
Anterior
Posterior
Preoptic Area
Medial
Fear and Pleasure
Flight response
Stimulation of lateral anterior hypothalamus
Sympathetic response
Ventromedial nucleus stimulation
Defensive response - fear
Avoidance reaction
Preoptic area stimulation
Pleasure
Circadian Rhythms
SUPRAOPTIC
ZONE
TUBERAL
ZONE
MAMILLARY
ZONE
ADH / Oxytocin
Para. Responses
Lower Body Temp.
Sleep / Rhythms
Releasing Factors
Satiety Center
Avoidance
Reactions / Fear
Symp. Responses
Raise Body Temp.
Waking
Sympathetic
Responses
Feeding
Center
Thirst Center
Anterior
Posterior
Preoptic Area
Medial
Circadian Rhythms
Suprachiasmatic nucleus is considered to bethe biological clock
Endogenous rhythm with 24 hour periodicity
Rhythm influenced by light
Retina projects directly to SCN
Sleep and Wakefulness
SUPRAOPTIC
ZONE
TUBERAL
ZONE
MAMILLARY
ZONE
ADH / Oxytocin
Para. Responses
Lower Body Temp.
Sleep / Rhythms
Releasing Factors
Satiety Center
Avoidance
Reactions / Fear
Symp. Responses
Raise Body Temp.
Waking
Sympathetic
Responses
Feeding
Center
Thirst Center
Anterior
Posterior
Preoptic Area
Medial
Sleep and Wakefulness
In anterior hypothalamus / preoptic area
Production of PGD2 promotes sleep
Lesions result in insomnia
In posterior hypothalamus
Production of PGE2 promotes waking
Lesions result in hypersomnolence
Questions??