Weitere experimentelle und neuroanatomische Untersuchungen an den Nervenbahnen des Pinealkomplexes der Anuren

Zusammenfassung Der Epiphysenkomplex von 32 Fröschen der Arten Rana temporaria, Rana esculenta und Rana catesbeiana wurde zuerst elektrophysiologisch, anschließend neuro-histologisch bzw. elektronenmikroskopisch untersucht. Auf Belichtung des Stirnorgans lassen sich vom Nervus pinealis (= Tractus frontalis) zwei Arten von Antworten ableiten. Antidrome elektrische Reizung des Tractus pinealis zeigt im Nervus pinealis fortgeleitete Aktionspotentiale und damit Nervenfasern, die vom Stirnorgan bis zum Mittelhirn durchgehen. Elektrophysiologisch wurden außerdem Fasern ermittelt, die die Epiphysis cerebri nicht erreichen. Weitere Fasern enden in der Epiphyse. Neben den vom Stirnorgan zum Gehirn ziehenden afferenten Fasern kann man im extracranialen Teil des Nervus pinealis auch efferente Fasern nachweisen.Histologisch ist in allen Fällen der Durchtritt des Nervus pinealis durch das Schädeldach zu beobachten. Der Durchmesser des Nerven nimmt jedoch wahrend seines Verlaufs kontinuierlich ab. Elektronenmikroskopisch konnte gesichert werden, daß diese Durchmesserabnahme auf einem Faserverlust beruht. Bei einer Rana catesbeiana wurden kurz vor Eintritt des Nervus pinealis in die Epiphyse — im Vergleich zum extracranialen Nervenabschnitt —nur noch die Hälfte der markhaltigen und 1/3 der marklosen Nervenfasern gezählt. Bei den verbleibenden markhaltigen Fasern war außerdem die Dicke der Markscheide stark reduziert. Der Nervus pinealis fächert sich in Epiphysennähe auf; seine Fasern treten dorsomedian einzeln durch die Basalmembran in das Parenchym des rostralen Epiphysenabschnittes ein. Gemeinsam mit den Neuriten der Epiphysennervenzellen bilden sie den Tractus pinealis (s. auch Paul u. Mitarb., 1971). Eine synaptische Umschaltung der Fasern des Nervus pinealis konnte in der Epiphyse nicht nachgewiesen werden. Bei einer Rana esculenta betrug der Faseranteil des Nervus pinealis am Tractus pinealis nur etwa 2%. Die Befunde werden im Zusammenhang mit der Entstehung und Leitung der chromatischen und achromatischen Antwort im Epiphysenkomplex diskutiert.

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Further experimental and neuroanatomical investigations of the nerve tracts of the pineal complex in anura

Summary The pineal systems of 32 frogs of the species Rana temporaria, Rana esculenta, and Rana catesbeiana were studied first electrophysiologically and then with histological and electron microscopical methods. The nervus pinealis (= tractus frontalis) showed two kinds of responses to photic stimulation. Uninterrupted conduction of nerve impulses from the frontal organ to the midbrain was demonstrated by antidromic electrical stimulation of the intracranial pineal tract and recording of action potentials from the extracranial pineal nerve. Beside the uninterrupted fibres from the frontal organ to the tractus pinealis, other fibres of the nervus pinealis either did not reach the pineal organ or ended in the pineal organ. The extracranial part of the nervus pinealis contained afferent as well as efferent fibres.Morphologically it was shown in 32 investigated animals that the nervus pinealis penetrates the skull and runs to the pineal organ. During its course, the diameter of the pineal nerve became smaller, which was related to a decrease of the number of myelinated and unmyelinated fibres as revealed by the electron microscope. In comparison with the extracranial portion of the pineal nerve, the intracranial portion of the nerve near the pineal organ contained only half of the myelinated and one third of the unmyelinated fibres counted in one specimen of Rana catesbeiana. The thickness of the myelin sheats of the residual myelinated fibres was much reduced. The nervus pinealis entered the rostral region of the pineal organ, and single nerve fibres were seen to penetrate the basal lamina of the pineal organ reaching its parenchyma dorsomedially. These fibres, and axons of the nerve cells of the pineal organ, constituted the pineal tract (see also Paul et al., 1971). In one specimen of Rana esculenta, only 2% of the nerve fibres of the tractus pinealis originated in the frontal organ. The results have been discussed in relation to the generation and conduction of the chromatic and achromatic responses in the pineal system.

Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. W. Bargmann, Kiel, in Dankbarkeit gewidmet.     

Innervation und zentralnervöse Verbindungen des Frontalorgans von Rana temporaria und Rana esculenta

Zusammenfassung Mit neurohistologischen Techniken (Nauta-Verfahren) wurde der Anteil des Stirnorgans von Rana temporaria und Rana esculenta an der zentralnervösen Projektion des lichtempfindlichen Pinealkomplexes geprüft. Nach operativer Unterbrechung des Nervus pinealis im dorsalen Lymphsack lassen sich degenerierende Nervenfasern sowohl im Tractus pinealis als auch im stirnorgannahen Stumpf des Nervus pinealis nachweisen. Die ersteren werden als cerebropetale (afferente), die letzteren als zum Stirnorgan ziehende (efferente) Faserelemente gedeutet. Es ist gelungen, die hirnwärts gerichteten Nervenfasern des Stirnorgans bis in die unmittelbare Umgebung des sekretorischen Subcommissuralorgans zu verfolgen; zerfallende Faserfragmente liegen dicht der Basis des Subcommissuralorgans an. Anders als nach Durchtrennung des Tractus pinealis (vgl. Paul, Hartwig und Oksche, 1971) ließen sich nach Unterbrechung des Nervus pinealis keine Degenerationszeichen im mesencephalen Zentralen Grau darstellen.

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Innervation and central nervous connexions of the frontal organ in Rana temporaria and Rana esculenta Fiber degeneration after surgical interruption of the pineal nerve

Summary The contribution of the frontal organ of Rana temporaria and Rana esculenta to the central nervous projections of the light-sensitive pineal complex has been investigated with neurohistological techniques (Nauta-method). After surgical transection of the pineal nerve within the dorsal lymph sac, degenerating nerve fibers have been observed within the pineal tract and also in the proximal stump of the pineal nerve. Those in the pineal tract have been interpreted as cerebropetal (afferent) connexions of the frontal organ, and those in the pineal nerve as fibers directed towards the frontal organ (efferent elements). The cerebropetal fibers of the frontal organ have been traced to the subcommissural region where they degenerate in close juxtaposition with the secretory subcommissural organ. In contrast to the findings obtained after transection of the pineal tract (see Paul, Hartwig and Oksche, 1971), no degenerating fibers have been observed in the mesencephalic central grey after surgical interruption of the pineal nerve.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Strukturbesonderheiten der Anurenepiphyse nach prolongierter Osmierung und Anwendung der Acetylcholinesterase-Reaktion

Zusammenfassung Mit der prolongierten Osmierung nach Friend wird an den Außengliedern der pinealen Sinneszellen von Rana temporaria eine körnige Schwärzung erzielt. Diese Partikel haben einen Durchmesser von etwa 50 Å. In Analogie zu den Befunden an den retinalen Stäbchen (Eakin und Brandenburger) wird das geschwärzte Material als das Reaktionsprodukt eines Photopigments gedeutet. Weiterhin kann man mit dieser Methode in den pinealen Stützzellen 300–2500 Å große Granula darstellen, die im Golgi-Apparat entstehen. Die für Stützzellen charakteristischen Granula ermöglichen eine sichere Erkennung kleiner Stützzellanschnitte. Obwohl der Chemismus der Friendschen Reaktion nicht bekannt ist, bewährt sich diese Fixierungsmethode bei der elektiven Darstellung bestimmter Zellstrukturen. So war es möglich, den Degenerationsablauf an den Sinneszellaußengliedern und das Verhalten von Zellfortsätzen im perivaskulären Raum präziser als bisher zu untersuchen. Mit der Acetylcholinesterase-Reaktion können in der Anurenepiphyse nur Ganglienzellen und deren Neuriten elektiv hervorgehoben werden; basaler Rezeptorenfuß und die plexiformen Zonen sind dagegen negativ.

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The anuran pineal organ after prolonged osmium tetroxide fixation and in acetylcholinesterase preparations

Summary 50 Å particles are selectively demonstrated in the cytoplasmic lamellae of the outer segments of the pineal sensory cells inRana temporaria after prolonged osmium tetroxide fixation according to Friend. In analogy to the interpretations of Eakin and Brandenburger concerning the rods of the lateral eye, it is assumed that a photopigment is present in the outer segment of the anuran pineal receptors. Furthermore, 300–2500 Å granules are demonstrated in the supportive cells; these originate in the Golgi zone. The characteristic granules of supportive cells are an important feature in the demonstration of small supportive cell segments. The chemical basis of the Friend reaction is not completely understood. However, the reaction proves to be useful in the demonstration of certain cell organelles. A more precise picture of degenerating outer segments of pineal sensory cells and of the distribution of terminal processes of different pineal cell types in the perivascular spaces can be obtained by the prolonged osmium tetroxide fixation. The nerve cells of the anuran pineal organ and their axons are demonstrated selectively by the acetylcholinesterase technique. The basal feet-like processes of the receptor cells and the plexiform zones of the pineal organ are negative in acetylcholinesterase preparations.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Degenerationsstudien am Nervus pinealis von Rana esculenta L. nach stirnorgannaher und -ferner Durchtrennung

Zusammenfassung Am Nervus pinealis von Rana esculenta wurde der Verlauf der Wallerschen Degeneration nach Durchtrennung des Nervenstrangs unterhalb des Stirnorgans studiert.30 Std nach der Läsion tritt im distalen Stumpf der markhaltigen Nervenfasern eine Anhäufung von Glykogen auf; granulär-vakuolige Veränderungen zeigen diese Faserabschnitte am 4. Tag. Veränderungen der Myelinscheide beginnen am 7. postoperativen Tag an den Innenlamellen und greifen dann auf die ganze Markscheide über. Die Desintegration der einzelnen markhaltigen Fasern eines Nervus pinealis verläuft verschieden schnell; nach 25 Tagen ist sie an den meisten Fasern abgeschlossen.Am 7. Tag sind die ersten Veränderungen an den marklosen Fasern zu beobachten. Dabei werden die peripher in der Hüllzelle liegenden Fasern durch Retraktion des Hüllzellzytoplasmas ins Interstitium ausgestoßen und gehen dort zugrunde. Die mehr zentral in den Hüllzellen lokalisierten Fasern bleiben hingegen vom Hüllplasma umgeben. Die Degeneration dieser marklosen Elemente ist nach 14 Tagen abgeschlossen; es resultiert ein mit homogenem Inhalt geringer Elektronendichte gefüllter Kanal, der auf Querschnittsbildern eine Vakuole vortäuscht.Weiterhin ist für den degenerierenden Nervus pinealis eine starke Fibrosierung sowie der Schwund der intra- und perineuralen Lymphspalten charakteristisch. Nach etwa 60 Tagen treten im distalen Nervenstumpf von Büngnerschen Bändern umgebene marklose Nervenfasern auf. Dieses Auswachsen von Nervenfasern bestätigt elektrophysiologische Ergebnisse von Morita (s. Dodt und Morita, 1967), daß im Nervus pinealis erregungsleitende Elemente in beide Richtungen ziehen (frontofugale und frontopetale Fasern).Bindegewebsstrukturen, Degenerationsablauf und Strukturbild der Hüllzellen lassen den Nervus pinealis als peripheren Nerven erscheinen.

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Degeneration pattern of the pineal nerve of rana esculenta after transection at different anatomical levels

Summary Wallerian degeneration was studied in the pineal nerve of Rana esculenta with the electron microscope after transection of the nerve beneath the frontal organ.30 hours after the operation an accumulation of glycogen was found in the distal stump of the myelinated axons. Four days after interruption these axons displayed signs of granular and vaculoar disintegration. Myelin sheath changes started at the seventh day after the operation at the level of the inner lamellae and were subsequently followed by changes in the outer lamellar systems. The velocity of disintegration varied for individual myelinated fibers. 25 days after transection of the pineal nerve most of its myelinated fibers were completely degenerated.Initial changes of the unmyelinated fibers were recognized at the seventh postoperative day. Fibers located peripherally in the satellite cell were exposed by retraction of the satellite cytoplasm and degenerated rapidly. On the other hand, unmyelinated fibers which were located more centrally remained within the satellite cell and completed their degeneration only after 14 days. The residual structure observed was a channel occupied by a homogeneous material of low electron density.The number of collagen fibers increased and the intra- and perineural lymph spaces were obliterated in the distal nerve stump. Approximately 60 days after the operation chains of satellite cells and unmyelinated nerve fibers reappeared in the distal nerve stump. This result confirms the electrophysiological data of Morita (cf. Dodt and Morita, 1967) that nerve fibers run in both directions within the pineal nerve (i.e. they are frontofugal and frontopetal with respect to the frontal organ).The properties of the connective tissue between the pineal nerve fibers, the pattern of degeneration and the fine structure of the satellite cells suggest that the pineal nerve of Rana esculenta has the structure of a peripheral nerve rather than that of a central nervous tract.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. Ein Druckkostenzuschuß wurde aus Institutsmitteln zur Verfügung gestellt.     

Die Ontogenese der aminhaltigen Neuronensysteme im Gehirn von Rana temporaria

Zusammenfassung Vorkommen und Verteilung biogener Amine im Gehirn von Rana temporaria-Kaulquappen wurden fluoreszenzmikroskopisch untersucht. Catecholaminhaltige Perikaryen erscheinen ab Stadium 20 im Nucleus reticularis mesencephali, im Tuber cinereum und im Bulbus olfactorius, ab Stadium 22 in den Flügelplatten der Medulla oblongata und in der Area praeoptica. Ab Entwicklungsstufe 20 zeigen sich ventrolateral in Medulla oblongata und Mittelhirn, lateral vom Organon vasculosum hypothalami, im Bereich des medialen Vorderhirnbündels und im Striatum catecholaminhaltige Faseranschwellungen, ab Stadium 22 außerdem in der Eminentia mediana und dem Hypophysenzwischenlappen, in der Commissura transversa (bis zur Stufe 26), in der Commissura anterior (bis zur Stufe 26) und in der Pars ventrolateralis nuclei lateralis septi. Im Striatum ist von dieser Entwicklungsstufe an ein zweites Areal mit grün fluoreszierenden Varikositäten nachweisbar. Ab Stadium 26 finden sich auch in der Pars dorsolateralis des lateralen Septumkerns catecholaminhaltige Faseranschwellungen.Ab Entwicklungsstufe 22 sind 5-HT-haltige, gelb fluoreszierende Perikaryen im Nucleus raphes und in seiner Umgebung zu beobachten, gelb fluoreszierende Varikositäten im Nucleus interpeduncularis und zwischen medialem und lateralem Septumkern.

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Ontogeny of the amine-containing nerve cell systems in the brain of Rana temporaria

Summary The occurrence and distribution of biogenic amines in the brain of Rana temporaria tadpoles have been investigated with the fluorescence-microscope. From the embryonic developmental stage 20 onwards catecholamine-containing cell bodies are shown to be present in the nucleus reticularis mesencephali, the tuber cinereum and the olfactory bulb, and from stage 22 onwards also within the dorsolateral areas of the medulla oblongata and within the preoptic area. Catecholamine-containing enlargements of nerve fibres occur in the ventrolateral parts of the medulla oblongata and the midbrain, in an area lateral to the hypothalamic organon vasculosum, within the region of the medial forebrain bundle and within the striatum, in all stages following stage 20. These enlargements also occur in the median eminence and the pars intermedia of the hypophysis, in the commissura transversa (up to stage 26), in the commissura anterior (also up to stage 26) and in the pars ventrolateralis nuclei lateralis septi in all stages after 22. From the same stage onwards a second area of green fluorescent varicosities can be demonstrated within the striatum. After stage 26 catecholamine-containing enlargements of nerve fibres additionally are to be found in the dorsolateral part of the lateral septal nucleus.After appearing at stage 22 5-HT-containing, yellow fluorescent perikarya are to be observed within the nucleus raphes and its neighbourhood, and yellow fluorescent varicosities in the interpeduncular nucleus and in an area between the medial and the lateral septal nucleus.

Herrn Professor Dr. med. W. Bargmann zum 65. Geburtstag gewidmet.     

Biogene Amine im Gehirn vom Frosch (Rana esculenta)

Zusammenfassung Mit Hilfe der Methode zur fluoreszenzmikroskopischen Lokalisation von Catechol- und Tryptaminen wurde die Verteilung dieser Stoffe im ZNS von Rana esculenta untersucht. Catecholamin- und serotoninhaltige Neurone liegen im Nucleus reticularis mesencephali. Außerdem finden sich catecholaminhaltige Nervenzellen im Organon vasculosum hypothalami und in der Area praeoptica. Diese aminproduzierenden Zellen entsenden Zellfortsätze durch die Ependymschicht in den Ventrikel. Über diese Ausläufer erfolgt möglicherweise eine Sekretion biogener Amine in den Liquor cerebrospinalis. Catecholamin- und serotoninhaltige Axone erreichen voneinander verschiedene Kerngebiete und Areale. Neben dem periventrikulären Zellager im Tuber cinereum und in der Area praeoptica werden vor allem der ventrolaterale Teil des lateralen Septumkerns, Striatum ventrale und Epistriatum von Endstrecken catecholaminhaltiger Axone durchdrungen. Serotoninhaltige Varicositäten finden sich dagegen vor allem in Kerngebieten, die in sensorische Bahnen eingeschaltet sind (Nucleus isthmi, corpus geniculatum laterale, Area praetectalis, Tectum opticum, Thalamus dorsalis, Neostriatum). Weitere Ausbreitungsgebiete 5-Hydroxytryptamin-haltiger Fasern sind die Habenula und der Nucleus interpeduncularis, Kerngebiete, über die Erregungen aus dem limbischen System auf vegetative Zentren der Medulla oblongata geleitet werden.

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Biogenic amines in the brain of the frog (Rana esculenta)

Summary The distribution of biogenic amines in the central nervous system of Rana esculenta was investigated by means of the fluorescence-microscopical detection of catecholand tryptamines. The nucleus reticularis mesencephali was found to contain numerous neurones rich in catechol- and tryptamines. Apart from this nucleus nerve cells in the organon vasculosum hypothalami and in the area praeoptica were found to contain catecholamines. The clublike processes of these neurones penetrate the ependymal layer and extend into the ventricle. These structures are presumably responsible for a secretion of biogenic amines into the cerebrospinal fluid. Catecholamine- and serotonin-containing axons terminate on different nuclei and areas. Besides the periventricular cellular layer of the tuber cinereum and the area praeoptica, the pars ventrolateralis of the nucleus septalis lateralis, striatum ventrale and epistriatum are pervaded by terminals of catecholamine-containing neurons. Serotonincontaining varicosities are mainly to be found in nuclei, which are intercalated in sensory pathways (nucleus isthmi, corpus geniculatum laterale, area praetectalis, tectum opticum, thalamus dorsalis, neostriatum). Further areas of distribution of 5-hydroxytryptamine-fibers are the habenula and the nucleus interpeduncularis, nuclei which coordinate impulses from the limbic system projecting them on visceral centers of the medulla oblongata.

Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Physiologische Untersuchungen und weitere Bemerkungen zur Struktur des lichtempfindlichen Pinealorgans von Pterophyllum scalare Cuv. et Val. (Cichlidae,Teleostei)

Zusammenfassung Im Einklang mit neuen Befunden von Hafeez (1971) bei Symphysodon aequifasciatus (Cichlidae) gehört das Pinealorgan von Pterophyllum scalare1 zum tubulärsensorischen Typ der Knochenfischepiphyse. — In Versuchen mit elektrophysiologischer Ableitung vom freigelegten Epiphysenstiel wurde eine direkte Lichtempfindlichkeit des Pinealorgans von Pterophyllum scalare beobachtet. Die Wirkung bestand in der Regel in einer Hemmung der Spontanaktivität, für die ein Photopigment mit einem Absorptionsmaximum bei 530 nm verantwortlich sein dürfte. Die Bestimmung der Lichtschwelle ergab Werte, die bei Berücksichtigung der Lichtverluste dafür sprechen, daß das Pinealorgan von Pterophyllum scalare bei Dunkelheit und in der Dämmerung aktiv ist, während die Impulsaussendung im vollen Tageslicht gehemmt wird. — Die Ableitungsstellen wurden an Hand von elektrolytisch gesetzten Eisenmarken histologisch lokalisiert.

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Physiological studies and some further remarks on the structure of the photosensitive pineal organ of Pterophyllum scalare Cuv. et Val. (Cichlidae, Teleostei)

Summary The pineal organ of Pterophyllum scalare was classified as tubular and sensory. Our anatomical findings are in agreement with recent observations of Hafeez (1971) in Symphysodon aequifasciatus (Cichlidae). Electrical recordings from the exposed pineal stalk of Pterophyllum scalare, after removal of the lateral eyes and upon direct illumination of the diencephalic roof, indicated that: (1) the pineal organ of P. scalare is photosensitive, and (2) light mainly inhibits the spontaneous discharge of its nervous elements. Maximum sensitivity was observed at 525 nm. Prom estimates of the light absorbed by the tissue in front of the pineal organ and measurements of the light threshold of the exposed organ, it was concluded that the pineal organ of Pterophyllum scalare functions optimally in dim light, and that its activity is inhibited in daylight. The site of the recording electrodes was identified histologically by electrolytically-deposited iron marks.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Arbeitskreise E. Dodt und A. Oksche).     

Fluoreszenzmikroskopische und elektronenmikroskopische Untersuchungen am Pinealorgan verschiedener Vogelarten

Zusammenfassung Mit der Fluoreszenzmethode von Falck-Hillarp lassen sich Artunterschiede im Innervationsmodus der Vogelepiphyse nachweisen. Bei Passer domesticus, Carduelis chloris, Pica pica, Corvus frugilegus und Gallus domesticus treten fluoreszierende adrenerge Nervenfasern nur perivaskulär, bei Anas platyrhynchos und Excalfactoria chinensis sowohl perivaskulär als auch im Parenchym, bei Columba livia lediglich vereinzelt im Parenchym auf. Die Fluoreszenzintensität des Epiphysenparenchyms von Passer domesticus und Columba livia, die nach mikrospektrographischen Messungen auf Serotonin beruht, schwankt stark von Fanggruppe zu Fanggruppe; die großen Unterschiede sind durch tagesrhythmische Schwankungen allein nicht erklärbar. In permanenter Dunkelheit nimmt die Serotoninfluoreszenz der Taubenepiphyse beträchtlich zu. Serotonin wird auch von den aminergen Nervenfasern der Vogelepiphyse gespeichert; seine Abgabe in die Blutbahn und deren physiologische Bedeutung werden diskutiert.Die in das Lumen der Vogelepiphyse hineinragenden, von modifizierten Zilien der Pinealozyten ausgehenden Membranwirbel zeigen mit der Osmierung nach Eakin, Brandenburger, Kopsch, Kolatschev gleichartige Partikel (Durchmesser 50 Å) wie die regulär gebauten Außenglieder der retinalen und pinealen Photorezeptoren. Diese Befunde werden mit elektrophysiologischen, biochemischen und verhaltensphysiologischen Ergebnissen verglichen.

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Fluorescence and electron microscope investigations of the avian pineal organ

Summary The adrenergic innervation and the parenchymal 5-HT in the pineal organ of different avian species were investigated with the method of Falck-Hillarp. The fluorophores were identified microspectrographically. An entirely perivascular localization of adrenergic nerve fibres was observed in the pineal organs of Passer domesticus, Carduelis chloris, Pica pica, Corvus frugilegus and Gallus domesticus. The pineal organs of Anas platyrhynchos and Excalfactoria chinensis showed both perivascular and parenchymal innervation. Perivascular fibres were absent from the pineal organ of Columba livia, and only a few fine fluorescent fibres appeared in its parenchyma after pretreatment with l-dopa. The intensity of the 5-HT fluorescence of the parenchyma cells showed a high individual variability. These differences apparently do not reflect a circadian 5-HT-rhythm. Continuous darkness increased the intensity of the 5-HT-fluorescence in the pineal organ of Columba livia. 5-HT was also demonstrated within the perivascular autonomic nerve fibres of the avian pineal organ. It is probable that 5-HT is released from the pineal parenchyma into the circulation.After prolonged osmium tetroxide treatment according to Eakin, Brandenburger, Kopsch, Kolatschev, the membrane whorls that are formed by the cilia of avian pinealocytes showed osmiophilic particles 50 Å in diameter. Similar particles have been observed in the regular outer segments of retinal and pineal photoreceptor cells of lower vertebrates. The above morphological results are discussed in view of electrophysiological, biochemical and behavioural observations.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. Herrn Prof. Dr. Ch. Owman, Lund, danke ich für die kritische Durchsicht des Manuskriptes.     

Neurone und zentralnervöse Verbindungen des Pinealorgans der Anuren

Zusammenfassung Das Problem der Zwischenneurone nimmt bei der Deutung der chromatischen und achromatischen Antworten der pinealen Sinnesorgane eine Schlüsselstellung ein. Frühere Ergebnisse schienen darauf hinzuweisen, daß der nervöse Apparat des Pinealorgans (Epiphysis cerebri) vonRana temporaria undRana esculenta bineuronal organisiert ist. Mit modifizierten Methylenblau- und Golgi-Methoden gelang es jetzt, die nervösen Strukturen der pinealen Rezeptoren und Nervenzellen präziser darzustellen. Das neurohistologische Bild der Epiphysis cerebri enthält auch Nervenzellen, die an Zwischenneurone denken lassen. Diese diffus verstreuten kleinen Elemente unterscheiden sich von den klassischen Typen der retinalen Bipolar-, Horizontal- und Amakrinzellen. Der Tractus pinealis vonR. temporaria undR. esculenta wird von Axonen großer multipolarer und kleiner, wenig verzweigter Ganglienzellen gebildet. Die zentrale Projektion dieser pinealofugalen (afferenten) Bahn ist von großem funktionellem Interesse. Nach vollständiger Unterbrechung des Tr. pinealis finden sich degenerierende Faserelemente innerhalb und am unteren Rand der Comm. posterior, in der Area praetectalis und in den Kernarealen des sog. Zentralen Graus. Keine degenerierenden Tractusfasern sind in der subependymalen Schicht und in den aminergen Kerngebieten des Mesencephalon zu beobachten. Die beschriebenen Verbindungen des Tr. pinealis könnten die anatomische Basis einiger lichtabhängiger (phototaktischer) Reflexe darstellen. Weitere Untersuchungen über die zentralnervöse Projektion des Tr. pinealis sind im Gang.

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Neurons and central nervous connexions of the pineal organ in anura

Summary The problem of interneurons appears to be very important for the functional interpretation of the chromatic and achromatic responses of pineal sense organs. Previous results seemed to indicate a bineuronal chain in the pineal organ (epiphysis cerebri) ofRana temporaria andRana esculenta. Precise images of pineal receptors, neurons and their connexions were obtained in the present studies using methylene-blue and Golgi methods. A limited number of interneurons probably exist in theepiphysis ofR. temporaria andR. esculenta: the images of these scattered neurons were observed to differ from the classical bipolar, horizontal and amacrine cells of the amphibian retina. The pineal tract of R. temporaria andR. esculenta is formed by the axons of large multipolar and smaller scarcely ramified nerve cells. The central projection of this pinealo-fugal (afferent) pathway is of great functional interest. After complete surgical interruption of the pineal tract degenerating nerve fibers were traced in Nauta (Fink-Heimer) preparations. Degenerating fibers were observed within and beneath the posterior commissure, in the pretectal region and in the nuclear areas of the periventricular gray. The subependymal layer and the basal aminergic nuclei of the frog mesencephalon were always free of degenerating fibers. The anatomical connexion of the pineal tract described in this paper could serve as a basis for some light-dependent (phototactic) reflexes. Further investigations concerned with the central projections of the pineal tract are in progress.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. — Eine Kurzfassung der Befunde wurde auf dem Symposium The Pineal Gland der Ciba Foundation in London (30. 6.–2. 7. 1970) vorgetragen (s. Oksche, 1971).     

Centriole replication during ciliogenesis in the chick tracheal epithelium

Zusammenfassung Direkte Belichtung oder Lichtreizung der Lateralaugen lösen im zentralen Teil der Taubenepiphyse keine elektrische Aktivität aus. Im Stielabschnitt sind dagegen kleine, durch Licht nicht beeinlußbare Dauerentladungen zu beobachten. Die Lage der Ableitungspunkte wurde durch den histologischen Nachweis der elektrolytisch gesetzten Eisenmarken bestimmt. Diese Ableitungsstellen befinden sich im Epiphysenparenchym. Ein stärkeres versilberbares Nervenbündel verläuft im Stiel der Epiphyse. Adrenerge Nervenfasern, die grün fluoreszieren, begleiten die Kapselgefäße und dringen mit diesen in das follikuläre Epiphysengewebe ein. Das Epiphysenparenchym zeigt nach Falck-Hillarp eine Gelbfluoreszenz mit umschriebenen apikalen oder basalen Anreicherungen der fluoreszierenden Substanz. Mit Reserpin kann nur ein Teil dieses Materials entspeichert werden. Elektronenmikroskopisch lassen sich in der Taubenepiphyse keine typischen pinealen Rezeptorzellen nachweisen. Regelmäßig lamellierte Außenglieder fehlen vollständig. Es finden sich lediglich cytoplasmareiche bulböse Zilien und zirkuläre Lamellenkomplexe, die in Tubuli übergehen. Die letzteren können sich mit einem dichten körnigen Material füllen. An einigen Stellen haben solche Lamellenverbände einen Zusammenhang mit keulenförmig verdickten Zilien. Diese Zone ist aber anders strukturiert als das für retinale und pineale Lichtsinneszellen charakteristische Verbindungsstück. Die Zeichen der sekretorischen Aktivität der Taubenepiphyse sind überzeugender als die für einen lichtempfindlichen Sinnesapparat sprechenden Strukturmerkmale. Ein bestimmter Typ der Pinealocyten ist reich an 800–1200 Å großen granulierten Vesikeln, die sowohl am apikalen als auch am basalen, auf die Blutgefäße ausgerichteten Zellpol angehäuft sein können. An den manchmal gelappten basalen Endfüßen sind Zeichen der Ausschleusung des Vesikelinhalts bzw. eines Materialschwundes aus dem granulierten Vesikelkern zu erkennen. Die sekretorische Aktivität der Taubenepiphyse wird mit Hinweis auf die in ihr reichlich vorkommenden 5-Hydroxyindole (Quay) und das Problem der Melatonin-Bildung diskutiert. Erörtert wird auch die Möglichkeit einer Stimulierung dieser Sekretion über den Sympathikus.

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Ultrastructural and functional studies of the pineal organ in the pigeon (Columba livia)

Summary Direct illumination or stimulation with light of the lateral eyes induced no electrical activity in the central part of the pineal organ in the pigeon. In the pineal stalk, however, a train of impulses was observed that failed to respond to changes of illumination. The position of the tip of the recording electrode (iron deposit), was histologically clearly determined to be in the pineal parenchyma. A distinct nerve bundle could be traced down the pineal stalk. Adrenergic nerve fibers showing a green fluorescence accompanied pineal capsular vessels into pineal follicular tissue. Using the method of Falck-Hillarp, the pineal parenchyma showed high concentrations of yellow fluorescent material in the apical or basal parts of the pinealocytes. Only a part of the fluorescent material could be dispersed with reserpine. In the electron microscope, no typical photoreceptor cells were identified in the pineal organ. Only large bulbous cilia, and circular lamellar or tubular complexes, were observed; they sometimes contained a dense granular material. Occasionally, the lamellar complexes had a direct relation to cilia of club-shaped appearance. Signs of secretory activity were more definitive in the pigeon pineal organ than sensory structures. One type of pinealocytes contained many 800–1,200 Å diameter granular vesicles concentrated in the apical or basal (apposed to blood vessels) cell parts. At the occasionally lobulated basal end-feet, a disappearance of the content of the granular vesicles indicated a release mechanism. This secretory activity was discussed in relation to the 5-hydroxyindole content of the pigeon pineal organ (Quay) and the general problem of melatonin synthesis; also, the possibility was considered that the secretory activity may be stimulated by sympathetic nerve fibers.

Ob die von Mihail und Molnár (1965) bei der Taube beschriebenen Epiphysektomie-effekte (Wirkung auf den Inselapparat und Zuckerstoffwechsel) auch in diesen Funktionskreis gehören, muß erneut geprüft werden.     

Ultrastructure,innervation et fonction de l'épiphyse de l'orvet (Anguis fragilis L.)

Summary The pineal organ of Anguis fragilis contains two essential cell types: pinealocytes and interstitial cells. The scarce outer segments are of different appearance; they show cyclic degenerative changes. Only one intraepithelial ganglion cell has been identified in the material of this study. Although an intracommissural pineal nerve is present, the absence of synaptic junctions of pinealocytes with ganglion cells indicates a loss of photosensory function. Three kinds of vesicles (also dense-core vesicles) originating from Golgi complex are described in the pinealocytes. These secretory vesicles show a vascular polarity. The pinealocyte processes extend to the basement membrane. Secretory material is released into the peripineal space. Efferent sympathetic nerve fibers are described near the pineal epithelium. The nerve endings of these fibers contain three types of vesicles. It is suggested that the pineal organ of Anguis fragilis has a well established secretory function.

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Zusammenfassung Die Epiphysis cerebri von Anguis fragilis enthält zwei wesentliche Zelltypen: Pinealocyten und Zwischenzellen. Die Außenglieder, die nur selten vorkommen, sind verschiedenartig gestaltet und erleiden einen zyklischen Degenerationsprozeß. Im Pinealepithel ließ sich nur eine einzige Ganglienzelle mit Sicherheit nachweisen. Obwohl eine intracommissurale Nervenbahn vorhanden ist, spricht das Fehlen von Synapsen zwischen Pinealocyten und Ganglienzellen für einen Schwund der Lichtsinnesfunktion. In den Pinealocyten werden drei aus dem Golgiapparat stammende Bläschenarten, darunter auch solche mit einem elektronendichtem Inhalt (Granula), beschrieben. Diese Sekretbläschen sind polar auf die Blutgefäße ausgerichtet. Fortsätze der Pinealocyten stehen mit der Basallamina in Verbindung; allem Anschein nach werden hier Substanzen in den periepiphysären Raum abgegeben. Efferente sympathische Nervenfasern sind in der Nähe des Epiphysenepithels zu beobachten. Die Endigungen dieser Fasern enthalten drei verschiedene Bläschentypen. Die Epiphyse der Blindschleiche scheint eine sekretorische Funktion zu haben.

     

Weitere enzymhistochemische und fluoreszenzmikroskopische Studien an den Plexus chorioidei und an der Paraphyse von Rana temporaria L.

Zusammenfassung Die Epithelzellen der Plexus chorioidei ventriculi III und IV und der Paraphyse von Rana temporaria L. zeigen histochemisch eine deutliche Aktivität der Phosphorylase, Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase und Aldolase. Die Aktivität der Uridindiphosphoglucose-Glycogen-Transferase ist im Plexusepithel der Frösche gering. Glucose-6-Phosphatase läßt sich in den Plexus chorioidei und in der Paraphyse von Rana temporaria nicht darstellen. Phosphorylase, Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase und Aldolase zeichnen sich durch ein charakteristisches, verschiedenartiges Verteilungsmuster aus. Der Einfluß von Adrenalininjektionen auf die Aktivität der obengenannten Enzyme des Plexus-und Paraphysenepithels und funktionelle Zusammenhänge mit der gleichzeitig eintretenden Entspeicherung ihres Glykogenvorrats werden erörtert. In fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen mit der Falck-Hillarp Methode läßt sich weiterhin beobachten, daß nach Adrenalingaben im Plexusepithel der Frösche ein Fluorophor auftritt, das bei Kontrolltieren vollständig fehlt. Im Plexusstroma finden sich nur vereinzelt adrenerge Nervenfasern.

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Enzyme histochemical (carbohydrate metabolism) and fluorescence microscopic (biogenic amines) investigations of the choroid plexuses and the paraphysis in Rana temporaria L.

Summary Epithelial cells of the choroid plexuses and paraphysis in Rana temporaria L. show histochemically distinct phosphorylase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, and aldolase activities. The uridine diphosphate glucose-glycogen transferase-reaction of the choroid epithelium is very weak, and the glucose-6-phosphatase-reaction of the choroid plexuses and the paraphysis is negative. Choroid plexuses and paraphysis differ in their distribution patterns of phosphorylase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, and aldolase activities. Injections of epinephrine into the dorsal lymph sac increase the histochemically detectable activity of phosphorylase, glucose-6-phosphate dehydrogenase and aldolase, and deplete the glycogen stores of the choroid epithelium. After administration of epinephrine into the dorsal lymph sac, intensely fluorescent material is observed in the choroid epithelium with the Falck-Hillarp method. The adrenergic innervation of the choroid plexus of Rana temporaria is sparse.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Reaktionsmuster verschiedener Mittel-und Zwischenhirnzentren von Rana temporaria L. nach Unterbrechung der Nervenbahnen des Pinealkomplexes

Zusammenfassung Der Einfluß des lichtempfindlichen Pinealkomplexes (Stirnorgan und Epiphysis cerebri) von Rana temporaria auf dorsale diencephale und mesencephale Hirnzentren breitet sich über ein größeres Gebiet aus als man bisher angenommen hat. Nach operativer Unterbrechung des Nervus- und Tractus pinealis wurde mit Punktzählverfahren die Dichte der Zell- und Zellkernvolumina sowie der Kapillaroberfläche im dorsalen Thalamus, mesencephalen (postthalamischen) zentralen Grau, Ganglion habenulae, Tectum opticum, in der Area praetectalis und im Subcommissuralorgan (Sco) bestimmt. Die morphometrischen Meßergebnisse lassen sich wie folgt interpretieren: 1. Der Pinealkomplex wirkt auf das Sco, das zentrale Grau und die Area praetectalis ein (vgl. Paul u. Mitarb., 1971); das Sco wird in erster Linie über das Stirnorgan beeinflußt. 2. Weitere Kerngebiete des Zwischenhirns (Ganglion habenulae und dorsaler Thalamus) gehören funktionell zu dem vom Pinealkomplex kontrollierten System. 3. Die von Kemali und Braitenberg (1970) beschriebene Asymmetrie der Ganglia habenularum zeigt sich auch im funktionellen Zusammenspiel dieser Kerngebiete mit dem Pinealkomplex, dem dorsalen Thalamus und dem dorsalen Abschnitt des zentralen Graus. Die in Stirnorgan und Epiphysis cerebri transformierten Lichtreize werden in Hirnabschnitte weitergeleitet, die olfaktorische und retinale Signalmuster verarbeiten. Über die biologische Bedeutung der nervösen Beziehungen des Stirnorgans zum sekretorischen Sco können noch keine Angaben gemacht werden.

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Study of mesencephalic and diencephalic centers after transection of the centripetal nervous pathways of the pineal complex in Rana temporaria L.

Summary Nervous influences of the pineal complex of the frog, Rana temporaria, exerted upon mesencephalic and diencephalic centers were investigated using morphometric methods after the transection of the nervus or the tractus pinealis. Densities of the cell- and nuclear volumes and of the capillaries were measured by a point-counting method in the dorsal thalamus, the mesencephalic (postthalamic) central gray, the habenular ganglion, the optic tectum, the pretectal area, and the subcommissural organ (sco). The morphometric measurements showed: 1. A functional influence of the pineal complex on the sco, the central gray, and the pretectal area (see Paul et al., 1971); the frontal organ seems to be primarily related to the sco. 2. The habenular ganglia and the dorsal thalamus belong to a system which is controlled by the pineal complex. 3. The morphological asymmetry of the habenular ganglia (Kemali and Braitenberg, 1970) has an influence on the functional interactions between the pineal complex, the dorsal thalamus, and the central gray. The impulses arising in the light-sensitive pineal complex of the frog are conducted to brain regions which are known to integrate olfactory and retinal sensory inputs. The functional significance of the nervous connexion of the frontal organ with the secretory sco is still open to discussion.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Arbeitskreis Prof. Dr. A. Oksche).     

Über Kanälchenzellen und dunkle Zellen im Nephron von Anuren

Zusammenfassung Die elektronenmikroskopische und enzymcytochemische Untersuchung der Nieren von Rana cancrivora und R. esculenta, Hyla arborea und H. regilla, Bufo carens, B. mauretanicus und B. viridis ergibt, daß im Epithel ihrer Verbindungsstücke verschiedene Zelltypen vorkommen.Die Verbindungsstücke von Rana cancrivora und R. esculenta zeichnen sich — abgesehen von dem Vorhandensein heller Zellen — durch den Besitz sog. Kanälchenzellen aus, die nach Form und Struktur an die Belegzellen der Magendrüsen erinnern. Es handelt sich um sehr mitochondrienreiche, elektronendicht erscheinende Elemente, die durch teilweise verzweigte intrazelluläre Kanälchen mit der Lichtung des Verbindungsstückes kommunizieren. Aus der Oberfläche dieser Canaliculi ragen kurze Cytoplasmafortsätze in das Lumen. An der Basis der Kanälchenzellen bilden zahlreiche Cytoplasmafortsätze ein Labyrinth, das mit den seitlichen Interzellularräumen in Verbindung steht. Die Kanälchenzellen geben eine starke Reaktion auf Bernsteinsäuredehydrogenase und NADH-Diaphorase, die dem Reichtum der Zellen an Mitochondrien entspricht. Unterschiede in der Zahl der Kanälchenzellen bei dem marinen Frosch Rana cancrivora und bei R. esculenta scheinen nicht zu bestehen.Im Verbindungsstück der untersuchten Hyla- und Bufoarten fallen dunkle, d.h. elektronendichte Zellen auf, die zwar viele Mitochondrien enthalten und ein basales Labyrinth bilden, jedoch nicht kanalisiert sind. Auch diese dunklen Zellen geben eine intensive Reaktion auf Bernstein- säuredehydrogenase und NADH-Diaphorase.Die Kanälchenzellen weisen Zeichen einer sekretorischen Aktivität (Bildung von Mukosubstanzen) auf. Die Frage, ob sie außerdem resorptiv tätig sind und ob die dunklen Zellen sowohl sezernieren als auch Ionen aktiv transportieren, kann mit den angewandten Methoden nicht beantwortet werden. Unbekannt ist ferner, ob die Unterschiede im Aufbau der Verbindungsstücke bei den Rana-Arten auf der einen und den Hyla- und sowie Bufo-Arten auf der anderen Seite zu Verschiedenheiten der Harnbildung bei diesen Formen in Beziehung stehen.

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On canaliculi cells and dark cells in the nephron of anurans

Summary The electronmicroscopical and enzymecytochemical investigation of the kidneys of Rana cancrivora, R. esculenta, Hyla arborea, H. regilla, Bufo carens, B. mauretanicus and B. viridis reveals that the epithelium of the connecting tubule (Verbindungsstück) consists of different cell typs.The connecting tubules of Rana cancrivora and R. esculenta are characterized — apart from the occurrence of light cells — by the differentiation of so-called canaliculi cells, the shape and structure of which resemble those of the parietal cells of the gastric glands. These electron dense elements are rich in mitochondria and communicate by partly ramified intracellular canaliculi with the lumen of the connecting tubule. The plasma membrane bordering the canaliculi forms short microvilli-like processes. At the basis of the canaliculated cells numerous cytoplasmic processes form a labyrinth which is in connection with the lateral intercellular space. The canaliculi cells exhibit a strong activity of succinic dehydrogenase and NADH-diaphorase, which corresponds to the abundance of mitochondria in these cells. Differences in the number of canaliculi cells in the marine frog Rana cancrivora and the freshwater species Rana esculenta apparently do not exist.The connecting tubules of the Hyla and Bufo species investigated contain strikingly dark, i.e. electron dense cells, which contain numerous mitochondria, and which possess a basal labyrinth. Canaliculi, however, are lacking. These dark cells, too, give an intensive reaction for succinic dehydrogenase and NADH-diaphorase.The canaliculi cells show features of a secretory activity (production of mucous substances). The question, whether in addition they have a resorptive function and whether the dark cells are secretory and actively ion-transporting elements, cannot be answered by means of the methods applied. Further, it remains unknown whether the differences in the structure of the connecting tubule of the Rana species on the one hand and the Hyla-and Bufo species on the other, are related to differences in the mechanisms of urine production.

Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Histochemische Studien an den Plexus chorioidei,an der Paraphyse und am Ependym von Rana temporaria L.

Zusammenfassung Die Epithelzellen der Plexus chor. ventr. III und IV, das Paraphysenepithel und das Ventrikelependym von Rana temporaria L. zeigen eine deutliche — wenn auch quantitativ unterschiedliche — Aktivität von SDH, -HBDH und LDH. Der Nachweis einer UDPGGT-Aktivität fällt dagegen nur im Plexusepithel positiv aus. In der Plexusepithelzelle sind die Formazangranula gleichmäßig über das gesamte Plasma verteilt, während sie in den Ependymzellen vorwiegend im apikalen, lumenwärtigen Teil der Zelle angeordnet sind. Die Ependymzellen lassen im Reaktionsausfall Typenunterschiede erkennen. Bei einigen Tieren wird die Auswirkung einer Adrenalininjektion auf das Enzymmuster der Plexusepithelzellen untersucht; die funktionellen Zusammenhänge mit einer gleichzeitigen Entspeicherung ihres Glykogenvorrats werden erörtert. Die Verteilung und der Lamellierungstyp der Mitochondrien im Plexus- und Paraphysenepithel werden mit elektronenmikroskopischen Aufnahmen illustriert. Einige Komentare sind dem histochemischen Verhalten des Wundrandes gewidmet.

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Histochemical studies on the choroid plexuses, the paraphysis cerebri, and the ependyma of Rana temporaria L.

Summary The epithelium of the choroid plexuses of the IIIrd and IVth ventricles as well as the paraphyseal epithelium and the ventricular ependyma cells of Rana temporaria L. show distinct activities of SDH, -HBDH and LDH, that differ quantitatively. The UDPGGT-reaction is positive in the plexus epithelium. In the epithelium of the choroid plexus, the formazan granules are evenly distributed in the cytoplasm. In the ependyma cells an apical accumulation of this material can be demonstrated. The various morphological types of the ependyma cells differ in the intensity of the SDH, -HBDH and LDH-reactions. In the plexus cells of some animals the effect of epinephrine was studied on the histochemically-detectable activity of these enzymes with respect to the simultaneous depletion of the glycogen depot. The distribution and ultrastructure of mitochondria is described in the choroid plexus and paraphyseal epithelial cells. A comment is made in reference to some histochemical pecularities of stab wound areas.

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Teil einer medizinischen Doktorarbeit.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Granulierte marklose Nervenfasern in der Epiphysenregion von Anuren

Zusammenfassung In der ganzen Epiphysenregion der Anuren, vor allem aber in perivaskulärer Anordnung, sind marklose Nervenfasern zu beobachten. Ein Teil dieser Fasern enthält Vesikel vom Typ synaptischer Bläschen sowie elektronendichte Granula mit einem Durchmesser von 500–1000 bzw. 2000 Å. Die granulahaltigen Fasern dringen vereinzelt bis in die synaptischen Regionen der Epiphyse vor. Es wird darauf hingewiesen, daß eine Verletzung dieses ausgedehnten Fasersystems bei Epiphysen-Exstirpationen und die Verunreinigung des Epiphysenmaterials mit benachbarten Gewebspartien bei der Gewinnung von Epiphysen-Extrakten zu falschen Schlüssen über die Funktion der Anuren-Epiphyse führen können.

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Granulated unmyelinated nerve fibers in the pineal region of anurans

Summary The anuran pineal region, which includes the connective tissue capsule of the pineal organ and adjacent parts of brain, shows many unmyelinated nerve fibers. Most of these fibers have a perivascular location. Many of the fibers contain inclusions resembling synaptic vesicles as well as dense-core vesicles of granular appearance with diameters of either 500–1,000 Å or 2,000 Å. Isolated granulated fibers penetrate into the synaptic regions of the pineal organ. It is suggested that this extensive fiber system may be damaged during pinealectomy and that adjacent tissues containing fibers with granular inclusions may contaminate the pineal extracts. This may lead to false conclusions about the function of anuran epiphysis.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Vergleichende Untersuchungen über acetylcholinesterase-haltige Neurone im Pinealorgan der Vögel

Zusammenfassung Im Pinealorgan der Vögel zeigen die acetylcholinesterase-positiven Strukturen speziesabhängige Unterschiede. Die passeriformen Arten Passer domesticus, Serinus canaria und Amadina faciata alexander besitzen acetylcholinesterase-positive Nervenzellen, deren Axone im Epiphysenstiel hirnwärts ziehen; außerdem kommen an den Blutgefäßen spezifisch tingierbare Nervenfasern vor, die offenbar zur Epiphyse verlaufen. Bei Columba livia sind diese Nervenstrukturen sehr stark reduziert. Dagegen zeigt das Parenchym der Taubenepiphyse lichtmikroskopisch eine schwache Anfärbung; diese Stellen manifestieren sich im elektronenmikroskopischen Bild als punktförmige interzelluläre Reaktionsorte zwischen einzelnen Pinealzellen. Ferner finden sich bei Passer domesticus elektronenmikroskopisch nachweisbare Reaktionsprodukte im endoplasmatischen Reticulum und im perinukleären Raum der Pinealocyten (=Pinealzellen) sowie am Plasmalemmüberzug (Außenmembran) der Perikaryen und der Axone der Nervenzellen. Die Befunde bei 3 Tage alten Küken (Gallus domesticus) und bei Excalfactoria chinensis ähneln denen bei Columba livia, während bei Coturnix coturnix japonica das Reaktionsprodukt vermehrt im basalen Abschnitt der Follikel liegt. Melopsittacus undulatus zeigt im Epiphysenstiel eine begrenzte Zahl von hirnwärts ziehenden Nervenfasern und nimmt zwischen den Passeriformes und der Taube etwa eine Mittelstellung ein. Die sensorische und sekretorische Kapazität des Pinealorgans von Passeriformes wird diskutiert.

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Comparative studies of neurons in the pineal organ of birds using the acetylcholinesterase method

Summary The acetylcholinesterase reaction of the pineal organ (epiphysis cerebri) varies among avian species. Acetylcholinesterase-positive neurons with axons running along the pineal stalk to unidentified brain centers are seen in the pineal organ of passeriform birds such as Passer domesticus, Serinus canaria, and Amadina faciata alexander. A different kind of acetylcholinesterase-positive fibers are observed running along the blood vessels to the pineal organ. The acetylcholinesterase-positive structures are much reduced in Columba livia. The pineal parenchyma in Columba livia shows a slightly brown color in the light microscope; spot-like deposits of the reaction product are seen between the pinealocytes in the electron microscope. In Passer domesticus, the reaction products are seen in the pinealocyte endoplasmic reticulum as well as at the outer membrane of the perikaryon and axon of the nerve cells. The results in three-day old chicken and in Excalfactoria chinensis are similar to those obtained in Columba livia. In Coturnix coturnix japonica, a heavy reaction is evident in the basal part of the follicles. A small number of nerve cells and fibers are seen in the pineal stalk of Melopsittacus undulatus. The results are discussed in respect of sensory and secretory functions of the pineal organs in passeriform birds.

Gastprofessor des Landes Hessen am Anatomischen Institut der Universität Gießen.     

Über das Reaktionsspektrum von Rezeptoren aus der Riechschleimhaut von Wasserfröschen (Rana esculenta)

Zusammenfassung Aus dem Riechepithel von Rana esculenta wurden mit metallgefüllten Mikropipetten Aktionspotentiale einzelner Rezeptoren abgeleitet (Dauer 4–7 msec, maximale Frequenz 10 Imp./sec). Die Reaktionen von 25 Zellen auf 28 Duftstoffe werden beschrieben.Fast alle daraufhin geprüften Zellen reagieren auf Oenanthaldehyd, Amylacetat, Capronsäureäthylester und Caprylsäureäthylester mit einer Erhöhung der Impulsfrequenz (Grundspektrum). Außerdem haben die Rezeptoren ein variables Beispektrum geringen Umfanges.

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Odor specificities of receptors in the olfactory epithelium of the frog Rana esculenta

Summary Action potentials from single receptors in the olfactory epithelium of water frogs (Rana esculenta) have been recorded by means of metal filled glass pipettes. The reactions of 25 cells to stimulation with 28 odorous substances are described. All cells so far tested showed an increase in spike frequency when stimulated with heptanal, amyl acetate, the ethyl ester of hexanoic acid, and the ethyl ester of octanoic acid, (basic spectrum). An additional small but variable reaction spectrum (side spectrum) was recorded.

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Herrn Prof. Dr. H. Autrum zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Elektronenmikroskopische Untersuchung des Subcommissuralorgans der Ratte

Zusammenfassung Das Subcommissuralorgan erwachsener und ganz junger weißer Ratten wurde mit dem Elektronenmikroskop untersucht. — Bei adulten Ratten ist das hohe, mehrreihige Ependym an manchen Stellen von einem Hypendym unterlagert.Im Ependym wird — in engster Nachbarschaft zu den basal gelegenen, oft tief eingebuchteten Zellkernen — das Sekret in unregelmäßig geformten, großen Zisternen des endoplasmatischen Reticulum gebildet. Auf dem nach apikal gerichteten Sekretweg schnüren sich zunächst kleinere Vakuolen ab. Diese konfluieren nahe der Zelloberfläche zu zwei verschiedenen Formen von Sekretvakuolen: zu größeren von unveränderter Konsistenz und zu solchen von unveränderter Größe mit eingedicktem Inhalt; beide geben ihr Sekret in den Ventrikel ab. Der Golgi-Apparat ist an der Sekretbildung nicht beteiligt. Eine basalwärts geri-chtete Sekretion der Ependymzellen wurde nicht festgestellt.Das nur stellenweise ausgebildete Hypendym enthält neben Fortsätzen von Astrocyten, verstreuten Axonen, synaptischen Strukturen und Oligodendrogliazellen auch sekretorische Zellen, die in verschiedenen Merkmalen den Ependymzellen ähnlich sind und offenbar von diesen herstammen. Die Sekretabgabe aus diesen Zellen läßt sich morphologisch nicht erfassen.Die in der Umgebung von subcommissuralen Kapillaren adulter Tiere gefundenen periodisch strukturierten Körper werden im Hinblick auf eine Funktion im Dienste des Stoffaustausches zwischen Blutstrom und sekretorischen Zellen von Ependym und Hypendym diskutiert.Bei Ratten der ersten Lebenswoche zeigt der Ependymverband eine breitere Kernzone; die Zellen sind bereits in sekretorischer Aktivität begriffen. Die apikalen Zellpole der Ependymzellen sind weit in den 3. Ventrikel vorgebuchtet. Zu dieser Zeit ist noch kein Hypendym ausgebildet; ebenso fehlen periodisch strukturierte Körper sowie die Myelinisierung der Axone der hinteren Kommissur.Die sekretorischen Ependymzellen adulter wie auch junger Tiere tragen ein bis zwei Cilien. Einzelne, vom normalen Bau abweichende Cilien mit zusätzlichen äußeren Doppelfilamenten werden beschrieben. Des weiteren wird über atypisch lokalisierte Cilien, die sich entfernt von der Ependymoberfläche im Gewebe finden, berichtet.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft ausgeführt. — Für die Anregung zu dieser Arbeit danken wir Herrn Prof. Dr. R. Bachmann. Frau H. Asam gebührt unser Dank für wertvolle technische Mitarbeit.     

Feinstruktur des Riechepithels von Calamoichthys calabaricus J. A. Smith (Pisces,Brachiopterygii)

Zusammenfassung Die vorliegende Untersuchung befaßt sich mit der Feinstruktur der Riechfalten von Calamoichthys calabaricus unter besonderer Berücksichtigung des Riech- und Flimmerepithels. — Das Flimmerepithel ist aus 3 Zelltypen aufgebaut: Flimmerzellen, wenigen Stützzellen und Basalzellen. Die Flimmerzellen sind mitochondrienreich und tragen bis zu 160 Flimmerhärchen pro Zelle. Diese Kinocilien besitzen an ihren Basalkörpern Zilienwurzeln, von denen ein Teil ins Zellinnere bis in Kernnähe zieht, während der andere Teil parallel zur Oberfläche verläuft und benachbarte Basalapparate verbindet. — Auch das Riechepithel, das gegen das Flimmerepithel scharf abgesetzt ist, besteht aus 3 Zelltypen: Rezeptoren, Stützzellen und Basalzellen. Die Rezeptoren haben eine einheitliche Gestalt und Struktur. Sie sind schlank keulenförmig und überragen mit einer kleinen Vesicula olfactoria die Epitheloberfläche. Seitlich sitzen an der Vesicula — unter konstant 25–27° Ablenkung von der Senkrechten — in der Regel 12 sensorische Cilien, die alle auf gleicher Höhe entspringen. Basal setzt sich das Rezeptorperikaryon in ein Axon fort. Die Axone mehrerer Rezeptoren vereinigen sich noch innerhalb des Epithels zu Bündeln, die durch die Basalmembran ins Bindegewebe ziehen. Die stark osmiophilen Stützzellen des Riechepithels durchziehen das Riechepithel von der Basalmembran bis zur Epitheloberfläche und tragen einzelne Cilien. Der verbreiterte Apikalteil der Stützzellen enthält zahlreiche Schleimvesikel, die auf eine sezernierende Funktion dieser Zellen hinweisen. Die präparative Behandlung von Riechepithelien wird kritisch diskutiert.

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Ultrastructure of the olfactory epithelium of Calamoichthys calabaricus J. A. Smith (Pisces, Brachiopterygii)

Summary The ciliary epithelium of the olfactory folds in Calamoichthys calabaricus is composed of ciliary cells, supporting cells, and basal cells. All ciliary cells contain numerous mitochondria and bear up to 160 kinocilia. Some rootlets of the basal bodies of the kinocilia, project towards the nucleus, while others run parallel to the epithelial surface and connect with neighbouring basal bodies. Ciliary and olfactory epithelia are separated from each other. — The olfactory epithelium contains olfactory receptor cells, supporting cells, and basal cells. The club shaped olfactory receptor cells have a uniform ultrastructure. The terminal portions of the olfactory dendrites form small olfactory vesicles which are seen above the olfactory surface. 12 sensory cilia project constantly to the more basal portion of the olfactory vesicles, each cilium forming a 25–27° angle with the vertical cell axis. Basally, an axon originates from each olfactory receptor cell. Axons from a number of olfactory receptor cells may combine to form bundles within the epithelium. The supporting cells of the olfactory epithelia are strongly osmiophilic. Supporting cells occur in all parts of the olfactory epithelium and bear few cilia. Numerous mucous vesicles, located within the apical region of the supporting cells, probably have a secretory function.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.