Idegtudományi Doktori Iskola

Állandó link (URI) ehhez a gyűjteményhez

https://hdl.handle.net/2437/101511

Általános Orvostudományi Kar

Idegtudományi Doktori Iskola
(vezető: Dr. Fülesdi Béla)

Orvostudományi doktori tanács

tudományágak:
- elméleti orvostudományok
- klinikai orvostudományok

Böngészés

Idegtudományi Doktori Iskola Szerző szerinti böngészés "Birinyi, András"

Megjelenítve 1 - 2 (Összesen 2)
  • Nincs kép
    TételKorlátozottan hozzáférhető
    Emlős gerincvelő motoros neuronhálózatainak morfológiai vizsgálata
    Wéber, Ildikó; Birinyi, András; Idegtudományok doktori iskola; DE--OEC--Általános Orvostudományi Kar
    Régóta ismert, hogy a gerincvelő egy olyan, központi ritmusgenerátornak (CPG) nevezett hálózatot tartalmaz, amely a magasabb motoros központoktól és a perifériáról érkező információk hiányában is képes a gerincvelői motoneuronok térben és időben összehangolt működésének létrehozására. A doktori értekezésben bemutatott munka során a CPG hálózat két tagját, a motoneuronokkal monoszinaptikusan kapcsolódó utolsó rendű premotor interneuronokat (LOPI) és a bal-jobb oldali alternáció létrehozásában alapvető commissuralis interneuronokat (CIN) vizsgáltuk morfológiai módszerekkel patkány lumbalis gerincvelőben. Újszülött patkány gerincvelő lateralis motoros oszlopába adott BDA injekció után a jelölt LOPI-ok valamivel több, mint 80%-át az injekcióval azonos oldali V-VIII-as laminákban találtuk, de jelentős számban (18%) voltak jelölt sejtek contralateralisan is, mely utóbbi sejteket utolsó rendű commissuralis interneuronként (LOPCIN) definiálhatjuk. A LOPCIN-ok eloszlása a gerincvelő rostrocaudalis tengelye mentén egyenetlen volt, többségüket a L1-4-es szegmentumok területén találtuk, míg a L5-6-os szegmentumok csak kevés LOPCIN-t tartalmaztak. Elsőként írtuk le a primer afferensektől (PA) kontaktust fogadó LOPI-ok arányát, valamint lamináris és szegmentális megoszlását felnőtt patkány gerincvelőben. Kísérleteinkben a vizsgált LOPI-oknak csak töredéke (<10%) fogadott valószínűsíthető kontaktust primer afferens axon terminálisoktól. A kontaktust fogadó LOPI-ok többsége a kapcsolódó motoneuronokkal azonos szegmentumban, az V-VI-os laminák és a VII lamina dorsalis részén helyezkedett el. Leírtuk, hogy a lateralis motoros oszlop motoneuronjainak közel 50%-a commissuralis interneuronoktól is fogad szoros appozíciókat. Az axoszomatikus és axodendritikus kapcsolatokat elektronmikroszkópos szinten is igazoltuk. Elsőként sikerült kimutatnunk a kétoldali CIN-ok közti kapcsolatok meglétét emlős gerincvelőben. Immunhisztokémiai módszerek alkalmazásával kimutattuk, hogy a CIN-ok valamivel több, mint negyede VGLUT1,2 immunoreaktív, azaz glutamáterg serkentő neuron lehet, míg 58%-uk gátló neurotranszmittert használ. A gátló terminálisok 76%-a glicinergnek, míg valamivel több, mint felük GAD65/67 immunopozitívnak bizonyult. A BDA jelölt gátló terminálisok 29%-a mindkét gátló transzmittert tartalmazta. Mindez arra utalhat, hogy emlős gerincvelőben a fiziológiai kísérletekben igazolt keresztezett glicinerg transzmisszió mellett gátló GABAerg és a serkentő glutamáterg CIN-ok is meghatározó szerepet játszhatnak a bal-jobb oldali koordináció létrehozásában. Mivel vizsgálataink az alapkutatások körébe tartoznak, közvetlen gyakorlati hasznosításról nem beszélhetünk, eredményeink azonban hozzájárulhatnak a gerincvelői motoros működés pontosabb megértéséhez. The basic motor patterns underlying rhythmic limb movements during locomotion are generated by neuronal networks located within the spinal cord. These networks are called central pattern generators (CPGs). We studied two elements of the CPG: last-order premotor interneurons that form monosynaptic contacts with motoneurons and commissural interneurons that coordinate activities between the left and right sides of the spinal cord. After BDA injection into the lateral motor column of lumbar spinal cord of newborn rats about 80% of the labeled cells were located ipsilateral to the injection site and were confined to laminae V-VIII. We also recovered substantial number (18%) of labeled cells in the contralateral gray matter that were defined as last-order commissural interneurons (LOPCINs). We demonstrated that the distribution of LOPCINs is uneven along the rostrocaudal axis of the lumbar spinal cord. After injecting BDA into the motor column either at the L2 or L4 spinal segments, LOPCINs were labeled in large numbers at the level of L1-L4 but were recovered only in limited numbers at L5-L6. First in the literature we gave an account about the segmental and laminar distribution of LOPIs that receive monosynaptic inputs from primary afferents (PA). It was revealed that LOPIs contacted by PA terminals tend to be concentrated at the segmental level of the innervated motoneurons, and are evenly distributed along the mediolateral extent of laminae V-VI and in the dorsal portion of lamina VII. We described that only a minor proportion (<10%) of LOPIs were contacted by close appositions from stained primary afferents and received only a few (1-5) terminals. We demonstrated that some CINs may establish monosynaptic contacts with motor neurons on the opposite side of the spinal cord. It has also been revealed that direct reciprocal connections between CINs on the two sides of the spinal cord may also exist. The immunoreactivity of BDA labeled CIN terminals for specific transmitter-associated proteins indicated that about one forth of the CIN terminals could be excitatory and may use glutamate as a neurotransmitter whilst more than half of the CIN boutons (58%) assumed to be inhibitory. It was also found that 76% of the inhibitory CIN axon terminals may use glycine supporting that crossed glycinergic transmission plays a powerful function in the mammalian spinal cord. We also demonstrated that about half of the inhibitory terminals in neonatal spinal cord were labeled for GAD65/67 antibody indicating that GABAerg neurotransmission could also be involved in left-right coordination.
  • Nincs kép
    TételSzabadon hozzáférhető
    A zsákmányszerző magatartás neuronális háttere békában: szenzori-motoros integráció az agytörzsben
    Kecskés, Szilvia; Birinyi, András; Idegtudományok doktori iskola; DE--Általános Orvostudományi Kar -- Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet
    A béka zsákmányszerző viselkedése a táplálkozásban résztvevő izmok precízen összehangolt működésén alapul. A motoros funkciók hátterében álló neuronális hálózat aktivitását különböző agyidegek által szállított szenzoros információk befolyásolhatják részben interneuronokon részben az afferens és efferens rendszerek közötti közvetlen szenzori-motoros kapcsolatokon keresztül. A doktori értekezésemben az efferens rendszer két kiemelt fontosságú agytörzsi motoros magját vizsgáltuk: a nyelésben és visceromotoros funkciókban fontos nucleus ambiguust valamint a nyelv mozgásában szerepet játszó nucleus motorius nervi hypoglossit. Vizsgálataink célja annak felderítése volt, hogy létesítenek-e közvetlen kapcsolatokat a különböző primer afferensek a vizsgált magok motoneuronjaival, illetve feltérképeztük ezen kapcsolatok magon belüli eloszlását is. Konfokális felvételeken közvetlen kapcsolatokat azonosítottunk a trigeminus szenzoros végződései és a nucleus ambiguus motoneuronjai között. Az almagokon belül a kapcsolatok eloszlása nem egyenletes: a terminálisok kétharmada a gyomor, szív és tüdő viscero-motoneuronjain végződött, jelentős számban találtunk végződéseket garatizmokat működtető motoneuronokon is, míg a laryngo-motoneuronokon talált kapcsolatok jelentősége elhanyagolhatónak adódott. A béka hypoglossus magjában a nervus trigeminus, vestibularis, glossopharyngeus-vagus, hypoglossus és a második cervicalis gerincvelői idegek esetében ki tudtunk mutatni közvetlen kapcsolatokat a hypoglossus motoneuronokkal. A nervus facialis estében nem láthatóak kollaterálisok a kérdéses területen, valószínűsíthetően a szájnyitó izmok izomorsóinak ingerülete poliszinaptikus útvonalon érvényesül. A talált kapcsolatok száma és sejttestől mért távolsága alapján azt feltételezzük, hogy a glossopharyngeus-vagus afferensek nagy mértékben hatnak a különböző típusú hypoglossus motoneuronok működésére és jelentős befolyásuk van mind a protrakcióra mind a retrakcióra. A hypoglossus afferensek fontosak a nyelv visszahúzásában, míg annak kiöltésében elhanyagolható a szerepük. Hasonlóképpen a spinalis afferensek mellső végtag proprioceptoraiból szállított információja is a retrakcióra van hatással. A trigeminus és a vestibularis idegek hatása valószínűsíthetően kisebb szerepet játszik a nyelvizmok működésének befolyásolásában; a szájüregben lévő zsákmányállat jelenléte, illetve a szájzáró izmok izomorsóinak ingerülete az V. idegen keresztül a retrakciót, míg a VIII. ideg ingerülete a protrakciót befolyásolhatja kismértékben. Az azonosított monoszinaptikus kapcsolatok jelenthetik a neuro-morfológiai hátterét a kétéltűek összetett, gyors motoros válaszának, ami reflex-szerű képességet kölcsönöz az állatnak a zsákmányszerzés során. The prey-catching behaviour of frogs consists of a sequence of coordinated activity of different muscles corresponding to various stages of feeding. The activity of motoneurons responsible for coordinated activity of muscles can be modified indirectly via interneurons or directly via sensorimotor connections between afferent and efferent systems in the brainstem. In the present Thesis the sensorimotor integration was studied in two efferent components of the neuronal networks underlying prey-catching behaviour: the ambiguus nucleus which is necessary for gulping and visceromotor functions, and the hypoglossal nucleus responsible for contraction of tongue muscles. The aim of our experiments was to study whether the afferent fibres establish direct connections with the motoneurons in motor nuclei, and to provide a map on the distribution of the connections in the motor nuclei. Confocal micrographs showed direct contacts between sensory terminals of trigeminal nerve and motoneurons of the ambiguus nucleus. The contacts were not evenly distributed between the subnuclei: two-third of the afferents terminated on the viscero-motoneurons of the stomach, heart and lung, large number of terminals were found on the pharyngo-motoneurons, while the number of connections on the laryngo-motoneurons was insignificant. We also demonstrated direct connections between trigeminal, vestibular, glossopharyngeal-vagal, hypoglossal and second cervical spinal afferent terminals and hypoglossal motoneurons. The collaterals of the facial afferents are absent at the level of hypoglossal motor nucleus, suggesting that the proprioceptive information from the mouth opening muscles is carried through polysynaptic pathways. Based on the highest number of the connections and their closest location to the soma, we presume that the glossopharyngeal-vagal afferents can exert the strongest effect on the different motoneurons in the hypoglossal nucleus, and these contacts influence both the protraction and the retraction of the tongue. The hypoglossal afferents can activate the retraction, but during protraction they do not play important role. The proprioceptive information from the muscles of the upper limb, carried by the C2 afferents, can modify the retraction of the tongue. The monosynaptic influence of trigeminal and vestibular afferents on the activity of the hypoglossal motoneurons is probably less important; the stimulus of the oral mucosa by the prey animal and proprioceptive information of mouth closing muscles may contribute to the retraction of tongue via the trigeminal nerve, while the vestibular information may influence the protraction. We conclude that these monosynaptic connections may serve as one of the neuro-morphological substrates of the fast response during feeding movements of amphibians that gives the reflex-like ability of prey-catching behaviour.