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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-44552
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2010/4455/


Bilaterale Integration hochfrequenter vibratorischer Signale von Tasthaaren im somatosensorischen Cortex der Ratte

Bilateral integration of high-frequency vibratory signals of whiskers in the somatosensory cortex of rats

Kowalski, Carolyn Dele

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SWD-Schlagwörter: Sinushaar , Schwingung , Großhirnrinde , Integration
Basisklassifikation: 44.37 , 42.63
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Vahle-Hinz, Christiane (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 14.12.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 26.01.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Das um die Schnauzenregion lokalisierte Vibrissenfeld der Ratte dient zum Ertasten von Objekten, zur Diskrimination von Oberflächenstrukturen sowie zur räumlichen Orientierung des Tieres. Sowohl der Besatz mit verschiedenen Typen von Mechanorezeptoren als auch die aszendierende Leitungsbahn zum somatosensorischen Cortex ist strukturell und funktionell vergleichbar mit dem Tastsystem der Fingerbeeren des Menschen. Grundlegende Fragen zur neuronalen Signalverarbeitung, die der Perzeption von Objekten zu Grunde liegt, können daher am Modell des Tasthaarsystems der Ratte untersucht werden. Ratten können sehr feine Unterschiede in Oberflächenstrukturen, die sich beidseits der Schnauze befinden, detektieren und dies zum Beispiel zur Abschätzung der Weite einer Öffnung verwenden. Dazu ist eine Integration der cortikal zunächst jeweils rein contralateral repräsentierten Information von beiden Tasthaarfeldern nötig. Zu welchem Grad dies bereits im primären somatosensorischen Cortex erfolgt, ist bisher weitgehend unbekannt und wurde in der vorliegenden Arbeit an Wistar Ratten unter Isofluran- Narkose untersucht. Die neuronalen Aktivitätsänderungen auf Vibrationsreizung der korrespondierenden Tasthaare beider Seiten wurden unilateral im primären somatosensorischen Cortex extrazellulär mit Mikroelektroden abgeleitet und zur Analyse gespeichert.
Sinusförmige Vibrationsreize wurden mit konstanter Frequenz (>100 Hz) und Amplitude zunächst an Tasthaaren contralateral zur Ableitseite appliziert und die Analyse der Aktionspotentialentladungen zeigte, dass sowohl die Phase der Tasthaarbewegungen als auch die Stimulationsfrequenz in der Aktivität cortikaler Neuronen repräsentiert wird. Obwohl eine alleinige Stimulation des ipsilateralen Tasthaares keine Änderung der Entladungsraten hervorrief, zeigte sich bei bilateraler Stimulation in 50% der Fälle eine Beeinflussung der Entladungsraten und/oder der Phasenkopplung bzw. der Frequenzkodierung. Dabei fand sich eine Antwortverstärkung in 65% und eine –verminderung in 35% der Fälle. Die Information über ipsilaterale Stimulation trifft über die callosalen Verbindungen verzögert am Ableitort ein. Mögliche Effekte dieser Phasenverschiebung wurden durch Vergleich der Antworten nach gleichphasiger und gegenphasiger Stimulation der beiden Tasthaare untersucht. Es zeigte sich, dass sich die Entladungsraten sowie die Phasenkopplung und Frequenzkodierung aller Multi-Units dabei im Mittel nicht unterschieden. Allerdings fanden sich in einzelnen Fällen signifikante Unterschiede, wobei meist eine Antwortverstärkung bei gleichphasiger Vibration auftrat.
Aus den Ergebnissen folgt, dass eine bilaterale Stimulation der Tasthaare bereits im primären somatosensorischen Cortex integriert wird, und zwar in der Weise, dass Informationen von der ipsilateralen Seite sowohl eine Verstärkung als auch eine Hemmung der Kodierung der Tasthaarbewegung vermitteln können. Es ist zu vermuten, dass solche integrativen Effekte im wachen Tier eine noch größere Bedeutung haben.

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