Thalamus, Praetectum, Tectum: Retinale Topographie und physiologische Interaktionen bei der KröteBufo bufo (L.)

Summary

• 1. The retina is represented in the central layers of the optic tectum (stratum griseum et album centrale). The topography (Fig. 1) corresponds to the projection diagram of the optic fiber endings in the superficial layers.

• 2. The retina areas are also represented in the thalamus/pretectum (TP-region). The projection (Fig. 2) — in relation to the rostro-caudal brain axis — is represented in a mirror image of the optic tectum projection diagram.

• 3. If an area of the TP-region is excluded, then in a behavioral experiment the prey catching reaction is “disinhibited” to objects that are moved in a part of the field of vision corresponding in some way to the projection diagram (Fig. 3).

• 4. Physiological interactions between tectum and thalamus/pretectum were proven in combined brain-stimulation/recording experiments. Thus, immediately after electrical point stimulation of the TP-region the response of certain tectum neurons to moving visual stimulus patterns was inhibited (Fig. 4A). Conversely, movement-specific neurons of the TP-region could be activated through electrical stimulation of the optic tectum (Fig. 4B).

• 5. Pharmacological experiments resulted in some first indications for cholinergic pathways within the neuronal inhibitory interaction system. Following local application of curare on various areas of the tectum surface, the prey-catching-orientation reactions to moving stimulus patterns were hyperexcited for particular parts of the visual field (Fig. 5A). Similar effects were achieved with atropine. Acetylcholine had an inhibiting effect on the prey catching behavior.

Zusammenfassung

• 1. Die Retina wird in den zentralen Schichten des Tectum opticum (Stratum griseum et album centrale) repräsentiert. Die Topographie entspricht dem Projektionsschema der in den superficialen Schichten endenden Opticusfasern.

• 2. In der Thalamus/Praetectum (TP)-Region werden die Retina-Areale ebenfalls vertreten. Die Projektionsverhältnisse sind — auf die rostro-caudale Hirnachse bezogen — spiegelbildlich zum Projektionsschema des Tectum optieum repräsentiert.

• 3. Wenn man einen Bezirk der TP-Region ausschaltet, so ist im Verhaltensversuch die Beutefangreaktion auf Objekte „enthemmt”, die in einem dem Projektionsschema entsprechenden Teil des Gesichtsfeldes bewegt werden.

• 4. Physiologische Interaktionen zwischen Tectum und Thalamus/Praetectum ließen sich in kombinierten Hirnreizungs-Ableitungsversuchen nachweisen. So war die Antwort von bestimmten Tectum-Neuronen auf bewegte visuelle Reizmuster nach kurz vorhergehender punktförmiger elektrischer TP-Reizung gehemmt. Umgekehrt konnten bestimmte bewegungsspezifische Neurone der TP-Region durch elektrische Tectum-Reizung aktiviert werden.

• 5. Hinweise auf cholinergische Verbindungen innerhalb des hemmenden Interaktionssystems ergaben pharmakologische Versuche. Nach lokaler Applikation von Curare auf verschiedene Bereiche der Tectum-Oberfläche war die Beutefangorientierungsreaktion für zugeordnete Gesichtsfeldausschnitte auf bewegte Reizmuster „enthemmt”. Ähnliche Effekte ließen sich mit Atropin erzielen. Acetylcholin hatte auf das Beutefangverhalten hemmende Wirkung.