Podcasts about vertebraten

In aflevering 29 schuift bij ons aan schrijver, bioloog en paleontoloog Jelle Reumer. Met hem gaan we in gesprek over zijn boek Natura morte: een korte reis langs paleontologische topstukken (Historische Uitgeverij 2018). Voor dit boek ging hij langs verschillende natuurhistorische musea om telkens één topstuk uit de collectie te bespreken. Met enkele van deze belangwekkende stukken als gids(fossiel) maakt Jelle ons wegwijs in de geschiedenis van de geologie en paleontologie. Ook maken we kennis met illustere natuurgeleerden zoals Johann Jakob Scheuchzer, Leonardo Davinci, Georges Cuvier en Charles Lyell. En gaan we van fossiele spitsmuizen op Mallorca naar klatergouden iguanodons in het Museum voor Natuurwetenschappen in Brussel. Jelle is emeritus hoogleraar vertebratenpaleontologie aan de Universiteit Utrecht, oud-directeur van het Natuurhistorisch Museum Rotterdam, gastmedewerker bij Naturalis Biodiversity Center en als columnist schrijft hij een wekelijks dierenrubriek voor de krant Trouw getiteld ‘Jelle's weekdier'. Timestamps: 00:00-05:20 – Introductie 05:20-10:23 – Vertebraten paleontologie 10:32-14:20 – Eilandevolutie 14:20-31:18 – Wat is een fossiel? 31:18-37:06 – De mammoetschedel van Heukelum en de hoornpit van de oeros 37:06-50:13 – De ontwikkeling van de geologie en paleontologie bij Buffon, Cuvier en Lyell 50:13-01-03:30 – De Leidse Piet van Eugène Dubois 01:03:30-01:14:31 – De Maastrichtse mosasaurussen 01:14:31-01:24:28 – De iguanodons van het KBIN 01:24:28-01:32:26 – Fossielen uit de steengroeve in Winterswijk

Akkurate Verteilung der Chromosomen während der Zellteilung ist eine fundamentale Voraussetzung für den Erhalt der genetischen Information eines Organismus. Durch Fehler innerhalb dieses Prozesses resultieren Aneuploidien, die wiederum zur Entstehung von Krebs oder Trisomien (z.B. Down-Syndrom) führen können. Es überrascht daher nicht, dass die Chromosomensegregation einen der am höchsten regulierten Vorgänge innerhalb des eukaryotischen Zellzyklus darstellt. Die Schwesterchromatide eines jeden Chromosoms werden in S-Phase synthetisiert und gleichzeitig von einem sie ringförmig umschließenden Multi-Proteinkomplex, Kohäsin genannt, miteinander verpaart. Ihre Trennung in der nachfolgenden Kernteilungsphase (Mitose) erfolgt bei Vertebraten in zwei Stufen. Während Kohäsin von den Chromosomenarmen bei Phosphorylierung in Prophase dissoziiert, wird zentromerisches Kohäsin von der später aktiv werdenden Separase proteolytisch gespalten, wodurch die Anaphase ausgelöst wird. Shugoshine (SGOs) schützen die Schwesterchromatidkohäsion im Bereich der Zentromeren, indem sie durch Rekrutierung von Protein-Phosphatase 2A (PP2A) der Phosphorylierung von Kohäsin entgegenwirken. In Säugern schützt Sgo1 mitotisches Kohäsin in der Prophase, während Sgo2 meiotisches Kohäsin vor der phosphorylierungsabhängigen Spaltung durch Separase während der ersten Reifeteilung bewahrt. Sowohl Mitose als auch Meiose werden maßgeblich durch den Spindle Assembly Checkpoint (SAC) reguliert. Dieser lässt Anaphase grundsätzlich erst dann zu, wenn alle Chromosomen über ihre Kinetochore mit Mikrotubuli des Spindelapparates in einer Weise wechselwirken, dass Zugspannung entsteht. Solange dies nicht der Fall ist, katalysiert ein kinetochorständiger Mad1-Mad2-Komplex die konformationelle Umwandlung von löslichem Mad2 hin zu einer Form, in der es über Bindung an Cdc20 die Aktivierung von Separase und den Austritt aus der Mitose blockiert. In der vorliegenden Arbeit wird durch funktionelle Charakterisierungen in Krebszelllinien gezeigt, dass Sgo2 keine essentielle mitotische Funktion ausübt. Ein bislang in der Literatur bestehender Widerspruch wird hierdurch geklärt. Die RNAi-vermittelte Depletion von Sgo2 führt zwar zu einem Verlust des Mikrotubuli-depolymerisierenden Kinesins MCAK von den Zentromeren, entsprechende HeLa-Zellen zeigen bei fehlender Zugspannung aber weiterhin einen mitotischen Arrest, der von Aurora B abhängig ist. Die Funktion dieser mitotischen Kinase innerhalb des SAC beruht demzufolge nicht auf der Erzeugung freier Kinetochore durch die Rekrutierung von MCAK sondern auf einem alternativen Signalweg. Weiterhin wird eine unerwartete, direkte Bindung von humanem Sgo2 an Mad2 beschrieben. Biochemische Experimente machen deutlich, dass Sgo2 genauso mit Mad2 interagiert, wie dies Mad1 und Cdc20 tun. Gleichzeitig wird gezeigt, dass die Wechselwirkung zwischen Sgo2 und Mad2 konserviert ist und in Organismen, denen ein zweites Shugoshin fehlt, von Sgo1 übernommen wird. Diese Daten stellen ein zentrales Dogma in Frage, das für den SAC beschrieben wurde und das für das aktive Checkpoint-Signal von einer „Quelle“ (kinetochorständiges Mad1-Mad2) und einem „Zielprotein“ (Cdc20) ausgeht. Die Mad2-Bindung ist für die Fokussierung von Sgo2 am inneren Zentromer erforderlich. In Abwesenheit von Mad2 oder bei mutierter Mad2-Bindestelle verlagert sich Sgo2 an Randbereiche des Zentromers. Aufgrund dieser Daten sowie publizierter Studien über die Funktion von Sgo2 in Meiose wird postuliert, dass der Sgo2-Mad2-Wechselwirkung eine Funktion in der Monoorientierung von Schwesterkinetochoren während der ersten Reifeteilung zukommt.

Haematopoiese, die Bildung der Blutzellen aus haematopoietischen Stammzellen, ist ein Prozess, der im Knochenmark von Vertebraten stattfindet. Zur Steuerung von Erhalt, Differenzierung und Selbst-Erneuerung haematopoietischer Stammzellen ist das Einwirken diverser Faktoren aus verschiedenen zellulären Milieus von essentieller Bedeutung. Die Proteinfamilie der EBF (early B-cell factor) Transkriptionsfaktoren besteht aus 4 Mitgliedern, welche sowohl untereinander als auch evolutionär stark konserviert sind. Eine essentielle Rolle von EBF1 in der Haematopoiese, genauer in der Entstehung früher B-Zellen konnte bereits nachgewiesen werden. Die Expression von EBF2, einem weiteren Mitglied dieser Familie, konnte in haematopoietischen Organen wie dem Knochenmark, genauer in Osteoblasten, gezeigt werden. Ebf2-exprimierende osteoblastäre Zellen sind dem Endosteum angelagert und stellen eine molekulare Nische dar, die zum Erhalt haematopoietischer Zellen beiträgt. Wie gezeigt werden konnte ist die Anzahl von Osteoblasten proportional zur Anzahl haematopoietischer Stammzellen. Die gezielte Zerstörung von Ebf2 in mutanten Mauslinien führt dazu, dass es zu einer verminderten Anzahl haematopoietischer Stammzellen im Knochenmark kommt. Dieser Phänotyp beruht auf einer direkten Störung der stammzellunterstützenden Funktion von unreifen Osteoblasten in EBF2-defizienten Mäusen. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob die Analyse EBF2-defizienter Zellen einen Beitrag zur besseren Charakterisierung der Stammzellnische leisten kann. Durch den Vergleich der Expressionsmuster von Ebf2+/- und Ebf2-/- osteoblastären Zellen der Maus konnte Ang1, ein Mitglied der RNAse5-Familie in EBF2-defizienten Zellen als vermindert exprimiert gefunden werden. Dieses sezernierte Protein spielt eine Hauptrolle bei der Bildung von Blutgefäßen. Auch ist bekannt, dass Ang1 an Zellen bindet, in diese eingebracht wird und dort durch die Stimulation der rRNA-Transkription die Ribosomenbiogenese und somit die Zellproliferation beeinflussen kann. Das verringerte Ang1-Level in der haematopoietischen Stammzellnische könnte so einen Einfluss auf die Proliferation der Stammzellen haben. Analysen dieser Arbeit identifizieren Ang1 als direktes Zielgen von EBF2. In vitro konnte durch eine gleichzeitige Verminderung der Expression von Ebf1, 2 und 3 in osteoblastären Zellen mittels RNAi eine weitere Verringerung der stammzellunterstützenden Funktion der Osteoblasten gezeigt werden. Um diesen Effekt in vivo untersuchen zu können, wurde ein Mausmodell zur gleichzeitigen Expressionsverminderung von Ebf1, 2 und 3 generiert.

Thu, 12 Nov 2009 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/11549/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/11549/1/Ertongur_Sabahat_Isin.pdf Ertongur, Sabahat Isin ddc:570, ddc:500, Fakultät für Biologie

Um Aneuploidie zu verhindern, muss die Trennung der Chromosomen in der Anaphase mit hoher Genauigkeit und daher streng reguliert ablaufen. Bisher galt folgendes Modell der eukaryontischen Schwesterchromatidentrennung: Der „anaphase promoting complex/cyclosome” (APC/C) wird erst aktiviert, wenn alle Chromosomen ordnungsgemäß bipolar an die Mikrotubuli des Spindelapparates angeheftet sind. In seiner Eigenschaft als Ubiquitinligase katalysiert der APC/C dann den proteasomalen Abbau des Anaphaseinhibitors Securin aus dem Komplex mit Separase. Die auf diese Weise als Protease aktivierte Separase löst daraufhin die Anaphase aus, indem sie den Proteinkomplex Kohäsin, welcher die Schwesterchromatiden zusammenhält, spaltet. Das Ausbleiben eines Phänotyps beim Verlust von Securin deutet jedoch auf die Existenz weiterer Regulationsmechanismen der Anaphase hin. Der APC/C sorgt gleichermaßen für den Abbau von Cyclin B1. Die damit verbundene Inaktivierung der Cyclin-abhängigen Kinase 1 (Cdk1) führt zum Austritt aus der Mitose. Im Gegensatz zur Bäckerhefe, in der die Cdc14-Phosphatase ebenfalls als essentieller Gegenspieler von Cdk1 fungiert, repräsentierte in höheren Eukaryonten der APC/C-abhängige Abbau von Cyclin B1 den einzig bekannten Mechanismus zur Cdk1-Inaktivierung. Bisher glaubte man, dass nach dem APC/C die zur Anaphase und zum Mitoseaustritt führenden Signalwege strikt getrennt voneinander verlaufen. Daher war die kürzlich gemachte Beobachtung unerwartet, wonach die durch nicht abbaubares Cyclin B1 konstitutiv aktivierte Cdk1-Kinase die Schwesterchromatidentrennung in Xenopus Eiextrakten blockiert und zwar durch eine Securin-unabhängige Inhibition von Separase. Obwohl die Mutation von Separase an Cdk1-Phosphorylierungsstellen die Kohäsinspaltung in Gegenwart von aktiver Cdk1 wiederherstellte, blieben die molekularen Details der Cdk1-abhängigen Separaseinhibition unklar. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass die Phosphorylierung zwar notwendig aber nicht hinreichend ist, um Separase zu inaktivieren. Zur Inhibition kommt es erst, wenn in einem zweiten Schritt der Cdk1-Komplex stabil und unabhängig von seiner Kinaseaktivität an zuvor phosphorylierte Separase bindet. Es wurde eine Region in Separase identifiziert, die wahrscheinlich in Abhängigkeit von ihrer Phosphorylierung durch die regulatorische Cyclin B1-Untereinheit von Cdk1 erkannt wird. Da sich Securin- und Cdk1-Bindung an Separase gegenseitig ausschließen, stellen sie, anders als ursprünglich angenommen, nicht konvergente sondern parallele Inhibitions-mechanismen dar. Bei der Rekonstitution des Separase-Cdk1 Komplexes wurde eine neue Funktion von Vertebraten-Separase als ein direkter, stöchiometrischer Cdk1-Inhibitor entdeckt, welche unabhängig von der proteolytischen Aktivität ist. Eine durch Mutantenanalyse verifizierte Sequenzhomologie im Cyclin B-bindenden Bereich zwischen Separase und dem Cdk1-Inhibitor Cdc6 aus S. cerevisiae bestätigt dieses Ergebnis. Mikroinjektionsexperimente an Oozyten zeigen, dass die Separase-vermittelte Inhibition von Cdk1 eine essentielle Rolle während der Meiose I spielt. Separase ist also nicht nur ein universeller Auslöser der eukaryontischen Anaphase, sondern sie wirkt auch, trotz unterschiedlicher Mechanismen in Hefe und Vertebraten, als konservierter Cdk1-Antagonist und koppelt damit die Anaphase mit dem Austritt aus der Meiose I.

Monoklonale Antikörper sind unverzichtbare Hilfsmittel, um Proteinkomplexe aus Zellen zu isolieren oder Proteine in Gewebeschnitten zu lokalisieren. Sie dienen auch dazu, Entwicklungsvorgänge aufzuklären. Dabei wird als Modellorganismus für Vertebraten oft der Zebrafisch gewählt, da er sich asaisonal vermehrt, eine zahlreiche Nachkommenschaft hat und sowohl die Befruchtung als auch die Entwicklung außerhalb des Mutterleibs erfolgt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden monoklonale Antikörper generiert, die spezifisch mit neuronalen Geweben und Organen des Zebrafisches reagieren. Zur Immunisierung wurde Gehirngewebe des Zebrafisches verwendet. Immunisiert wurden Ratten. Antikörperbildende B-Zellen aus der Ratte wurden mit einer Mausmyelom-Zelllinie fusioniert. Proteine von Interesse wurden mit Hilfe der Antikörper aus Zelllysaten des Zebrafisch-Gehirns immunpräzipitiert und durch Elektrophorese in Polyacrylamidgelen aufgetrennt. Die durch Antikörper detektierbaren Banden wurden ausgeschnitten und die enthaltenen Proteine mit massenspektrometrischen Techniken identifiziert. In einem weiteren Ansatz diente eine in λ-Phagen einklonierte Genbank der Expression der Proteine. Die Proteine wurden ebenfalls mit monoklonalen Antikörpern identifiziert. Die Phagen, die diese Proteine produzierten, wurden vermehrt und die für das Protein kodierende DNA sequenziert. Wir haben unsere Anstrengungen vor allem auf Proteine neuronalen Ursprungs konzentriert, weil diese Strukturen in den Fischen besonders deutlich markiert wurden. Histologische Untersuchungen an anderen Spezies ergaben, dass die Antikörper mit neuronalen Strukturen vieler Spezies reagierten, was auf eine hohe Konservierung der Proteine in der Phylogenese schließen lässt. Aus drei Fusionen mit Milzzellen von immunisierten Ratten wurden 2400 Zellüberstände erzeugt, die auf ihre Immunglobulin-Subklasse getestet wurden. IgG-positive Überstände wurden auf histologischen Schnitten untersucht. Schließlich wurden 17 Klone etabliert, die mit Nervengewebe des Zebrafisches reagierten, und weitere 9 Klone, die sowohl mit neuronalen Zellen des Zebrafisches als auch mit neuronalem Gewebe anderer Spezies reagierten. Die von den einzelnen Antikörpern erkannten Proteine wurden entweder massenspektrometrisch oder mittels einer Expressionsgenbank, die aus drei Tage alten Zebrafischlarven hergestellt wurde, identifiziert. Es wurden Antikörper gegen folgende Proteine gefunden: 1. Tenascin R 2. Plasticin 3. TOPAP 4. VAT-1 Es wurden 16 monoklonale Antikörper, die gegen fünf verschiedene humane Antigene hergestellt worden waren, auf Kreuzreaktivität mit Zebrafischgehirn getestet. Die Antikörper reagierten sowohl mit dem Hirn des Zebrafisches als auch mit dem Hirn acht verschiedener Säugerspezies. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Versuch unternommen, gezielt gegen ein Fusionskonstrukt, das Teile des humanen Parkins enthielt, monoklonale Antikörper herzustellen. Aus vier Fusionen wurden nur drei spezifisch mit dem Antigen reagierende Antikörper selektiert, die auch im Western-Blot mit Parkin reagierten. In vivo wurde das Antigen in histologischen Schnitten jedoch nicht erkannt.

Diese Studie konnte die Verträglichkeit und Wirksamkeit des Paramunitätsinducers PIND-AVI, hergestellt auf der Basis des attenuierten Tierpockenvirus HP-1, bei Importreptilien und damit auch erstmals bei ektothermen Vertebraten bestätigen. Die Feldstudie umfasste 493 Reptilien und 12 Reptilien-Arten eines deutschen Importeurs. Die Gruppen wurden nach den Grundsätzen der zufälligen Zuteilung aufgeteilt und anonymisiert bewertet. In allen Fällen konnte eine lokale und systemische Verträglichkeit bei den PIND-AVI-Gruppen sowohl nach intramuskulärer als auch intraabdominaler Applikation konstatiert werden. In den Beobachtungszeiträumen (7 bis 18 Tage) zeigten die PIND-AVI-Gruppen signifikante Vorteile bezüglich Mortalität, Reptilien-Fitness-Score (RFS) und der Abheilung von Hautgeschwüren unbekannter Genese. Die Gesamtmortalität (labile Gruppen) betrug für PIND-AVI-Gruppen 9%, diejenige der Kontrollgruppen 30%. Der Tag7-RFS der PIND-AVI-Gruppen belief sich auf 3,58 bzw. 2,87 für die Kontrollgruppen. Der Prozentsatz der Acanthosaura capra mit Hautgeschwüren am Kontrolltag 7 lag in den PIND-AVI-Gruppen bei 5%, in den Kontrollgruppen bei 52%. Eine unspezifische Reizwirkung konnte ausgeschlossen werden und eine Wirkung des Paramunitätsinducers PIND-AVI im Sinne einer optimalen Regulierung des paraspezifischen Immunsystems muss für Reptilien postuliert werden. Kommerzielle, private und artenschützerische Unternehmungen die Reptilien betreffen, gewinnen an Bedeutung. Vor diesem Hintergrund ist der unschädliche, prophylaktische und therapeutische, tiermedizinische Einsatz von PIND-AVI zur Verbesserung dieser Prozesse zu empfehlen. Da die Entwicklung von immunoregulativen und spezifischen Biologikas speziell für diese ektothermen "minor species" außer Sicht ist, ergeben sich mit dem Paramunitätsinducer PIND-AVI neue Perspektiven zur positiven Beeinflussung des immuno-neuro-endokrinen Netzwerks bei Reptilien

CpG-Oligonukleotide (CpG-ODN) werden in Vertebraten von Zellen des angeborenen Immunsystems als molekulares Muster eines mikrobiellen Erregers erkannt und lösen als Konsequenz eine Immunreaktion aus. Natürliche Killer T(NKT)-Zellen sind voraktivierte Memory-T-Zellen mit angeborener Spezifität für das CD1d-restringierte Glykolipid-Antigen α-Galaktosylceramid (α-GalCer). CpG-ODN und α-GalCer haben jeweils in tierexperimentellen Vakzinierungsstudien potente Adjuvanseigenschaften gezeigt. Vorbereitend für eine kombinierte Anwendung der beiden Adjuvantien CpG-ODN und α-GalCer zur Verstärkung der spezifischen zellulären Immunität wurde in Teil I dieser Arbeit die Wirkung der gleichzeitigen Gabe beider Adjuvantien anhand der Aktivierung humaner NKT-Zellen untersucht. In Teil II der Arbeit wurde die Wirkung von CpG-ODN auf Rhesusaffen-Immunzellen in vitro untersucht sowie eine Impfstudie mit CpG-ODN als Adjuvans in vivo in Rhesusaffen durchgeführt. Kostimulation mit CpG-ODN plus α-GalCer verstärkte synergistisch die Effektorfunktion von NKT-Zellen und ihre Differenzierung in Richtung Th1. Experimente zur Klärung des Mechanismus, der dem Synergismus zwischen CpG-ODN und α-GalCer zu Grunde liegt, ergaben, dass plasmazytoide DC (PDC) die CpG-vermittelte Aktivierung auf NKT-Zellen übertragen. PDC aktivierten NKT-Zellen über die Ausschüttung von Typ-I-Interferon und einen Zellkontakt-abhängigen Mechanismus. Dieser direkte Zellkontakt zwischen PDC und NKT-Zelle erfolgte Antigen-unabhängig, da PDC aufgrund fehlender CD1d-Expression das Antigen für NKT-Zellen nicht präsentieren können. In Teil II dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die zwei verschiedenen CpG-Typen A und B in vitro auf Rhesusaffen-Immunzellen vergleichbar immunstimulatorisch wirken wie auf humane Immunzellen. Beide CpG-Typen A und B verstärkten als Adjuvantien im Rhesusaffen in vivo die spezifische humorale Immunantwort auf eine Alum-haltige Hepatitis B-Vakzine. Die spezifische T-Zellantwort gegen Hepatitis B-Virus wurde durch CpG-ODN nicht verstärkt. Teil I dieser Arbeit bildet die rationale Basis für den kombinierten Einsatz von CpG-ODN und α-GalCer zur Verstärkung einer Th1-gerichteten Immunantwort. Darüber hinaus trägt dieser Teil der Arbeit zu einem neuen Verständnis der plasmazytoiden DC als speziellem DC-Subtyp bei, der innerhalb des Immunsystems die Aktivierung von Memory-T-Zellen Antigen-unabhängig regulieren kann. Teil II dieser Arbeit bestätigt anhand von in vitro- und in vivo-Untersuchungen, dass der Rhesusaffe ein ideales Primatenmodell für präklinische Studien mit CpG-ODN ist. Im Rahmen einer Vakzinierungsstudie im Rhesusaffen wurde nachgewiesen, dass CpG-ODN eine spezifische Immunisierung im Primaten maßgeblich verstärken können. Basierend auf diesen Ergebnissen sollte nun in nachfolgenden Studien untersucht werden, ob die kombinierte Anwendung von CpG-ODN und α-GalCer eine spezifische T-Zellantwort in vivo im Primaten verstärken kann.

Diese Arbeit befasst sich mit der Embryonalentwicklung des Vorderhirns bei der Maus. Es werden die zellulären und molekularen Mechanismen untersucht, die eine distinkte Entwicklung von zwei benachbarten Regionen im Telencephalon, dem zerebralen Cortex und dem Striatum, ermöglichen. Es wird gezeigt, dass Zellen, die im Cortex entstehen, innerhalb des Cortex wandern, aber nicht über die Grenze in den Striatum hinein wandern können. Auf der anderen Seite können Zellen aus dem Striatum in den Cortex hinein wandern. Die Untersuchung dieser Zellwanderung in Mausmutanten zeigt, dass die Transkriptionsfaktoren Ngn2 und Pax6, die nur von den corticalen und Grenz-Zellen exprimiert werden, notwendig sind für die Restriktion der Zellen innerhalb des Cortex. Pax6 muss auch anwesend sein, um auch die Wanderung der striatalen Zellen gering zu halten. Weiterhin wird gezeigt, dass die interzelluläre Kommunikation via Gap-Junctions an der Grenzregion zwischen Cortex und Striatum unterbrochen wird. Somit weist die cortico-striatale Grenze die gleichen Merkmale wie andere Grenzen in der Embryonalentwicklung von Vertebraten oder auch von Insekten: Eine distinkte Genexpression, die Restriktion der Zellwanderung, und die Unterbrechung der interzellulären Kommunikation.

In vitro-Experimente wurden am isolierten Hirnstamm von Fröschen durchgeführt. Die einzelnen Nervenäste der Bogengänge und der Lagena wurden auf jeder Seite des Gehirns getrennt elektrisch stimuliert. Afferente und kommissurale Antworten wurden intrazellulär in vestibulären Neuronen zweiter Ordnung (2°VN) gemessen. Das Projektionsmuster eines Teils dieser 2°VN wurde durch antidrome Stimulation der okulomotorischen Kerne und des zervikalen Rückenmarks bestimmt. Bei der Hälfte aller identifizierten 2°VN konnte ein monosynaptisches EPSP nach Stimulation des ipsilateralen Lagena-Nerven registriert werden. Etwa ein Viertel dieser Neurone erhielt einen monosynaptischen Eingang ausschließlich von der Lagena, die anderen drei Viertel der Neurone erhielten zusätzlich noch ein monosynaptisches EPSP von einem oder mehreren ipsilateralen Bogengängen. In den Neuronen mit einem konvergenten monosynaptischen Eingang von der Lagena und einem der drei Bogengänge stammte der Bogengangs-Eingang entweder vom anterioren vertikalen oder vom posterioren vertikalen Bogengang, aber nie vom horizontalen Bogengang. Kommissurale Eingänge nach Stimulation des kontralateralen Lagena-Nerven waren erregender Natur und wurden in vertikalen Bogengangs-Neuronen und in Lagena-Neuronen, nicht aber in horizontalen Bogengangs-Neuronen angetroffen. Diese bemerkenswerte Spezifität der monosynaptischen Konvergenz für Lagena- und vertikale Bogengangsinformationen stimmt mit der Koaktivierung der entsprechenden vestibulären Sinnesorgane bei natürlichen Bewegungen überein. Die andere Hälfte der registrierten 2°VN erhielt ein monosynaptisches EPSP ausschließlich nach Stimulation der ipsilateralen Bogengangs-Nerven. Die Mehrheit (91%) dieser 2°Bogengangs-Neurone erhielt einen monosynaptischen Eingang von nur einem der drei ipsilateralen Bogengänge, der Rest entweder von zwei (8%) oder von allen drei Bogengängen (1%). Die meisten 2°Bogengangs-Neurone (79%) mit einem monosynaptischen Eingang von nur einem Bogengang erhielten eine kommissurale Hemmung vom kontralateralen Bogengang der gleichen Drehebene (koplanar) und eine kommissurale Erregung von einem oder zwei der anderen beiden kontralateralen nicht-koplanaren Bogengänge. Die koplanaren hemmenden Signale wiesen disynaptische (78%) oder trisynaptische Latenzen auf. Im ersten Fall wurde die Hemmung direkt, also ohne weitere Verschaltung von einem 2°Bogengangs- Neuron im gegenüberliegenden vestibulären Kern vermittelt. Im zweiten Fall war ein zusätzliches Interneuron dazwischen geschaltet. Erregende kommissurale Eingänge nach Stimulation des gesamten VIII. Hirnnerven sind auf erregende Signale der kontralateralen nicht-koplanaren Bogengänge und einer daraus resultierenden Maskierung der kommissuralen bogengangs-spezifischen Hemmung zurückzuführen. Somit sind auch beim Frosch die funktionellen Strukturen vorhanden, die als neuronale Grundlage für eine „push-pull- Organisation“ bei Kopfbewegungen bei der Katze dienen. Axone von 2°Bogengangs-Neuronen projizierten absteigend zum Rückenmark, aufsteigend zu den okulomotorischen Kernen oder über Axonkollaterale ab- und aufsteigend. Axone von 2°Lagena-Neuronen projizierten ausnahmslos zum Rückenmark, nicht aber zu den okulomotorischen Kernen. Diese elektophysiologischen Untersuchungsergebnisse sind kompatibel mit in vivo-Studien, die zeigen dass Informationen über vertikale Linearbeschleunigung bei Vertebraten praktisch keine Bedeutung für den makulo-okulären Reflex haben.

Horizontale, vertikale und torsionale kanal-okuläre und entsprechende makulo-okuläre Reflexe wurden bei Fröschen getrennt untersucht. Ziel der Untersuchung war es einerseits, die räumlichen Vektoren der Richtungen von Bestantworten zu bestimmen und andererseits, die Vektororientierungen beider Reflexe zueinander in Beziehung zu setzen. Hierzu wurden die Summenaktionspotentiale von drei verschiedenen Augenmuskelnerven (M. lateralis rectus, M. inferior rectus, M. inferior obliquus) während Translations- bzw. Drehbeschleunigungen unter Ausschluß visueller Reizung untersucht. Sinusförmige Translationsbeschleunigungen wurden in horizontaler, vertikaler und schräger Richtung ausgeführt. Sinusförmige Drehbeschleunigungen wurden um eine erdvertikale Achse ausgeführt. Vor jeder Messung wurde die Kopfposition systematisch in der Nick- bzw. Kippebene verändert, um diejenigen Richtungen zu bestimmen, die maximale Antworten im Augenmuskelnerven auslösten. Anhand dieser Daten und anhand bekannter, kopffester Koordinaten der Bogengänge konnten die Richtungen der maximalen Antworten bei Translations- und Drehbeschleunigungen für die getesteten Augenmuskelnerven berechnet und in Bogengangskoordinaten ausgedrückt werden. Horizontale lineare Translationsbeschleunigungen riefen Antworten in den jeweiligen Augenmuskelnerven hervor. Jedem der getesteten Nerven konnte ein fächerförmiger Sektor auf dem kontralateralen Utrikel zugeordnet werden, aus dem die Antworten stammten. Die Antworten waren nur erregender Art, ein unterstützender hemmender makulo-okulärer Reflex konnte nicht festgestellt werden. Sakkulus oder Lagena steuerten keine vertikale Komponente zum makulo-okulären Reflex bei. Die Sektoren des M. lateralis rectus bzw. des M. inferior obliquus hatten einen Öffnungswinkel von 60° bzw. 45° und lagen in der rostralen Hälfte des Utrikels. Beide Sektoren überlappten und lagen in der Ebene der horizontalen Bogengänge. Der Sektor des M. inferior rectus war vergleichsweise schmal (5° Öffnungswinkel), lag in der kaudalen Hälfte des Utrikels und war um 6° gegenüber den horizontalen Bogengängen nach oben geneigt. Bei Drehbeschleunigungen traten maximale Antworten im Nerven des M. inferior obliquus auf, die sich aus der Konvergenz von Signalen vom kontralateralen anterioren und ipsilateralen horizontalen Bogengang (Konvergenzverhältnis 50 : 50) ergaben. Der Abduzensnerv antwortete maximal bei Rotationen in einer Ebene, bei der eine Konvergenz von Signalen aus dem kontralateralen horizontalen und anterioren Bogengang im Verhältnis 80 : 20 aktiviert wurde. Die Antworten im Nerven des M. inferior rectus waren maximal, wenn der Kopf in der Ebene des kontralateralen posterioren Bogengangs gedreht wurde. Ein Vergleich der Vektororientierungen der maximalen Antworten bei Translations- bzw. Drehbeschleunigungen zeigte, daß diese beiden Vektoren bei jedem der untersuchten Augenmuskelnerven jeweils etwa senkrecht zueinander standen. Mit dieser Anordnung können sich makulo-okuläre und kanal-okuläre Reflexe bestmöglich unterstützen: Die Richtung der Bestantworten bei Drehbeschleunigungen bleibt dieselbe, unabhängig davon, ob kanal-okuläre Reflexe isoliert oder zusammen mit makulo-okulären Reflexen aktiviert werden. Die hier gefundenen Unterschiede in der Organisation zwischen makulo- und kanal-okulären Reflexen sowie die gemeinsame räumliche Abstimmung der beiden Reflexe könnten ein allgemeines Organisationsprinzip bei Vertebraten darstellen.