A mozgató működésekért felelős gerincvelői neuronhálózatok morfológiai, fiziológiai vizsgálata és számítógépes szimulációja
Angol cím
Morphological, physilogical investigations and computer simulation of spinal neuronal network involved in locomotion.
zsűri
Idegtudományok
Kutatóhely
ÁOK Anatómiai Szövet- és Fejlődéstani Intézet (Debreceni Egyetem)
résztvevők
Antal Miklós Király Zoltán Puskár Zita Székely György Szűcs Péter Wéber Ildikó Wolf Ervin
projekt kezdete
2002-01-01
projekt vége
2005-12-31
aktuális összeg (MFt)
5.076
FTE (kutatóév egyenérték)
0.00
állapot
lezárult projekt
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
1. Fiziológiai kísérletekben jelentős különbségeket találtak propriospinalis axon - motoneuron (MN) kapcsolatokban a MN-ból elvezetett EPSP amplitúdójában a béka gerincvelőben. Modellkísérletekkel bizonyítottuk, hogy a kapcsolatok között mért eltéréseket több tényező magyarázhatja: a szinapszisok elhelyezkedése, a dendrit kitüremkedések, nem-lineáris PSP szummáció illetve a PSP-ok szómára érkezéséhez szükséges késési idők eltérései.
2. A Xenopus embrió úszómozgásáért felelős központi ritmusgeneráló hálózatában azt vizsgáltuk, hogyan vezethet egy rövid inger hosszú ideig tartó úszó mozgáshoz. Az utóagy-gerincvelő határának populációs modelljében azt találtuk, hogy az utóagyi neuronok közötti reciprok serkentő kapcsolatok felelősek lehetnek az említett jelenségért. Elképzelésünket a kísérletes eredmények megerősítik.
3. Patkány gerincvelőben vizsgáltuk a cink kolokalizációját gátló aminosavakkal. Eredményeink azt mutatták, hogy a gerincvelőben a cink tartalmú terminálisok elsősorban gátló karakterűek, amelyekben a GABA és glicin is megtalálható.
4. Újszülött patkány gerincvelőben elemeztük a commissuralis interneuronok (CIN) neurokémiai sajátságait és szinaptikus kapcsolatait. A jelölt CIN terminálisok több mint fele tartalmazott gátló aminosavat, míg a glutamátot tartalmazó terminálisok aránya 27% volt. A jelölt CIN terminálisok közvetlen kapcsolatot képeztek az ellenoldali motoneuronokkal és CIN-okkal.
kutatási eredmények (angolul)
1. We investigated the postsynaptic factors that may contribute the high variability of synaptic efficacy in monosynaptically connected propriospinal axon–motoneuron pairs in the spinal cord of frog. We proved that differences in location of these synapses, dendritic protrusions, non-linear summation of PSPs, sizes of time windows for effective temporal summation and differences in delays of arrivals of PSPs to soma are all factors that may differentiate between high and low efficacy single fiber propriospinal connections found experimentally.
2. The central pattern generator for swimming in the Xenopus tadpole was investigated to find out how a brief stimulus can lead to prolonged swimming. By using large-scale population model of the hindbrain-spinal cord junction we found that reciprocal excitatory connections among hindbrain neurons may be responsible for this phenomenon. Our proposal has strong experimental support.
3. Colocalization of zinc with inhibitory neurotrasmitters was investigated in the rat spinal cord. 70% of zinc-containing terminals showed immunoreactivity for GABA and glycine.
4. In neonatal rats we investigated the axonal projection and neurotransmitter properties of spinal commissural interneurons (CIN). About half of the labelled CIN terminals contained GABA or glycine and one third proved to be excitatory. Many of CIN terminals made close appositions with motor neurons and also with CINs on the opposite side of the spinal cord.
Wolf E; Stelescu A; Wéber I; Dityatev A; Birinyi A: Thorns and non-linear summation of postsynaptic potentials as factors that control the mean amplitude of single-fiber propriospinal EPSPs in lumbar motoneurons of frogs, Clinical Neurscience 57/1: 73, 2004
Wéber I; Birinyi A; Shupliakov O; Antal M: Colocalization of zinc with GABA and glycine in the spinal cord, Clin. Neurosci. 57/1: 72, 2004
Birinyi A; Viszokay K; Wéber I; Kiehn O; Antal M: Distribution, morphology and synaptic targets of commissural interneurons in the lumbar spinal cord of neonatal rats, Neurobiology 9:292, 2002
Wolf E; Roberts A: Populational activity of spinal CPG neurons in a computer model for swimming in the Xenopus tadpole, Neurobiology 9:380, 2002
Birinyi A; Viszokay K; Wéber I; Kiehn O; Antal M: Synaptic targets of commissural interneurons in the lumbar spinal cord of neonatal rats, J. Comp. Neurol. 461: 429-440, 2003
Wolf E; Roberts A: Motoneuron to interneuron synapses may control rostrocaudal delays in muscle contractions during swimming in the Xenopus tadpole, Clin. Neurosci. 56/2: 99, 2003
Birinyi A; Székely Gy; Csapó K; Matesz K: Quantitative morphological analysis of the motoneurons innervating muscles involved in the tongue movements of the frog, Rana esculenta, J. Comp. Neurol. 470: 409-421, 2004
Wolf E; Stelescu A; Wéber I; Dityatev A; Birinyi A: Non-linear summation of postsynaptic potentials and morphoelectrotonic differences in positions of synaptic contacts differentiate propriospinal synapses with small and large amplitudes of EPSPs in lumbar motoneurons of frogs, FENS Abstr. A058: 19, 2004
Roberts A; Li W.C; Soffe S.R; Wolf E: Frog tadpole nervous system and behaviour, Annual Meeting of the Theoretical Neuroscience Network Loughborough, UK, 2004
Wolf E; Stelescu A; Wéber I; Dityatev A; Birinyi A: Postsynaptic factors that may control size of propriospinal single fibre EPSPs in lumbar motoneurons of frogs, SYMBIONIC, Computational Systems Biology of the Neural Cell, Trieste, Italy, 2004
Li, W.C., Soffer, S. R., Wolf E., Roberts A: Persisitent responses to brief stimuli: feedback excitation among brainstem neurons driving locomotion, Journal of Neuroscience, közlésre elfogadva, 2006
A. Birinyi, I. Wéber, G. Veress, P. Szűcs, Gy. Vereb M. Antal:: Neurotransmitter properties of commissural interneurons in the lumbar spinal cord of neonatal rats., Emirates Medical Journal 23. 102., 2005
Stelescu A; Wéber I; Dityatev A; Birinyi A; Wolf E: Factors that may control size of propriospinal single fibre EPSPs in lumbar motoneurons of frogs, Clinical Neuroscience 58/1, 86., 2005
A. Stelescu, A. Birinyi I. Wéber, E. Wolf :: Spatial and temporal influence of dendrites on proriospinal EPSP summation in motoneurons of frog, Clinical Neuroscience közlésre elfogadva, 2006
A. Birinyi, I. Wéber, G. Veress, P. Szűcs, M. Antal: Synaptic targets of excitatory and inhibitory commissural interneurons in the lumbar spinal cord of neonatal rats, Clinical Neuroscience közlésre elfogadva, 2006
Wéber I., Veress G., Szűcs P., Kiehn O., Antal M., Birinyi A.: Neurotransmitter properties of commissural interneurons in the lumbar spinal cord of neonatal rats, Brain Research, kézirat, 2006
Birinyi A., Wéber I., Antal M., Shupliakov O.: Co-localization of zinc with GABA and glycine in the rat spinal cord, Neuroscience, kézirat, 2006
