Neuronale Plastizität der Zeitverarbeitung im auditorischen Kortex von jungen Fledermäusen
Final Report Abstract
• Im sekundären Hörcortex adulter C.perspicillata wurde das größte bisher beschriebene chronotope Areal zeitsensitiver Neurone entdeckt. Alle Neurone reagieren hier auf spezifische Echoverzögerungszeiten. Dieser Befund überrascht auch deshalb, da es sich bei C.perspicillata um eine fruchtfressende Spezies handelt und somit das chronotope Areal nicht mit spezifischen Anforderungen für die Detektion fliegender Insekten assoziiert werden kann, sondern vermutlich wichtig ist für generelle räumliche Orientierung. • Zeitsensitive Neurone sind bereits bei neugeborenen P.parnelli und C.perspicillata vorhanden, deutlich vor der Verwendung aktiver Echoortung durch die Tiere. Auch die Grundzüge chrontoper Organisation sind in der ersten postnatalen Woche erfassbar. Dies bedeutet, daß diese, evolutiv für beide Spezies essentielle Sinnesverarbeitung, bereits pränatal angelegt ist und vermutlich stark genetisch determiniert ist. Dieser Befund war überraschend, vor allem auch angesichts der verzögerten Entwicklung des primären Hörcortex (siehe unten). Während der ersten 4 Wochen postnataler Entwicklung vergrößert sich das chronotope Areal und die zeitliche Bandweite der neuronalen rezeptiven Felder nimmt etwas ab (P.parnellii). Die Neurone werden auch deutlich sensitiver, was korreliert ist mit peripherer Reifung des Hörsystems. • Im Vergleich zu den Kombinations-sensitiven zeitverarbeitenden Neuronen des sekundären FM-FM Hörcortex erfolgt die funktionelle Reifung Kombinations-sensitiver Neurone in dorsalen Bereichen des primären Hörcortex AI und der daran angegliederten CF-CF Region deutlich später und ist weitgehend gekoppelt an aktive Echoortung und Flug (P.parnellii). Diese Neurone reagieren beispielsweise auf die die Kombination von Reintonreizen und sind nicht zeitsensitiv. Auch die Frequenzabstimmeigenschaften des primären Hörcortex sind in frühen Entwicklungsstadien noch unreif, die postnatale Entwicklung der Frequenzabstimmung wird stark determiniert durch periphere Reifungsprozesse des Innenohrs. • Bei P.parnellii findet die postnatale Reifung der Expression der Calcium-bindenden Proteine Calretinin und Calbindin, die im adulten Cortex inhibitorische Interneurone markieren, im sekundären Hörcortex deutlich früher als im primären Hörcortex statt. Für das Calcium-bindende Protein Parvalbumin ist hingegen für beide Cortexareale eine verzögerte Reifung festzustellen. Allerdings betreffen diese anatomischen Entwicklungsprozesse die oberen Cortexschichten (Schicht II) und sind damit nicht direkt korrelierbar mit den erfassen physiologischen Reifungsvorgängen (die Ableitungen erfolgten in tieferen Schichten). Bemerkenswert ist, dass die Reifung von Schicht II auch in der vierten postnatalen Woche bei weitem nicht abgeschlossen ist. Zur Funktion von Schicht II für die Echoortung gibt es keine physiologischen Daten, möglicherweise ist diese Schicht im Rahmen intracorticaler Interaktionen wichtig z.B. für Gedächtnissbildung. Auch der auditorische Thalamus ist selbst bei den ältesten Jungtieren noch sehr unreif (betrifft vor allem Calbindin). Insgesamt gesehen folgen die anatomisch erfassbaren Reifungsprozesse, ähnlich wie dies auch für physiologische Eigenschaften gilt (siehe oben), zeitlich nicht der Hierarchie der entsprechenden Gebiete im aufsteigenden Hörsystem.
Publications
- (2009) Cortical Delay-Tuning in young Mustached bats. 32nd Midwinter Research Meeting of the Assoc for Research in Otolaryngol, Baltimore USA. Abstract No 658
Kössl M Hagemann C Foeller E Mora E Macias S Vater M
- (2009) The Auditory Cortex of the Bat Molossus molossus: Disproportionate Search Call Frequency Representation. Hear Res 250:19-26
Macias S Mora E Kössl M Abel C Foeller E
- (2010) A Chronotopically Organized Target Distance Map in the Auditory Cortex of the Short-tailed Fruit Bat. J Neurophysiol 103: 222-333
Hagemann C Esser KH Kössl M
- (2010) Comparison of Properties of Cortical Echo Delay-tuning in the Short-tailed Fruit Bat and the Mustached Nat. J Comp Physiol A, 2010
Hagemann C Vater M Kössl M
(See online at https://doi.org/10.1007/s00359-010-0530-8) - (2010) Postnatal development of frequency-representation in the auditory cortex of the short-tailed fruit bat. FENS Abstract no 112.20
Hagemann C Kössl M
- (2010) Postnatal development of Parvalbumin-, Calbindin- and Calretininimmunoreactivity in the auditory cortex of the mustached bat, Pteronotus parnellii. FENS Abstract no 112.23
Heyd J Vater M
- (2010) Postnatal Maturation of Primary Auditory Cortex in the Mustached Bat, Pteronotus parnellii. J Neurophysiol 103: 2339–2354
Vater M Foeller E Mora EC Coro F Russell IJ Kössl M
- (2010) Zeitverarbeitung und postnatale Entwicklung im auditorischen Kortex bei der Fledermaus Carollia perspicillata. Dissertation, Fachbereich Biowissenschaften, Universität Frankfurt
Hagemann C
- (2011) Distribution of calcium-binding proteins in the auditory cortex and medial geniculate body in adult and juvenile short-tailed fruit bats. NWG 2011
Heyd J Vater M
- (2011) Distribution of Parvalbumin-, Calbindin- and Calretinin-Immunoreactivity during Postnatal Development in the Medial Geniculate Body of the Mustached Bat. ARO 2011
Heyd J Vater M
