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Reaktionen einzelner Neurone im optischen Cortex der Katze nach elektrischer Reizung des Nervus opticus

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Zusammenfassung

  1. 1.

    Die Reaktionen von 330 Neuronen des primären optischen Cortex nach ipsi- oder kontralateraler Opticusreizung werden beschrieben (25 Katzen, encéphale isolé). 211 dieser Neurone wurden gleichzeitig auf ihre Reaktionen bei Lichtreizen untersucht. Es wurde jeweils dasjenige Auge belichtet, dessen N. opticus nicht elektrisch gereizt wurde.

  2. 2.

    Die Reaktionen der Neurone nach elektrischen Einzelreizen des N. opticus lassen sich in 4 Reaktionstypen gliedern: Typ 1a und b ohne reizgekoppelte Entladungen, Typ 2a und b Reaktionen mit kurzer Latenzzeit (1,7–12 msec), Typ 3 Reaktionen mit langer Latenzzeit (25–120 msec), Typ 4 mit primärer Hemmung (Entladungspause nach dem Reiz).

  3. 3.

    39% der registrierten Neurone zeigten nach einem Einzelreiz keine direkt reizgekoppelten Reaktionen (Typ 1). Zwei Untergruppen ließen sich unterscheiden: Neurone des Typ 1a (28%) waren bei statistischer Auswertung auch nach zahlreichen Einzelreizen nicht beeinflußt, während Neurone des Typ 1b (11%) nach mehreren Reizen ihre Spontanaktivität diffus erhöhten.

  4. 4.

    Neurone des Typ 2 (33%) reagierten nach 1,7–12 msec Latenzzeit mit einer kurzen Primäraktivierung von 1–3 Entladungen. Darauf folgte eine Entladungspause von 50–200 msec, an welche sich meist eine deutlich ausgeprägte sekundäre Aktivierungsphase anschloß. Typ 2a zeigte kurze, konstante Latenzzeiten der ersten und zweiten Primärentladung zwischen 1,8 und 6 msec (90% von Typ 2). 10% der Neurone des Typ 2 hatten inkonstante Latenzzeiten zwischen 4 und 12 msec (Typ 2b).

    Bestand die Primäraktivierung aus 2 Entladungen, so hatten diese meist verschiedene Reizschwellen. Einige Neurone mit einer Entladung in der Primäraktivierung zeigten ein charakteristisches „Hin- und Herspringen“ der Latenzzeit, so daß sich Maxima bei 2 Werten ergaben.

  5. 5.

    Neurone des Typ 3 (19%) reagierten 25–120 msec nach dem Reiz mit einer Aktivierungsphase wechselnder Dauer. Auffallend war die erhebliche Variationsbreite der Latenzzeiten beim gleichen Neuron unter konstanten Reizbedingungen.

  6. 6.

    Neurone des Typ 4 (9%) zeigten von etwa 10 msec nach Reizbeginn bis 120–300 msec nach dem Reiz eine Entladungspause (primäre Hemmphase). An diese Entladungspause schloß sich meist eine Nachaktivierung an, in der die Entladungsfrequenz im Vergleich zu der Spontanaktivität erhöht war.

  7. 7.

    In 4 Versuchen wurde der ipsi- und kontralaterale N. opticus gereizt. Es wurden sowohl Neurone gefunden, welche von beiden N. optici nach dem gleichen Reaktionstyp aktiviert waren, als auch Neurone, welche nach verschiedenen Typen reagierten.

  8. 8.

    Durch gleichzeitige Reizung in unspezifischen Thalamuskernen ließ sich die Reaktion auf Opticusreize an den einzelnen Neuronen des optischen Cortex modifizieren. Dieser Befund entspricht der früher dargestellten Beeinflussung der Lichtreaktionen durch Thalamusreize (Creutzfeldt, Akimoto, Grüsser).

  9. 9.

    Etwa ein Drittel der Neurone blieb bei jeweils einer Reizart unbeeinfluβt. 34% konnten durch Lichtreize, 38% durch Opticus-Einzelreize nicht reizgekoppelt beeinflußt werden. 16% waren weder durch Lichtreize eines Auges noch durch Opticusreize des anderen Auges in ihrer Entladungsfolge zu verändern.

  10. 10.

    An 211 Neuronen wurde der Zusammenhang zwischen Opticusreiztypen und Lichtreaktionstypen untersucht und statistisch ausgewertet. Dabei ergaben sich folgende Kombinationen: 18% der Neurone waren durch Licht von einem Auge weder zu aktivieren noch zu hemmen (A-Typ), reagierten jedoch auf Opticusreizung des anderen Auges (Typ 2, 3, 4). 34% waren von einem Auge durch Lichtreize zu beeinflussen (Typ B, C, D, E,) jedoch nicht durch Opticusreizung vom anderen Auge (Typ 1). 32% waren sowohl von einem Auge durch Lichtreize (Typ B-, C-, D-, E-) als auch vom anderen Auge durch Opticusreize in ihrer Entladungsfrequenz zu modifizieren (Typ 2, 3, 4). 16% blieben durch beide Reize unbeeinflußbar (Typ A und 1).

  11. 11.

    Ipsi- und kontralaterale Opticusreize ergaben keine signifikant unterschiedenen Häufigkeiten der Reaktionstypen im optischen Cortex.

  12. 12.

    Beziehungen zwischen den Makrowellen des Cortex und den Neuronentladungen werden aufgezeigt. Die Latenzzeiten der Primäraktivierung des Typ 2 gruppieren sich um die positiven Wellen 1–4. Während der oberflächennegativen Welle 5, die von anderen Autoren als „Dendritenpotential“ interpretiert wurde, konnten keine reizbedingten Neuronentladungen registriert werden.

    Das Cortexpotential nach Opticusreizung kann als räumlich-vektorielle Integralfunktion der elektrischen Felder um den Zellkörper und die Dendriten erklärt werden.

  13. 13.

    Es wird angenommen, daß die Neurone des Typ 2 durch direkte spezifische Geniculatumafferenzen, die Neurone des Typ 3 über unspezifische Thalamusafferenzen aktiviert werden. Die binoculare Erregung corticaler Neurone wird in der folgenden Arbeit dargestellt werden.

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Authors and Affiliations

  1. Abteilung für Klinische Neurophysiologie der Universität Freiburg i. Br., Deutschland

    Anton Grützner, Otto-Joachim Grüsser & Günter Baumgartner

  2. Gast der Abteilung, Psychiatrische und Nervenklinik der Justus-Liebig-Universität Gießen, Deutschland

    Anton Grützner

Authors
  1. Anton Grützner
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  2. Otto-Joachim Grüsser
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  3. Günter Baumgartner
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Additional information

Die Arbeit wurde mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgeführt.

Unserem Techniker, Herrn H. Kapp, danken wir für die Überwachung der Apparaturen, Frl. M. Bentz für technische Assistenz bei den Experimenten.

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Grützner, A., Grüsser, OJ. & Baumgartner, G. Reaktionen einzelner Neurone im optischen Cortex der Katze nach elektrischer Reizung des Nervus opticus. Archiv f. Psychiatrie und Zeitschrift f. d. ges. Neurologie 197, 377–404 (1958). https://doi.org/10.1007/BF00345845

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