Neuroethologische Untersuchungen anCalopteryx splendens Harr. (Odonata) nach Röntgenbestrahlungen des Zentralnervensystems

Summary

After X-ray irradiation of the supraoesophageal ganglia ofCalopteryx-larvae three phases may be distinguished that are characterised by ethological features: first defect, time of latency and late defect.

The duration of the first defect is independent from the age of the animals as well as from the dosage, while the time of latency which is free of disorders is depending on both. The time of latency may be used as a measure for the sensitivity to X-rays.

In accordance with the ethological defined phases morphogenetic and in particular regeneration processes were studied by electron microscopy.

The submicroscopical analysis includes four perikaryon types of the protocerebrum. Furthermore the protocerebral neuropile with its interneural synapses has been investigated.

The perikaryons are able to repair structural damage to a high degree. Characteristic morphogenetical sequence may be found for distinct cell organelles which shows that during the first defect and even more so during the time of latency structural changes occur. In this the different states of mitochondria are very informative. The organelles are rearranged during the late defect until they reach an arrangement in a progressed stage which is nearly normal. Damages to the globuli-perikaryons which are not grouped together are irreversible.

Contradictory to the high regenerating capacity of the perikaryons the neuropile has not recovered at progressed late defects. It is not capable of transmitting excitations at this time as judged by morphological criteria.

It remains open whether fibres and their synapses are able to regenerate after the restitusion of the perikaryons. Morphogenetic investigations indicate that the restitution of the structural elements of the perikaryons and that of the neuropile under given conditions are separated by so great an interval that regeneration of the fibres could not succeed directly regeneration of the perikaryons.

Zusammenfassung

Ethologische Befunde nach Totalbestrahlungen des Oberschlundganglions der Larven vonCalopteryx führen zur Einteilung in die drei Phasen Frühschaden, Latenzzeit und Spätshcaden, die durch Verhaltensmerkmale gekennzeichnet sind.

Die Dauer des Frühschadens ist unabhängig vom Alter der Tiere und von der Dosishöhe; die Latenzzeit, als störungsfreies Intervall, erweist sich als abhängig von diesen. Ihre Länge kann als Ausdruck der Strahlensensibilität gewertet werden.

Parallel zu den ethologisch definierten Phasen wurde die Morphogenese elektronenmikrosskopisch untersucht. Besonderes Interesse galt der Analyse von Regenerationsvorgängen.

Die submikroskopischen Vergleiche umfassen 4 Perikaryontypen des Protocerebrums. Außerdem wurde das protocerebrale Neuropilem mit seinen interneuralen Synapsen untersucht.

Die Perikaryen verfügen über eine hohe Reversibilität der geschädigten Struktur. Für bestimmte Zellorganellen erhält man eine jeweils kennzeichnende morphogenetische Reihe, aus der hervorgeht, daß bereits im Frühschaden und vorzugsweise während der Latenzzeit Umstrukturierungen auftreten. Als ganz besonders aufschlußreich erweisen sich dabei die unterschiedlichen Zustandsbilder der Mitochondrien. Im Spätschaden werden die Organellen neu geordnet und bis zu einem fortgeschrittenen Stadium dieser Phase dem Normalen weitgehend angeglichen. Eine Ausnahme machen die verbandlosen Globuliperikaryen, deren Schädigungen irreversibel sind.

Im Gegensatz zur Regenerationsfähigkeit der Perikaryen erholt sich das Neuropilem bis zum fortgeschrittenen Spätschaden nicht. Zu diesem Zeitpunkt können, nach morphologischen Gesichtspunkten beurteilt, die Funktionen der Erregungsübertragung nicht mehr erfüllt werden.

Unentschieden bleibt die Frage, wieweit Fasern und ihre Synapsen nach Restitution der Perikaryen regenerationsfähig sind. Auf jeden Fall sprechen die morphogenetischen Untersuchungen dafür, daß die Restitution der strukturellen Elemente von Perikaryen und die des Neuropilems unter den gegebenen Bestrahlungsbedingungen zeitlich zu weit auseinandergezogen ist, als daß die Regeneration der Fasern sich direkt an die der Perikaryen anschließen könnte.