Einfluß von Thalamus/Praetectum-Defekten auf die Antwort von Tectum-Neuronen gegenüber bewegten visuellen Mustern bei der KröteBufo bufo (L.)

Summary

• 1. Recent experiments have shown that toads discriminate prey from enemy objects by using two “gestalt” information mechanisms: (i) The surface expansionin the direction of movement means prey; (ii) the expansionperpendicular to the direction of movement signifies enemy. Both parameters are encoded by particular neuronal “gestalt” filters: one of them (i) is located in the optic tectum (tectum-1-neurons) and the other (ii) in the thalamus/pretectal region.

• 2. It was supposed that prey recognition is due to subtractive interactions between both tectum-1- and thalamus/pretectal-neurons: A second neuron in the optic tectum receives excitatory inputs from tectum-1-neurons and inhibitory ones from particular units of the thalamus/pretectal region.

• 3. After elimination of the thalamus/pretectal region from the optic tectum by a careful knife cut (Fig. 2) the responses of tectum-1- and -2-neurons to visual stimulus objects, moved through their receptive fields, were “disinhibited” (compare Figs. 3Aa and b). It is remarkable that there was no effect on the size of the excitatory receptive fields. The field diameter of tectal neurons of this layer in normal and lesioned toads was about 27 °.

• 4. The fact that after thalamus/pretectal lesions the tectum-1- as well as tectum-2-neurons show the same increase of response with increasing size of moving stimuli, indicates that the recently presented “neuronal interaction model” for the prey recognition system describes thebasic wiring.

• 5. The present neuro-physiological findings (Fig. 3A₂a and b) are in good accordance with corresponding effects on the prey-catching behavior (Fig. 3Ba and b): As a result of thalamus/pretectal lesions toads are not able to discriminate visual patterns in a behaviourally relevant manner. Their prey-catching behavior is “disinhibited”.

Zusammenfassung

• 1. Frühere Experimente hatten gezeigt, daß Kröten für die Unterscheidung Beute/Feind hauptsä chlich zwei „Gestalf”-Informationen nutzen: (i) Die Flä chenausdehnung in der Bewegungsrichtung bedeutet generell Beute, (ii)Ausdehnung quer zur Bewegungsrichtung signalisiert dagegen Feind. Beide Parameter werden durch bestimmte „neuronale Filter” ausgewertet, von denen der eine (i) im Tectum opticum (Teetum-1-Neurone) und der andere (ii) in der Thalamus/Praetectum-Region lokalisiert ist.

  Es wurde vermutet, daß das Beute-Erkennungssystem auf subtraktiver Interaktion zwischen den Tectum-1- und Thalamus/Praetectum-Neuronen beruht. Hierbei erhält ein weiteres Neuron im Tectum opticum (Tectum-2-Neuron) erregende Eingänge von Tectum-1- und hemmende von Thalamus/Praetectum-Neuronen.

• 2. Nach Abtrennung der Thalamus/Praetectum-Region vom Tectum opticum mit Hilfe eines Messerschnitts war die Antwort der Tectum-1- und -2-Neurone auf bewegte visuelle Eeizmuster „enthemmt”. Die Größe ihrer exzitatorischen rezeptiven Felder von ca. 27 ° Durchmesser blieb hiervon jedoch unbeeinflußt.

• 3. Die Tatsache, daß sowohl Tectum-2- als auch Tectum-1-Neurone nach Thalamus/Praetectum-Ausschaltung bei Vergrößerung der Reizfläche eines Musters etwa den gleichen Aktivierungsanstieg zeigten, weist darauf hin, daß das bisherige „Interaktionsmodell” für die Beute/Feind-Erkennung das neuronale Verschaltungs-prinzip wiedergibt.

• 4. Die neurophysiologischen Befunde stehen prinzipiell in guter Übereinstimmung mit entsprechenden quantitativen Resultaten über das Beutefangverhalten: Nach Ausschaltung der Thalamus/Praetectum-Region vermag die Kröte visuelle Muster nicht mehr verhaltensrelevant zu unterscheiden.