Central nervous system control of circadian rhythmicity in the cockroach

Summary

• 1. We found no evidence that the thoracic ganglia which effect locomotory movements are themselves autonomously (circadian) rhythmic in their activity.

• 2. The abdominal ganglia play no role in effecting the rhythmicity of the thoracic ganglia, and hence, of locomotion.

• 3. We found positive evidence that the suboesophageal ganglion does not control the locomotory rhythm by a rhythmic secretion of a hormonal agent. It does, on the other hand, control activity level by a neural channel.

• 4. The evidence is strong that the driving oscillation is in the brain, in fact in the protocerebrum.

• 5. The pars intercerebralis suppresses (by a hormonal channel) the level of activity. It also, and separately, mediates locomotory activity by a hormonal channel.

• 6. The pars intercerebralis can however only cause rhythmicity of locomotion when it has intact neural connections with the optic lobes.

• 7. The driving oscillation in the nervous system responsible for the circadian rhythm of locomotory activity is thus — probably — localized in the optic lobes.

• 8. Animals in which the left optic tract and the right optic nerve have been severed display a freerunning rhythm in a 24 hour light/dark cycle: the driving oscillation in the left optic lobe is uncoupled from the pars intercerebralis which it therefore cannot drive; the oscillation in the right optic lobe can drive the pars intercerebralis but is uncoupled from the right compound eye.

Zusammenfassung

• 1. Wir fanden keinen Anhaltspunkt dafür, daß die Thorakalganglien, die die lokomotorische Aktivität beeinflussen, eine eigene autonome (circadiane) Rhythmik ihrer Aktivität besitzen.

• 2. Die Abdominalganglien spielen keine Rolle bei der Beeinflussung der Rhythmik der Thorakalganglien — und damit der Lokomotion.

• 3. Wir konnten zeigen, daß das Suboesophagalganglion die Bewegungsrhythmik nicht durch rhythmische Sekretion eines hormonalen Stoffes steuert. Es kontrolliert dagegen die Stärke der Aktivität auf nervösem Wege.

• 4. Starke Anhaltspunkte sprechen dafür, daß der steuernde Oszillator im Gehirn liegt, und zwar im Protecerebrum.

• 5. Die Pars intercerebralis erniedrigt (auf hormonalem Wege) die Aktivität. Sie bewirkt ebenfalls — getrennt davon — lokomotorische Aktivität auf hormonalem Wege.

• 6. Die Pars intercerebralis kann jedoch nur dann eine Bewegungsrhythmik bewirken, wenn die nervösen Verbindungen mit den optischen Lappen intakt sind.

• 7. Der für die circadiane Rhythmik der Bewegungsaktivität verantwortliehe steuernde Oscillator im Nervensystem ist deshalb wahrscheinlich in den optischen Lappen lokalisiert.

• 8. Tiere, deren linke optische Bahnen und rechte optische Nerven durchtrennt waren, zeigen eine freilaufende Rhythmik im 24 Std-Licht-Dunkel-Zyklus: Der steuernde Oscillator im linken optischen Lappen ist von der Pars intercerebralis entkoppelt, und er kann sie deshalb nicht steuern; der Oscillator im rechten optischen Lappen kann zwar die Pars intercerebralis steuern, aber er ist vom rechten Komplexauge entkoppelt.