Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-4750
Authors: Lange, Elena
Title: Cerebro-corticale und subcorticale Prozessierung vestibulärer Informationen im intakten und lädierten System der Ratte (Micro-PET-Studie)
Online publication date: 4-Mar-2011
Language: german
Abstract: In dieser Studie wurde anhand des Modells der Ratte das Gleichgewichtssystem auf cerebro-corticaler Ebene untersucht, und das Verhalten des Gehirns nach akuten sowie chronischen Ausfällen mit funktioneller Bildgebung untersucht. rnMit der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) kann die Metabolismusrate bestimmter Gehirnareale gemessen werden. Narkotisierte Tiere wurden unter galvanischer vestibulärer Stimulation im PET gemessen und die Ergebnisse wurden mit Kontrollstimulations-Messungen verglichen. Es konnten verschiedene Areale, die eine erhöhte Stoffwechselaktivität aufwiesen, ermittelt werden. Dazu gehören der somatosensorische und der insuläre Cortex, Teile des auditorischen Cortexes, der anteriore cinguläre sowie der entorhinale Cortex. Subcorticale Strukturen wie der Hippocampus, die Amygdala sowie die latero-dorsalen thalamischen Kerne wiesen ebenfalls erhöhten Stoffwechsel unter vestibulärer Stimulation auf. rnBei dieser PET-Studie handelt es sich um die erste funktionell-bildgebende Studie, die Verarbeitung vestibulärer Informationen bei Ratten in vivo darstellt. Die anatomische Verbindung der gefundenen Areale wurde mit anterograden und retrograden neuronalen Tracings unterstützt. rnDarüber hinaus wurde markiertes Gewebe, welches die Verbindung zwischen thalamischen und cerebro-corticalen Kernen der vestibulären Verschaltung aufweist, immunhistochemisch auf dessen Neurotransmission hin untersucht. Das katecholaminergen und dem opioidergen System wurde untersucht. Eine Beteiligung katecholaminerger Transmitter konnte nicht nachgewiesen werden. Neurone im somatosensorischen Cortex, die positiv auf einen Opioid-Rezeptor-Antikörper getestet wurden erhalten anterograd markierte Terminale aus dem thalamischen Kern LDDM, der mittels der PET als vestibulär identifiziert werden konnte. rnBasierend auf den Ergebnissen der ersten bildgebenden Studie wurde in einer zweiten funktionell-bildgebenden Studie die zentral-vestibuläre Verschaltung unterbrochen, indem relevante thalamische Kerngebiete (LDDM, LDVL) elektrolytisch zerstört wurden. Die Stoffwechselaktivität wurde anschließend bei diesen Tieren an verschiedenen Zeitpunkten nach der Läsion im PET unter vestibulärer Stimulation gemessen. Die Stoffwechselaktivität dieser Tiere wurde mit der Stoffwechselaktivität von Kontroll-Tieren verglichen. rnBei dieser Studie wurde zum ersten Mal, mittels funktioneller Bildgebung gezeigt, welche Bereiche des Gehirns nach akuter und chronischer Läsion des vestibulären Systems an Kompensationsmechanismen beteiligt sind. Alle Gehirnareale, die in verschiedenen Zeitfenstern (1, 3, 7 und 20 Tage nach Läsion) erhöhten Metabolismus aufweisen, sind Teil der vestibulären Verschaltung. Es handelt sich dabei um Areale der Okulomotorik und des räumlichen Gedächtnisses: das Postsubiculum, den Colliculus superior, das mediale Corpus geniculatum, den entorhinalen Cortex sowie die Zona incerta.rn
The knowledge of central processing of vestibular input is still fragmentary, especially on the cerebro-cortical level. In this study the central processing of vestibular input in the rat model was investigated by functional brain imaging and the results were further supported by neuronal tracing methods.rnThe current study used Positron-Emission-Tomography (PET) under galvanic vestibular stimulation to examine central vestibular processing in vivo. Additionally retrograde and anterograde tracing was performed to confirm found connections.rnWe identified several areas to be involved in central vestibular processing such as somatosensory cortex, insular cortex, entorhinal cortex as well as amygdala and the latero-dorsal thalamic nuclei. Interestingly the cerebro-cortical processing is dominant in the left hemisphere independent from the side of stimulation. In humans central vestibular processing is bilateral. The only bilateral activation in the rat was found in the latero-dorsal thalamic nuclei. rnThe vestibular system is further known to undergo a compensatory mechanism after a lesion in its processing known as vestibular compensation. It is a good example for the brains ability to reorganize and further to regain function after injuries.rnIn experimental studies vestibular compensation is well examined on the changes in neurotransmission of the vestibular nuclei in the brain stem but very little is known on cerebro-cortical and subcortical level.rnSo the second part of this study used the same functional brain imaging method to investigate the brains behavior after a central lesion of the vestibular processing on an acute and chronic stage.rnThe left latero-dorsal thalamic nuclei were lesioned and all animals were PET-scanned upon vestibular stimulation on day 1, 3, 7 and 20 after lesion. On day one the postsubiculum and the colliculus superior were the brain regions which showed increased activation. On day three the medial corpus geniculatum was activated and on day seven the entorhinal cortex. After twenty days the zona incerta showed increased activation.rnAll areas with increased activation after lesion of the central vestibular system are directly connected to the vestibular system. rnThis is the first experimental functional brain imaging study which confirmed and added data on the cerebro-cortical and subcortical level of vestibular processing. And further it is the first experimental functional brain imaging study providing data of areas involved in vestibular compensation.rn
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-4750
URN: urn:nbn:de:hebis:77-27224
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 108 S.
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