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Reaktionen einzelner Neurone des optischen Cortex der Katze nach elektrischen Reizserien des Nervus opticus

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Zusammenfassung

  1. 1.

    Die Reaktionen einzelner Neurone des primären optischen Cortex der Katze bei elektrischer Reizung des Nervus opticus mit Frequenzen zwischen 0,1 bis über 1000/sec werden beschrieben und mit der Reaktion bei Flimmerlicht verglichen. Nach diesen und früheren Ergebnissen an einzelnen corticalen Neuronen bei Licht- und Thalamusreizen wird eine Theorie des zentralen optischen Systems und ein entsprechendes neuronales Synapsenschema entworfen.

  2. 2.

    Die durch Opticuseinzelreize nichtbeeinfluβten Neurone (Typ 1) bleiben etwa zur Hälfte auch durch frequente Opticusreize unbeeinflußt. Die andere Hälfte der Neurone vermindert oder erhöht jedoch besonders bei hochfrequenten Opticusreizen ihre spontane Entladungsfrequenz während der Reizserien. Zahlreiche Neurone zeigen nach Reizende eine längere posttetanische Aktivierung.

  3. 3.

    Die früh aktivierten Neurone des Typ 2 antworten auf Opticusreize niedriger Frequenz mit einer Primäraktivierung (Latenzzeit zwischen 1,7 und etwa 12 msec), Entladungspause (60–200 msec) und Nachaktivierung. Zwischen 5 und 12 Opticusreizen/sec wird die Nachaktivierung unterdrückt, während die Primäraktivierung der meisten Typ-2-Neurone mit steigender Reizfrequenz bis über 50/sec folgt. Die oberste Reizfrequenz, bei der jeder Opticusreiz mit einer Entladung beantwortet wird (kritische Reizfrequenz, CRF), kann bei Beginn plötzlich einsetzender Serienreize Frequenzen über 500/sec, bei Doppelreizen Frequenzen bis 2000/sec erreichen. Bei allmählich frequenter werdender Opticusreizung liegen die höchsten CRF-Werte jedoch wesentlich niedriger (zwischen 150 und 250/sec). Sie übertreffen jedoch die höchste Flimmerreizfrequenz, bei der die retinalen Lichtreize noch regelmäßig beantwortet werden (maximal 50–60/sec), noch sehr erheblich. Oberhalb der CRF beantworten die meisten Neurone die Opticusreize noch alternierend.

  4. 4.

    Beim Vergleich der maximalen Flimmerfrequenz (CFF) und der maximalen Reizfrequenz (CRF) bei frequenten Opticusreizen ergab sich folgendes: unter gleichen Reizbedingungen ist die CFF der einzelnen Neurone sehr konstant, die CRF aber sehr variabel und von der Dauer der Opticusreizung abhängig. Die CRF erniedrigt sich regelmäßig mit längerer Dauer der Opticusreizung (posttetanische Depression). Die Latenzzeit der Reaktion nach Flimmerreizen ist von der Flimmerfrequenz abhängig (Zunahme mit ansteigender Flimmerfrequenz bei den B-Neuronen, Abnahme bei den D-Neuronen), während die Latenzzeit nach Opticusreizen bei Reizserien verschiedener Frequenz (bis etwa 400/sec) konstant bleibt.

  5. 5.

    Die spätaktivierten Neurone vom Typ 3 (Latenzzeiten von 25 bis etwa 120 msec) beantworten frequente Opticusreize nur bis zu maximal 15 Reizen/sec mit reizgekoppelten Entladungen. Bei höher frequenter Opticusreizung zeigen die Neurone entweder eine diffuse Aktivierung oder — besonders bei hochfrequenten Reizen — eine deutliche Verminderung ihrer Entladungsfrequenz im Vergleich zur Spontanfrequenz. Die meisten Neurone des Typus 3 haben nach Ende einer Opticusreizserie eine längere posttetanische Aktivierung. Die Reaktionen auf Dauerlicht oder Flimmerlichtreize sind in der posttetanischen Aktivierungsphase nach Opticusreizen des anderen Auges meist deutlich gesteigert. Die CFF kann bei Neuronen vom Typ 3 durch Opticusreize erhöht werden. Diese Erhöhung entspricht nach Grad und Dauer der bei Thalamusreizung beobachteten Beeinflussung der CFF.

  6. 6.

    Die primär gehemmten Neurone vom Typ 4 werden durch Opticusreize über 3–10/sec während der Reizserie meist kontinuierlich gehemmt. Nach Ende der Reizserie folgt oft eine postinhibitorische Aktivierungsphase.

  7. 7.

    Nach den mitgeteilten Resultaten wird ein Schema des optischen Systems mit synaptischen Aktivierungs- und Hemmungsvorgängen auf subcorticaler und corticaler Ebene entworfen und verschiedene Regelmechanismen innerhalb des optischen Systems diskutiert, welche — sich ergänzend — eine Übererregung des corticalen Neuronensystems und konvulsive Entladungen nach Lichtreizen der Retina verhindern.

  8. 8.

    Mit dem Neuronenschema werden verschiedene Möglichkeiten der binocularen Koordination innerhalb des Cortex diskutiert. Die binoculare Konvergenz spezifischer Afferenzen findet im wesentlichen an corticalen Neuronen statt. Jedoch ließen sich etwa 50% der corticalen Neurone nur monocular durch spezifische Afferenzen aktivieren oder hemmen. 30% der corticalen Neurone erhalten von beiden Augen spezifische oder unspezifische Afferenzen.

  9. 9.

    Außer spezifischen Afferenzen über das Geniculatum werden auch unspezifische Afferenzen über Kollateralen des Nervus opticus angenommen, welche zu unspezifischen Thalamuskernen und von dort zu den corticalen Neuronen führen. Die Konvergenz dieser unspezifischen mit den spezifischen Afferenzen am gleichen corticalen Neuron wird dargestellt.

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Authors and Affiliations

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

    Otto-Joachim Grüsser & Anton Grützner

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

    Anton Grützner

Authors
  1. Otto-Joachim Grüsser
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Die Arbeit wurde mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgeführt.

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Grüsser, OJ., Grützner, A. Reaktionen einzelner Neurone des optischen Cortex der Katze nach elektrischen Reizserien des Nervus opticus. Archiv f. Psychiatrie und Zeitschrift f. d. ges. Neurologie 197, 405–432 (1958). https://doi.org/10.1007/BF00345846

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