Záróvizsga szakdolgozat

Záróvizsga szakdolgozat

A hallópálya agytörzsi szakaszának reciprok összeköttetései

Kozsurek Márk Általános Orvostudományi Kar VI. évf. B/1. csoport

Konzulens:

Dr. Kiss Árpád egyetemi docens

Semmelweis Egyetem Anatómiai, Szövet- és Fejlıdéstani Intézet

Budapest 2002

Tartalomjegyzék Rövidítésjegyzék…………………………………………………………………………..... 3 Bevezetés………………………………………...…………………………..………………. 4 A hallórendszer anatómiai felépítése…………………………..………………………….. 4 A hallópálya agytörzsi szakaszának kapcsolatrendszerei……….…………….…………. 5 A cochlearis magok sejtszerkezete és kapcsolatai……………………………….….….. 5 A cochlearis magcomplexum felépítése, sejtszerkezete………………………….…… 5 A cochlearis magok összeköttetései………………………………………………...… 8 Afferens összeköttetések……………………………………..………………….…. 8 Felszálló afferensek………………………………………..…………………….. 8 Leszálló afferensek…………………………………………………..……….….. 8 Efferens összeköttetések……………………………………………………………. 9 Élettani vonatkozások……………………………………………..…………………... 10 Az oliva superior complexum szerkezete, összeköttetései és funkciója………………. 11 Az oliva superior complexum felépítése és sejtszerkezete…………………...……….. 11 Az oliva superior complexum rostkapcsolatai……………………………………….... 13 Afferens összeköttetések…………………………………………………….……... 13 Efferens rostösszeköttetések……………………………………………………….. 14 Az oliva superior complexum élettani szerepe…...…………………………………… 19 A lemniscus lateralis magjai és rostkapcsolataik………………………………………. 19 A nucleus lemnisci lateralis ventralis felépítése és sejtszerkezete……….………….... 19 A lemniscus lateralis ventralis magjának összeköttetései…………………………….. 22 Afferens összeköttetések……………………………………..………………….…. 22 Felszálló afferensek………………………………………..…………………….. 22 Leszálló afferensek…………………………………………………..……….….. 23 Efferens rostkapcsolatok…………………………………………………………… 24 Felszálló efferensek……………………………………..……………………….. 24 Leszálló efferensek…………………………………………………..……….….. 25 A nucleus lemnisci lateralis dorsalis felépítése és sejtszerkezete………...…………… 26 A lemniscus lateralis dorsalis magjának összeköttetései……………………………… 27 Afferens összeköttetések…………………………………..…………………...…... 27 Felszálló afferensek……………………………………..……………………….. 27

2

Leszálló afferensek………………………………………………..………….….. 28 Efferens összeköttetések……………………………………………………………. 28 Felszálló efferensek……………………………………………………………… 28 Leszálló efferensek………………………………………………..………….….. 30 Az nucleus lemnisci lateralis intermedius felépítése..………………………………… 30 A lemniscus lateralis intermedier magjának összeköttetései………………………….. 30 Afferens összeköttetések…………………………………………………………… 30 Efferens kapcsolatok………………………………………………………………... 31 A colliculus inferior szerkezete, afferens és efferens kapcsolatai……………….…….. 31 A colliculus inferior szerkezete macskában…………………………………………... 31 A colliculus inferior rostkapcsolatai…………………………………………………... 34 Afferens összeköttetések………………………………………………….………... 34 Felszálló afferensek………………………………………………..…………….. 34 Leszálló afferensek………………………………………………………………. 35 Efferens összeköttetések………………..…………………………………………... 36 A colliculus inferior lokális összeköttetései……………………………..…………. 36 A colliculus inferior élettani vonatkozásai……………..…………………………...… 36 Saját megfigyelések……………………………………………………………...………….. 37 Az alkalmazott módszerek………………………………………………………………… 37 A lemniscus lateralis magok sejttípusai és rostösszeköttetései…………………………… 38 A colliculus inferior centralis magjának leszálló rostkapcsolatai…………………………. 40 Összefoglalás…………………………………………………………………….…...……... 42 Köszönetnyilvánítás…………………………………………………………...……………. 42 Irodalomjegyzék……………………………………………………………………………. 43 Függelék……………………………………………………………………………………... 47

Rövidítésjegyzék BDA: biotinilált dextránamin CI: colliculus inferior HRP: tormaperoxidáz LL: lemniscus lateralis NC: nucleus cochlearis NCCI: nucleus centralis colliculi inferioris NCD: nucleus cochlearis dorsalis NCV: nucleus cochlearis ventralis

NCVA: nucleus cochlearis ventralis anterior NCVP: nucleus cochlearis ventralis posterior NLLD: nucleus lemnisci lateralis dorsalis NLLI: nucleus lemnisci lateralis intermedius NLLV: nucleus lemnisci lateralis ventralis OSC: oliva superior complexum OSL: oliva superior lateralis OSM: oliva superior medialis

3

Bevezetés Az utóbbi néhány évben a hallórendszer egyes subcorticalis szintjein a különbözı speciesekben végzett megfigyelések száma rohamosan emelkedett. Az eddigi technikák mellé újabbak sorakoztak fel, melyek segítségével lehetıvé vált a hallórendszer szerkezetének további pontosítása. 1998-ban kapcsolódtam be az Anatómiai, Szövet- és Fejlıdéstani Intézet Kísérletes Neurohisztológiai Laboratóriumának tudományos munkájába. Vizsgálataink célja a macska és a patkány hallórendszere egyes, az ingerületátvitel szempontjából jelentıs agytörzsi állomásai – nucleus cochlearis, oliva superior complexum, lemniscus lateralis magok, colliculus inferior – neuronhálózatának fény- és elektronmikroszkópos elemzése volt. Dolgozatom elsı részében az irodalmi adatok alapján szeretnék áttekintést nyújtani a hallópálya agytörzsi szakaszának kapcsolatrendszereirıl, majd saját kutatási eredményeinket ismertetném.

A hallórendszer anatómiai felépítése Mielıtt a vonatkozó irodalmi adatokat és saját kísérleti eredményeinket tárgyalni kezdeném, tekintsük át vázlatosan a hallórendszer anatómiai felépítését, szervezıdését, a hallópálya magjait.

A receptorok a Corti-szervben elhelyezkedı szırsejtek. Az elsı neuron perikaryonja a ganglion spiraléban található, mely a canalis spiralis modioliban foglal helyet. A bipolaris sejtek centralis nyúlványai a nervus vestibulocochlearis útján érik el az agytörzset. A primer hallórostok elágazódnak, és a nucleus cochlearis ventralisban (NCV) és dorsalisban (NCD) végzıdnek. A cochlearis magokból kiinduló axonok túlnyomó többsége mint stria acustica dorsalis, stria acustica intermedia, illetve corpus trapezoideum keresztezıdik, és az ellenoldalon halad a rostralisabban fekvı magok irányába. Az azonos oldalon felszálló rostok aránya elenyészı. A rostok egy része a corpus trapezoideum területén is átkapcsolódhat.

4

A hallópálya következı állomása az oliva superior complexum (OSC). A belıle és a cochlearis magokból származó projektív rostok a lemniscus lateralisban (LL) haladnak közvetlenül vagy a lemniscus lateralis magjaiban átkapcsolódva a colliculus inferiorba (CI). A colliculus inferior centralis magjából (NCCI) felszálló axonok a brachium colliculi inferiorist képezve a corpus geniculatum medialéba projiciálnak. A corpus geniculatum mediale ventralis subdivisiójának projektív rostjai alkotják a radiatio acusticát, és a hallókéregben végzıdnek.

A fentebb említett magok nem mindegyikében kapcsolódik át valamennyi felszálló rost, sıt a hallópálya agytörzsi szakaszán csupán két olyan magot találunk − a nucleus cochlearist és a colliculus inferiort −, melyben a specifikus afferensek mindegyike átkapcsolódik.

A hallópálya agytörzsi szakaszának kapcsolatrendszerei A cochlearis magok sejtszerkezete és kapcsolatai A cochlearis magok képezik a hallópálya elsı reléállomását, ahol valamennyi a csigából érkezı hallórost átkapcsolódik. A nervus cochlearis idegrostjai számos neuronnal létesítenek kapcsolatot, melyek axonjai vagy rövid lefutás után a magcomplexumon belül végzıdnek és helyi kapcsolatokat hoznak létre, vagy a rostralisabban fekvı hallómagvakba futnak. Ugyanakkor a cochlearis magok mőködését a magasabb hallóközpontokból leszálló rostok is befolyásolják, melyek feltehetıen a complexum körülírt területein végzıdnek.

A cochlearis magcomplexum felépítése, sejtszerkezete Konvencionálisan a cochlearis magcomplexum dorsalis és ventralis részét különítjük el. A ventralis cochlearis magot további két subdivisióra tagolhatjuk: nucleus cochlearis ventralis anteriorról (NCVA) és nucleus cochlearis ventralis posteriorról (NCVP) beszélhetünk. A cochlearis magcomplexum vázlatos felépítése leginkább annak sagittalis irányú metszetén érzékeltethetı (1. ábra).

5

Nissl-festést alkalmazva Osen (1969) a cochlearis magok területén macskában kilenc neurontípust különített el. Közülük három – a nagy kereksejtek, a kis kereksejtek és az octopus sejtek – jól meghatározható régiókban fordulnak elı, melyek felépítésében kizárólagos vagy legalábbis meghatározó szerepük van. A globularis sejtek, a pyramis sejtek, az óriássejtek és a szemcsesejtek más sejttípusokkal keverednek. A megmaradt két neurontípus − a multipolaris sejtek és a kissejtek − inkább heterogén sejttípusokként foghatók fel, melyeken belül talán újabb alcsoportokat lehetne elkülöníteni.

A nagy kereksejtek viszonylag kifejezett cytoplasmával és centralis elhelyezkedéső sejtmaggal

jellemezhetık.

Nissl-készítményekben

kereknek

látszanak,

felszínükön

sejtnyúlványok nem figyelhetık meg. A nagy kereksejtek egy jellegzetes sapkaszerő régiót alkotnak az anteroventralis mag lateralis szélének megfelelıen, melyre a sejtek sőrő, tömött elrendezıdése jellemzı. Mivel ez a sejttípus hiányzik a magcomplexum felsıbb részeibıl, feltételezhetı, hogy csupán a felszálló cochlearis ágak ventralis háromnegyedével kerülnek topográfiai kapcsolatba. A kis kereksejtek leginkább méretükben különböznek az elızıktıl. Inkább oválisak, Nissl-készítményekben gyakran megfigyelhetı a sejt pólusaiból kiinduló két sejtnyúlvány. A sejtek az anteroventralis mag középsı egyharmadára jellemzıek, ahol a mag teljes szélességét átérı, vastag réteget alkotnak. Ennek következtében a kis kereksejtek valószínőleg a felszálló cochlearis ágak teljes spektrumával topográfiai kapcsolatban állnak. A sejtek sorokat alkotnak e rostkötegek között, de dorsalisan sőrőbben és kevésbé rendezetten tömörülnek. Az octopus sejtek hosszú, egyenes elsıdleges dendritjeikrıl kapták nevüket. A sejtek egy részénél jól megfigyelhetı, hogy valamennyi dendrit a sejt valamelyik oldalán csoportosul, és ezáltal a neuronok egy polipra hasonlítanak. Magjuk centralis vagy kissé excentrikus helyzető. Az octopus sejtek száma viszonylag kicsi. Elsısorban egy szarv alakú területen fordulnak elı, a posteroventralis mag caudalis pólusának megfelelıen. A legjellegzetesebb morfológiát azok a sejtek mutatják, melyek ezen terület perifériáján helyezkednek el: csoportosuló dendritjeik („a polip lábai”) a régió centruma felé tekintenek. A centralisabb helyzető sejtek dendritjei többékevésbé egyenletes eloszlásban láthatók a sejtfelszínen. Az octopus sejtek ott helyezkednek el, ahol a leszálló cochlearis ágak leginkább tömörülnek, így e sejtek dendritjei számos elsıdleges afferenssel kerülnek kapcsolatba. A globularis sejtek leginkább excentrikus magjukról ismerhetık fel, mely sokszor a sejt falát is kidomborítja. Méretük bizonyos határok között változik, de a bıséges cytoplasma mindig jellemzı rájuk. Nissl-preparátumokban általában a sejtek egy-két nyúlványa figyelhetı meg. A 6

globularis sejtek a ventralis cochlearis mag centralis régiójára jellemzıek, kivéve annak leghátsó részét, de legnagyobb számban a cochlearis ideggyök területén fordulnak elı. A multipolaris sejtek méret és alak tekintetében nagy változatosságot mutatnak, de viszonylag nagyok. Kettı, három vagy még ennél is több sejtnyúlványuk figyelhetı meg Nisslfestett metszetekben. A ventralis cochlearis mag centralis részében mindenütt elıfordulnak, de ezen belül igen kis számban vannak jelen a cochlearis ideggyök területén. Nem csak morfológiailag, de funkciójukat tekintve is valószínőleg heterogén csoportot alkotnak. A pyramis sejtek bipolaris sejtek, melyeket leginkább lokalizációjuk és orientációjuk jellemez. Viszonylag nagyok, vastag, erısen elnyújtott sejttesttel rendelkeznek, mindkét pólusnak megfelelıen egy-két dendrittel bírnak. A sejtek a dorsalis cochlearis mag szemcsesejtes rétegében helyezkednek el, ahol kevésbé szabályos sorokat alkotnak, és sokszor hármas-ötös csoportokba tömörülnek. Hosszanti tengelyük radialis irányú, vagyis a dorsalis mag felszínére merıleges. Az apicalis dendritek a legfelületesebben elhelyezkedı, ún. molecularis rétegben ágazódnak el, míg a basalis dendritek a dorsalis mag centruma felé tekintenek. Az óriássejtek, mint nevük is jelzi, a cochlearis magcomplexum legnagyobb sejtjei. Bıséges cytoplasmájuk durva rögös Nissl-szemcséket tartalmaz. Dendritjeik a tér minden irányába lépnek ki a somából. A dorsalis cochlearis mag centralis régiójának teljes területén megtalálhatók, legnagyobb számban azonban dorsomedialisan vannak jelen, ahol az elsıdleges afferensek elérik a magot. Néhány ilyen sejt a ventralis mag dorsomedialis részében is elıfordul, kis kereksejtekkel és multipolaris sejtekkel keveredve. A kissejtek valamennyi eddig említett neurontípusnál kisebbek, de nem a legkisebbek a cochlearis magcomplexum területén. Megjelenésük igen változatos: lehetnek kerekek vagy enyhén oválisak, multipolarisak vagy fusiformak. A cytoplasma Nissl-mintázata is igen eltérı. Azonosításuk tehát leginkább kicsi méretük szerint lehetséges. Gyakorlatilag az egész cochlearis magcomplexum területén elıfordulnak, kivéve az octopus sejtek, a nagy kereksejtek és talán a kis kereksejtek régióit. A szemcsesejtek a cochlearis magok legkisebb sejtjei. Nissl-festéssel cytoplasmájuk alig látható. Magjuk, mely mintegy a sejt alakját is meghatározza, kerek vagy ovoid. Ezek a sejtek egy összefüggı réteget alkotnak, mely az egész cochlearis magcomplexum szabad felszínét lateralisan, ventralisan és caudalisan beborítja. A sejtek egy része a mélybe nyomul, és egy jellegzetes nyúlványt képez, mely a ventralis és dorsalis cochlearis magot részlegesen elválasztja egymástól.

7

A cochlearis magok összeköttetései Afferens összeköttetések Felszálló afferensek A cochlearis magcsoport legfontosabb afferensei a csigából származnak: a ganglion spiraléban elhelyezkedı bipolaris sejtek centralis nyúlványai a cochlearis ideg útján érik el a magcomplexumot.

Osen (1978) megfigyelése alapján macskában a cochlearis ideget 90%-ban vastag, velıshüvelyes rostok alkotják. Ezek felelhetnek meg a bipolaris sejtek centralis nyúlványainak. A rostok átmérıje és eredési helye között szoros összefüggés van. A csiga apicalis részébıl származó rostok a legvastagabbak, a basalis részbıl indulók pedig a legvékonyabbak. A cochlearis idegben haladó axonok jellegzetes spirális lefutást mutatnak. Az apicalis részbıl származó vastag rostokra a centralis, a basalis csigából eredı vékonyabb axonokra a perifériás elhelyezkedés jellemzı. Mivel a basalis részbıl származó rostok a periférián haladva hosszabb utat kell megtegyenek, a bipolaris sejttıl a cochlearis ideggyökig mérve lényegében minden axon azonos hosszúságú.

A hallórendszer párhuzamos szervezıdését jól szemlélteti, hogy az elsıdleges afferensek már az elsı átkapcsolódást megelızıen elágazódnak: az egyik elágazás a nucleus cochlearis anteroventralis részébe szinaptizál (felszálló cochlearis ág), míg a másik elágazás collateralisokat ad a posteroventralis részhez és a dorsalis cochlaris magban végzıdik (leszálló cochlearis ág). A rostok teljes lefutására szigorú topográfiai és tonotópiás elrendezıdés jellemzı. A primer afferens rostok cochlearis idegben megtett útját, valamint a magcsoporton belüli topográfiai és tonotópiás elrendezıdését szemlélteti a 2. ábra.

Leszálló afferensek A cochlearis magok leszálló afferensei között elsı helyen kell említenünk az olivocochlearis nyalábból leágazódó collateralisokat. Részletes tárgyalásukra az oliva superior complexumnál kerül majd sor.

8

Caicedo

és

Herbert

(1993)

Phaseolus

vulgaris−leucoagglutinint

alkalmazva

tanulmányozta a colliculus inferiorból leszálló rostokat, azok végzıdési területeit patkányban. Megállapításuk szerint a colliculus inferior centralis és külsı magjából leszálló rostok egyik fı végzıdési területe a dorsalis cochlearis mag. A jelölt terminalisokat mindkét oldali dorsalis cochlearis mag területén megtalálták, és leírtak néhány jelölt rostot a szemcsesejtes rétegben is. A colliculus inferiorból leszálló és a cochlearis magcomplexum mőködését befolyásoló rostokat mi is tanulmányoztuk. A részleteket a „Saját megfigyelések” címő részben tárgyalom.

Whitley és Henkel (1984) a lemniscus lateralis ventralis magjának (NLLV) összeköttetéseit vizsgálta macskában autoradiográfiás anterograd tracer alkalmazásával. Megállapították, hogy az NLLV leszálló efferensei elsısorban a periolivaris területeken végzıdnek, ugyanakkor azt is leírták, hogy néhány rost egészen a cochlearis magok területéig követhetı.

Efferens összeköttetések A cochlearis magok közvetlenül vagy az oliva superior complexum, illetve a lemniscus lateralis magok közvetítésével küldenek rostokat az ellenoldali colliculus inferior centralis magjába. Az azonos oldalon felszálló rostok száma szinte elhanyagolható, arányuk csupán néhány százalékra tehetı.

A cochlearis magokból kiinduló projektív rostok végzıdési területeinek meghatározása érdekében biotinilált dextránamin (BDA) iontoforetikus mikroinjekciót juttatva a patkányok, illetve macskák cochlearis magjába, fénymikroszkópos vizsgálatok során BDA-val jelölt axonterminalisok láthatók mindkét oldali nucleus olivaris superior medialisban (OSM) (1. kép), valamint a beadással azonos oldali nucleus olivaris superior lateralisban (OSL) (2. kép), az ellenoldali lemniscus lateralis magok területén (3. kép) és a contralateralis NCCI-ben (4. kép). A cochlearis magból kiinduló projektív rostok végzıdései megfigyelhetık az ipsi- és contralateralis corpus trapezoideum magok területén, valamint kisebb számban a beadással azonos és ellenoldali periolivaris régiókban is. Elektronmikroszkópos felvételeken ugyanezen lokalizációkban kerek vesicula tartalmú, számos aszimmetrikus szinapszist létesítı, jelölt terminalisok láthatók (5., 6., 7., 8. kép).

9

A cochlearis mag egyes subdivisiói eltérı módon vesznek részt a hallóingerület továbbításában. A nucleus cochlearis dorsalis projektív neuronjai a corpus trapezoideumban keresztezıdve az ellenoldali lemniscus lateralis útján jutnak a colliculus inferior centralis magjába. A nucleus cochlearis ventralisból a hallóingerület az oliva superior complexumba jut.

Élettani vonatkozások A belsı szırsejtek ingerületüket a ganglion spiraléban elhelyezkedı bipolaris neuronok apicalis dendritjének adják át. Egy oldalon kb. 3500 szırsejt van, ezek mindegyikéhez átlagosan 10 afferens dendrit csatlakozik, egy-egy afferens viszont csak egyetlen belsı szırsejttel képez szinapszist. Ennek igen komoly jelentısége van. A hallószerv még 20 000 Hz frekvenciára is érzékeny, holott egy afferens axon kevesebb, mint 500 impulzust tud másodpercenként szállítani. Ebbıl nyilvánvalóan következik, hogy nem lehet közvetlen összefüggés a hanginger és az akciós potenciál frekvenciája között. Magas hangfrekvenciák esetén egy adott afferens roston az akciós potenciálok a nyomásemelkedések maximumán jelennek meg, de nem minden egyes csúcsértéknél, hanem csak a rezgések bizonyos hányadában. Az akciós potenciáloknak ezt a csoportba szedıdését nevezik fáziscsatolásnak. Az egy szırsejtbıl származó fáziscsatolt akciós potenciálok összessége informálja a központi idegrendszert a hallott hang frekvenciájáról.

Az anteroventralis subdivisio egyes neuronjaiaiban az átvett ingerület nagyon hasonló a primer afferens axon ingerületi mintázatához („primary-like” sejtek). Itt már érvényesül a széli gátlás jelensége: egy adott frekvenciájú hang megszólalásakor a közeli karakterisztikus frekvenciával jellemezhetı neuronok spontán aktivitása csökken. A posteroventralis subdivisióban a neuronok egy része a hanginger keletkezésére reagál, majd ha az inger folyamatos, megszünteti az ingerület továbbítását. Ezek a neuronok tehát a rövid ideig tartó, illetve változó hangingereket továbbítják jó hőséggel. Hangolásuk sokkal kevésbé éles, mint a primer afferenseké, jelezve, hogy a cochlea szélesebb területérıl származó afferens rostok konvergálnak rajtuk. A dorsalis rész ingerületáttevıdése változatos, nehezen osztályozható. Ebben a régióban már sok leszálló rost módosítja a felszálló ingerületeket.

10

Az oliva superior complexum szerkezete, összeköttetései és szerepe a hallóinformáció továbbításában Az oliva superior complexum különleges helyet foglal el a hallórendszer kéreg alatti központjai között, mivel a kétoldali hallószervbıl származó ingerület itt konvergálódik elıször, azt megelızıen, hogy továbbításra kerül a lemniscus lateralisok útján; ugyanakkor a hallóreceptornak és a cochlearis magok neuronjainak az érzékenységét szabályozó efferens pálya nagy része is az OSC sejtjeibıl indul ki.

Az oliva superior complexum felépítése és sejtszerkezete Az oliva superior complexum a híd ventralis részében, a formatio reticularistól ventrolateralisan helyezkedik el. Az OSC két jól elkülöníthetı magja a transversalis metszetben „fektetett S” alakú oliva superior lateralis, valamint a „kifli” vagy „cipó” alakú oliva superior medialis. Mindkettıt erıs velıhüvelyes tok veszi körül. A két mag körüli rosthálózatban elhelyezkedı sejtcsoportok alkotják az úgynevezett periolivaris magokat, míg a corpus trapezoideum harántul futó rostja között, az olivaris magoktól medialisan és ventral felé, a VI. agyideg rostjainak szintjében helyezkednek el a nuclei corporis trapezoidei.

Az oliva superior lateralist Ramón y Cajal már 1909-ben az OSC fı magjaként írta le. Alakja és mérete a különbözı fajokban igen eltérı: a „fektetett S” alak leginkább macskára jellemzı. A mag kutyában is jól fejlett. Kifejezetten nagy magot találunk patkányban, egérben, denevérben. Emberszabású majmokban és emberben a mag kicsi és alakja sem jellegzetes. Az OSL sejtjei kicsik, a magcomplexum legkisebb sejtjei. Morfológiai szempontból három neurontípust különíthetünk el. Legnagyobb számban a fusiform sejtek fordulnak elı. Ezek a sejtek az „S” alakú, kettıs kanyarulatú mag tengelyére merılegesen rendezettek, és párhuzamos sorokban helyezkednek el, egymástól egy-egy sejttest távolságra eltoltan a mag teljes szélességében. Az elhelyezkedéstıl függıen az egyes sorokban változik a dendritfa elágazódási kúpja és fokozódik aszimmetriája. Így a középen elhelyezkedık bipolaris jellegőek, míg a felszínközeliek gyakorlatilag unipolarissá válnak, mindössze egyetlen, a mag belseje felé tekintı dendrittel rendelkeznek. A mag rostos tokjában elhelyezkedı neuronokat marginalis sejteknek nevezzük. Kisebb számban fordulnak elı a lokálisan elágazódó axonú, tüskés dendritő multipolaris neuronok, melyek egyenletesen oszlanak meg az OSL sejtes területének egészében. 11

Tormaperoxidáz (HRP) jelöléses vizsgálatokkal bizonyítást nyert, hogy a fusiform sejtek projektív jellegőek. Ugyanez mondható el a marginalis sejtekrıl is, melyek lényegében a centralis zónából kiszorult fusiform neuronokként foghatók fel. A multipolaris neuronok retrograd úton soha nem jelölıdnek, nagy valószínőséggel a neuronlánc interneuronjainak felelnek meg.

Az oliva superior medialis az OSL-hez hasonlóan a különbözı fajokban nagy változatosságot mutat: denevérbıl, delfinbıl teljesen hiányzik, míg a fıemlısöknél és az embernél igen kifejezetten fejlett. A mag területén morfológiailag, illetve eloszlás tekintetében három jól elkülöníthetı sejttípus található. Legnagyobb számban a fusiform sejtjek fordulnak elı. A sejtek két végébıl elágazódás nélküli, egyenes lefutású principalis dendritek indulnak ki, melyek a sejttestıl 50-150 µm távolságra hegyesszögben oszló 5-7 másodlagos ággal egy kúp alakú teret foglalnak el. A sejtek a mag hossztengelyére merılegesen több sorban helyezkednek el, egymáshoz viszonyítva egy-egy sejttestnyi távolságban medialis, illetve lateralis irányba eltolódva. A többsoros elrendezés eredményeként az egyes sejtek principalis dendritjeinek hossza eltérı, és a dendriticus kúp alakja is változik. A sejtek axonja ritkábban a somából, az esetek többségében a principalis dendritbıl ered, és az OSM lateralis széle felé hagyja el a mag területét. A következı neurontípust a marginalis sejtek alkotják. Dendritjeik meglehetısen hosszúak, ezek útján részesülnek e sejtek a fusiform sejtekhez, illetve a periolivaris sejtekhez futó inputokból, mintát véve és valószínőleg össze is hasonlítva az átmenı információk azonosságait és különbségeit. A harmadik neurontípust a tüskés multipolaris sejtek alkotják, melyek dendritarborizációs tere gömb alakú és axonelágazódásaik is e téren belül helyezkednek el. Megoszlásuk a magon belül egyenletes, és javarészt a sejtes zónára terjed ki. Ez utóbbi sejttípust laboratóriumunkban írták le elıször 1977-ben. HRP jelöléses vizsgálattal kimutatták, hogy a fusiform sejtek a colliculus inferiorhoz projiciáló neuronok. A sejtes zónában található multipolaris sejtek szintén jelölıdnek tormaperoxidázzal, mely azt bizonyítja, hogy ezek a sejtek is a colliculus inferiorba küldik axonjaikat.

Az oliva superior complexum két jellegzetes alakú magját körülvevı rosthálózatban több, többé-kevésbé jól elkülöníthetı idegsejtcsoport figyelhetı meg. Az OSM és OSL-hez viszonyított elhelyezkedésük alapján a nuclei corporis trapezoidei mellett macskában dorsomedialis (PODM), dorsolateralis (PODL), ventromedialis (POVM) és ventrolateralis (POVL) periolivaris területeket különíthetünk el. Az egyes fajokban a sejtcsoportok mérete és elhelyezkedése eltérı. 12

A periolivaris magok területén Golgi-módszerrel két sejttípus különíthetı el: sima felszínő dendrittel bíró fusiform és multipolaris neuronok, valamint tüskés dendritő, multipolaris, elágazódó axonú sejtek.

A corpus trapezoideum sejtjeinek többsége az OSL felıl jelölıdik, mely megfelel a fiziológiai megfigyeléseknek. E sejtek közepes mérető kerek vagy ovoid somával, valamint gazdagon elágazódó dendritekkel jellemezhetık. Kisebb számban fordulnak elı nagyobb mérető, kevés dendritő sejtek, melyek axonjai a corpus trapezoideumban futnak és a cochlearis magok felıl jelölıdnek.

Az oliva superior complexum rostkapcsolatai Afferens összeköttetések Az OSL és OSM afferensei közül a legnagyobb számban találhatók meg azon nagymérető axonok (1., 2. kép), melyek az azonos oldali nucleus cochlearis ventralis kerek és multipolaris sejtjeibıl erednek, és a hilusok felıl lépnek be, azonban a rostos tokban futva oldalágaikkal sőrőn penetrálnak a felszínre merılegesen is a magba. Golgi-készítmények alapján csóvaszerő terminalis arborizációt hoznak létre. A belépı axonok bıségesen elágazódnak a mag teljes szélességében, így több sejt esik egy-egy terminalis arborizációs térségébe. Valamivel vékonyabb rostok a corpus trapezoideum felıl érik el a magot. Ezek száma lényegesen alacsonyabb, viszont bıségesen ágazódnak el az OSL területén. A periolivaris területekrıl finom axonok lépnek be a mag kontúrja mentén és ágazódnak el jellegzetes területi megoszlás nélkül.

Elektronmikroszkópos megfigyelések

alapján

legnagyobb számban találhatók a

valamennyi sejttípussal szinaptizáló nagymérető AR típusú terminalisok, melyek somán és dendriten aszimmetrikus membránspecializációval bíró szinapszist létesítenek. Az orsó alakú, illetve fusiform sejteken jellegzetes többszörösen szinaptizáló kontaktust létesítenek, míg a multipolaris sejteken többszörös szinapszis nem figyelhetı meg. A kis és közepes mérető, kerek vesiculákat tartalmazó, ugyancsak AR típusú terminalisok egyenletes megoszlást mutatnak somán és dedriten egyaránt (5., 6. képek).

13

A periolivaris sejtcsoportok afferentációjának zöme is az azonos oldali cochlearis magból származik. A cochlearis magok subdivisióiból eltérı afferentációt kapnak az egyes periolivaris areák, azonban ezen belül topográfiai elrendezıdés figyelhetı meg. A lemniscus lateralis magjaiból származó leszálló rostok túlnyomó része is a periolivaris területeken végzıdik, de a periolivaris régiók mind az azonos, mind az ellenoldali NCCI-bıl is kapnak afferens rostokat (lásd késıbb a „Saját megfigyelések” címő fejezetben).

Az immunhisztokémiai tanulmányok sora mutatott rá arra, hogy az oliva superior complexum területén a legkülönfélébb neurotranszmittereket, mint glicint, szerotonint, GABA-t, P-anyagot, szomatosztatint, valamint noradrenalint tartalmazó terminalisok találhatók meg. Már korábban megfigyelték, hogy noradrenalin tartalmú varicositasok létesítenek direkt szinaptikus kapcsolatot a késıbbiekben részletesen ismertetésre kerülı medialis és lateralis olivocochlearis neuronokkal. Ismeretlen volt viszont ezen noradrenerg rostok származási helye. A locus coeruleusra terelte a figyelmet, hogy már korábban bebizonyították: a cochlearis mag és a colliculus inferior meghatározó noradrenerg innervációja is e magból származik.

Mulders és Robertson (2001) retrograd tracerként Fluorogoldot használt, iontoforetikusan juttatva azt az oliva superior complexumba. A noradrenerg neuronokat dopamin-β-hidroxiláz immunfluoreszcens reakcióval azonosították. Kizárólag a locus coeruleus területén találtak (A6 sejtcsoport) néhány Fluorogold és dopamin-β-hidroxiláz kettıs pozitivitást mutató neuront. A kísérlet második felében BDA-t juttattak a locus coeruleusba. A jelölt terminalisok lényegében az OSC valamennyi jelentısebb subdivisiójában megjelentek. A kísérlet tanulságaként elmondható, hogy a locus coeruleus területén csupán néhány neuron felelıs az egész oliva superior complexum aspecifikus noradrenerg beidegzéséért. Mindkét oldali OSC mindkét oldali locus coeruleus felıl fogad rostokat, hogy milyen arányban, jelenleg még nem tisztázott. Mint ahogy az sem, miként befolyásolja a hallóinformáció feldolgozását a locus coeruleus felıl érkezı noradrenerg innerváció.

Efferens rostösszeköttetések Az oliva superior complexum valamennyi subdivisiójából indulnak ki projektív rostok, melyek célterületeit axondegenerációs vizsgálatok tárták fel az azonos és ellenoldali lemniscus lateralis útján a lemniscus magok, a colliculus inferior, illetve az ún. olivocochlearis köteg útján a cochlearis magok és a csiga felé. 14

Macskában az OSL lateralis görbületében elhelyezkedı projektív sejtek az azonos oldali NCCI lateralis részébe projiciálnak, míg a medialis kanyarulat az ellenoldal colliculus inferior centralis magjának medialis részéhez. Eltérıek a vélemények – részben a különbözı speciesek miatt – az „S” alakú mag középsı darabjában elhelyezkedı projektív sejtek célterületeit, illetve oldaliságát illetıen, valamint a mag tokjában fellelhetı marginalis sejtek vonatkozásában.

Az oliva superior medialis frontalis metszetben jellegzetes fusiform projektív sejtjei az azonos oldali NCCI felé küldik axonjaikat (9., 10. kép). A sejtek axonja ritkábban a somából, az esetek többségében a principalis dendritbıl ered, és az OSM latertalis széle felé hagyja el a mag területét. A marginalis sejtek alakja eltér a centralis zónában található projektív sejtekétıl, célterületeik azonban megegyeznek.

Glendenning és munkatársai (1992) vizsgálatai alapján az OSL sejtjeinek közel fele (4045%) glicin immunreaktivitást mutat. Ezen sejtek projektív rostjai kizárólag az azonos oldali rostralisabb helyzető hallómagvak területén végzıdnek. Emellett több bizonyíték is szól. Egyrészt a colliculus inferiorba vagy a lemniscus lateralis dorsalis magjába juttatott 3H-glicin gyorsan és intenzíven transzportálódott a beadással azonos oldali OSL-be, de nem lehetett jelölt sejtet találni a contralateralis OSL területén. Másrészt Volkensint, azaz retrograd neurotoxint injektálva a colliculus inferiorba, az azonos oldali OSL területén a glicin immunreaktivitást mutató sejtek csaknem teljesen eltőntek, míg az ellenoldali OSL-ben ezen sejtek száma lényegében változatlan maradt. Harmadrészt HRP-t juttatva az NCCI-be, mindkét oldali OSL területén nagy számban lehetett tormaszemcséket tartalmazó sejteket találni, de csak a beadással azonos oldali OSL-ben voltak kettısen jelölt sejtek, melyek HRP szemcséket is tartalmaztak és glicin immunreaktívak is voltak egyszerre. Az OSL projektív sejtjeinek másik fele (57%) glutamát immunreaktivitást mutatott. Ezek a sejtek felszálló efferenseiket csaknem kivétel nélkül az ellenoldali NLLD-be, illetve colliculus inferiorba küldik. A colliculus inferiorba juttatott retrograd neurotoxin ha nem is pusztította el az összes glutamát immunreaktív sejtet az ellenoldali OSL-ben, számukat minden esetre számottevıen csökkentette, ugyanakkor a beadással azonos oldali OSL területén ezen sejtpopuláció száma csak minimális mértékben csökkent.

Mindezekbıl azt a következtetést vonhatjuk le, hogy az OSL a felsıbb hallómagvak irányába bilateralis projekcióval bír, de ami ennél is fontosabb: az azonos oldalon felszálló rostok gátló, az ellenoldalra haladó rostok serkentı hatást közvetítenek. 15

Glendenning és munkatársai az OSL ipsilateralis gátló projekciójának szerepét illetıen két hipotézist állítottak fel: egyrészt az OSL ipsilateralis projekciója az OSM-bıl az azonos oldali NLLD-be és colliculus inferiorba felszálló rostok excitatoricus hatását szuprimálhatja, másrészt az NLLD-nek az ellenoldali dorsalis lemniscus lateralis magot és colliculus inferiort gátló hatását mérsékelheti. Az OSM lényegében valamennyi projektív sejtjére glutamát immunreaktívitás jellemzı. Ebbıl következik, hogy rostjaik végzıdési területeiken − az azonos oldali NLLD-ben és colliculus inferiorban − excitatoricus hatást közvetítenek. Az OSM binauralis bemenettel rendelkezik, és elektrofiziológiai vizsgálatok alapján annak az OSM-nek a sejtjei mutatnak kifejezettebb aktivitást, mely a hangforrásal ellentétes oldalon helyezkedik el. A hangforrás felıli oldalon található OSL ipsilateralis gátló projekciója az NLLD-ben és a CI-ben gátolja a hangforrásnak megfelelı oldali OSM-bıl származó excitatoricus hatást. Fontos hangsúlyozni azt is, hogy a hangforrással ellentétes oldali OSL ipsilateralis inhibitoros projekciója gátlás alá kerül, így nem interferál a hangforrással ellentétes oldali OSM-bıl származó excitatoricus efferensekkel. Összegezve azt mondhatjuk, hogy a hangforrásnak megfelelı oldali OSL és OSM mintegy antagonizálja egymás − az NLLD-re és colliculus inferiorra kifejtett − hatását, de a hangforrással ellentétes oldalon található OSL nem gátolja a vele azonos oldali OSM felszálló projekcióját. A két mag ilyen jellegő kölcsönhatása nagyban hozzájárulhat a hangforrás lokalizálásához.

A szerzık második hipotézise az NLLD és a Probst-comissura köré szervezıdik. Az NLLD felszálló afferensei elsısorban ellenoldaliak, vagyis a dorsalis lemniscus mag sejtjei akkor mutatnak kifejezettebb aktivitást, ha a hangforrás az ellenkezı oldalon helyezkedik el. Ugyanakkor az NLLD sejtjeinek többsége GABA-erg, és macskában kb. 80%-uk a Probstcomissurán keresztül az ellenoldali NLLD-be és a CI-be projiciál, és ezekben a magokban gátló hatást fejt ki. Tehát ha valamelyik fület hang éri, az ideginpulzusok az ellenoldali NLLD-be jutnak, mely mintegy legátolja az agytörzsben a hangforrással azonos oldalon felszálló excitatoricus efferenseket. A hangforrásnak megfelelı oldalon található OSL viszont a vele azonos oldali NLLD inhibitoros funkcióját gátolja, és így a gátlás gátlásával tulajdonképpen serkentı hatást gyakorol a hangforrással ellentétes oldali colliculus inferiorra, tovább erısítve a „contralateralitást”, segítve ezzel a hang forrásának lokalizálását (3. ábra).

16

A colliculus inferior centralis magjának tonotópiás szervezıdése régóta ismert. A magas frekvenciájú hangok az NCCI ventromedialis, a mély hangok a dorsolateralis részéhez köthetık. Egy mikropipettával az NCCI-ben dorsoventralisan „befelé” haladva tehát egyre magasabb karakterisztikus frekvenciával jellemezhetı neuroncsoportokat érhetünk el. Kelly és munkatársai (1998) üveg mikropipettával határozták meg a colliculus inferior egyes neuroncsoportjainak karakterisztikus frekvenciáját patkányokban, majd ugyanezen mikropipettával Fluorogoldot vagy HRP-t juttattak be a 2 kHz-es és 25 kHz-es régiókba. Céljuk az oliva superior complexum, valamint a lemniscus lateralis magok tonotópiás szervezıdésének meghatározása volt. Az NCCI alacsony karakterisztikus frekvenciával jellemezhetı régiójába juttatva a retrograd tracert mind az azonos, mind az ellenoldali OSL lateralis részének megfelelı lokalizációban jelölıdtek a projektív sejtek. Ezzel szemben, amikor a colliculus inferior centralis magjának magas frekvenciájú területeibe történt a tracer beadása, mindkét oldalon az OSL medialis részében lehetett a legtöbb jelölt sejtet megtalálni. Tehát a patkányoknál az OSL esetében − lateralisan az alacsony, medialisan a magas frekvenciájú hangok reprezentációjával − egy lateromedialis tonotópiás szervezıdés figyelhetı meg. Az NCCI-be injektálva a tracert mindig csak a beadással azonos oldali OSM területén találtak jelölt sejteket. Mivel az OSM patkányban viszonylag kismérető mag, tonotópiás organizációjáról

nehezebb

nyilatkozni.

Minden

bizonnyal

egy

dorsoventralis

irányú

szervezıdésrıl beszélhetünk: az alacsony frekvenciák dorsalis és a magasabb frekvenciák ventralis reprezentációja valószínősíthetı (4. ábra).

A perioliváris területek neuronjai két fı irányba küldik axonjaikat: a „felszállók” az OSL, OSM, LL és NCCI magokkal, a „leszállók” a cochlearis magokkal és a csigával állnak összeköttetésben (olivocochlearis nyaláb).

Az olivocochlearis nyalábot – jelentıségénél fogva – részletesebben kell tárgyalnunk. Eredı neuronjait az oliva superior complexumban találjuk meg, rostjai a cochlea belsı és külsı szırsejtjeihez futnak. Eredetileg úgy vélték, hogy az olivocochlearis rendszert kétfajta sejtpopuláció alkotja (White és Warr, 1983; Aschoff és Ostwald, 1987). A medialis olivocochlearis sejtek a corpus trapezoideum ventralis magjában (egyes szerzık ugyanezt a magot a corpus trapezoideum lateralis magjaként említik) helyezkednek el, és a cochlea külsı szırsejtjeit innerválják. A lateralis olivocochlearis sejtek pedig az oliva superior lateralisszal hozhatók topográfiai kapcsolatba, és axonjaik elsısorban az azonos oldali csiga belsı szırsejtjei között végzıdnek. A 17

késıbbi felismerések alapján patkányban a lateralis olivocochlearis sejtek két alcsoportját különíthetjük el: kicsi, fusiform sejtek helyezkednek el magán az OSL-en belül, ezeket intrinsic lateralis olivocochlearis sejteknek nevezhetjük; ugyanakkor nagyobb olivocochlearis sejtek találhatók az OSL körüli periolivaris areákban, melyek dendritfája a nucleus olivaris superior lateralis területén ágazódik el. Ez utóbbiakat elsı leíróik széli („shell”) neuronoknak nevezték el.

A szakirodalomból az is ismert, hogy az olivocochlearis neuronok axonjai collateralisokat küldenek a cochlearis magokba, de ezek száma, jelentısége, valamint az egyes fajoknál lehetséges eltérések nem teljesen tisztázottak. Ezen kérdések megválaszolására Horváth, Kraus és Illing (2000) kettıs jelöléses kísérleteket végzett. Patkányok egyik oldali cochleajába Diamidino Yellow-t, az azonos oldali ventralis cochlearis magba pedig Fast Blue-t juttattak. Vizsgálták a retrograd úton jelölt neuronok elhelyezkedését, Diaminido Yellow-, Fast Blue- vagy kettıs pozitivitását, és ezek számszerő megoszlását. Vizsgálataik a következı eredményeket hozták: az NCV mindkét oldali ventralis corpus trapezoideum magban elhelyezkedı medialis olivocochlearis sejtekbıl kap collateralis rostokat, a collateralisok lényegében fele-fele arányban az azonos, illetve az ellenoldalról érkeznek. Feltételezik, hogy a medialis olivocochlearis sejtek axonjainak 80-100%-a küld collateralisokat a ventralis cochlearis magba, mielıtt a hallóidegben folytatná útját a csigáig. A lateralis olivocochlearis sejtek két típusa a collateralisok projekciós mintázatában is különbözik: a kicsi, fusiform, kb. 10 mikron átmérıjő, az OSL-ben elhelyezkedı intrinsic lateralis olivocochlearis neuronokból kiinduló rostok collateralisok leadása nélkül kizárólag az azonos oldali cochleába projiciálnak; ellenben a periolivarisan elhelyezkedı, nagyobb, átlagosan 15 µm átmérıjő, multipolaris megjelenéső „shell” neuronok mindkét oldali csiga felé küldenek efferenseket, bár kb. négyszer annyi rost halad az azonos oldali belsı fül irányába. A „shell” neuronoknak is jelentıs hányada ad collateralisokat a ventralis cochlearis magba.

Az olivocochlearis nyaláb és a cochlearis mag dorsalis subdivisiójának kapcsolata még kevésbé tisztázott, de feltehetıen ott is hasonló elvek érvényesülnek.

A hallópálya különleges és más szenzoros rendszerektıl eltérı szervezıdése tehát ebben az esetben is megmutatkozik: már a hallópálya viszonylag alacsony szintjérıl, az OSC területérıl egy igen jelentıs rostrendszer indul ki, hogy a még caudalisabban fekvı struktúrák − cochlearis magok, hallóreceptor − mőködését befolyásolva vegyen részt a hallóinformáció feldolgozásában.

18

Az oliva superior complexum élettani szerepe Az OSC élettani funkcióját tekintve két részre tagolható: a nucleus medialis olivaera, valamint a nucleus lateralis olivaera és corpus trapezoideumra. Ezen funkcionális felosztás alapját az adja, hogy az OSM mindkét oldali cochlearis magokból közvetlenül kap afferens rostokat, viszont az OSL-nek szüksége van a corpus trapezoideum magjaira: az ellenoldali hallóinformáció ezek közvetítésével jut el az oliva superior lateralisba. Mindkét neuroncsoport összeköttetései olyanok, hogy lehetıvé teszik a két cochleát érı hangingerek összehasonlítását. Ezáltal tudjuk a hangforrást a térben elhelyezni (hangforrás-lokalizáció).

A medialis olivamag neuronjai aszerint adnak le impulzusokat, hogy van-e és mekkora az idıkülönbség a hozzájuk eljutó ingerületekben, a lateralis olivamag pedig a két fület érı, azonos frekvenciájú hangok intenzitásbeli különbségeire érzékeny.

A lemniscus lateralis magjai és rostkapcsolataik A hallópálya agytörzsi szakaszát alkotó lemniscus lateralis a cochlearis magokból és az oliva superior complexumból felszálló, illetve a colliculus inferiorból leszálló rostokból tevıdik össze. A lemniscus lateralis rostjai között körülírt neuroncsoportokat találunk. A szerzık véleménye közel sem egységes abban, hogy vajon két vagy három magról van-e szó tulajdonképpen. Egyes szerzık (Glendenning és mtsai, 1981; Kelly és mtsai, 1998) három, a lemniscus lateralis rostjai közé ágyazott neuroncsoportot különítenek el, így dorsalis (NLLD), intermedier (NLLI) és ventralis (NLLV) lemniscus lateralis magokról beszélnek. Mások (Adams, 1979; Whitley és Henkel, 1984; Merchán és Berbel, 1996) csak a dorsalis és ventralis magokat tekintik különállónak, és úgy gondolják, hogy az NLLI nem több, mint az NLLV dorsalis régiója.

A nucleus lemnisci lateralis ventralis felépítése és sejtszerkezete Az NLLV a híd és középagy lateralis részében elhelyezkedı hengerszerő mag, melynek dorsoventralis tengelye medial és caudal felé görbül. Patkányban határai többnyire egyértelmően megállapíthatóak, eltekintve a medialis és ventralis részektıl, melyek inkább elmosódottak, ugyanis ezeken a területeken hiányoznak a jól

19

definiált anatómiai képletek. Az NLLV és az NLLD közötti határvonalat az ún. horizontalis sejtcsoport képezi (Bajo és mtsai, 1993; Caicedo és Herbert, 1993), melyet tömötten elhelyezkedı, lapos („flat”) neuronok alkotnak. Laterodorsalisan az NLLV élesen elkülönül az nucleus sagulumtól, mely kisebb és sőrőbben elhelyezkedı neuronokat tartalmaz. Ventralisan az NLLV olyan közel kerül a corpus trapezoideum ventralis magjához, hogy pontos elkülönítésük nem könnyő. Segítséget jelent, hogy az NLLV-t ventrodorsalisan szövik át a lemniscus lateralis rostkötegei, míg a ventralis corpus trapezoidum magot lateromedialisan keresztezik a corpus trapezoideum rostjai. Az NLLV medialis határa is nehezen húzható meg, a szomszédos formatio reticularis neuronjai azonban kisebbek és elszórtabban helyezkednek el.

Kresilibolyával festett metszeteket fénymikroszkóppal vizsgálva jól látható, hogy a lemniscus lateralis rostkötege ventral felıl dorsal felé haladva fokozatosan kiszélesedik, ennek megfelelıen az NLLV lateromedialis átmérıje dorsal felé haladva fokozatosan növekszik. Ezzel párhuzamosan dorsalisan a kresilibolyával festett neuronok inkább csoportokba, szigetekbe rendezıdnek, míg az NLLV keskenyebb, ventralis részében a neuronok egy csaknem homogén, tömöttebb állományt képeznek. Nagyobb nagyítással megállapítható, hogy az NLLV valamennyi régiójában változatos alakú sejtek láthatók, melyek kerek, ovoid vagy csillag alakú somával rendelkeznek. Alaktól függetlenül valamennyi neuron cytoplasmájában a Nissl-szemcsék finom eloszlása, valamint prominens nucleolusszal rendelkezı nagy sejtmag figyelhetı meg.

Adams (1979) a sejtszerkezeti sajátosságok alapján macskában az NLLV-t dorsoventralis irányban három zónára osztotta. Leírásában a dorsalis zóna lényegében megfelel az NLLI-nek, és multipolaris, valamint horizontalis sejteket tartalmaz. A középsı zónát elsısorban nagy és közepes mérető multipolaris neuronok alkotják. A ventralis zónára pedig leginkább a globularis sejtek jelenléte a jellemzı.

Merchán és Berbel (1996) patkányok NCCI-jébe nagy mennyiségő retrograd tracert juttatott be (pontosabban azt a megfigyelést használták fel, hogy adott körülmények között a biotinilált dextránamin retrograd úton is jól transzportálódik), melyet az NLLV-ben lévı eredısejtek és azok dendritfájának jelölıdése követett. A jelölt sejtek somájából finom elsıdleges dendritek indultak ki, melyek tovább oszlottak másodlagos és harmadlagos ágakra. A jelölt dendritek párhuzamos rendezettséget mutattak. Ugyancsak megfigyeltek vékony, jelölt, a dendritekkel párhuzamos lefutású axonokat is. A jelölt dendritek és axonok párhuzamos rendezıdése nagyon hasonlított ahhoz, amit korábban mások például a macska NCCI-jével 20

kapcsolatban leírtak. Tehát a patkányok NLLV-jében is megtalálhatók a jellegzetes fibrodendriticus lemezek. Második kísérletükben az NCCI alacsony, közepes és magas hangfrekvenciákat reprezentáló régióiba kis dózisú tracert juttattak iontoforetikus mikroinjekcióval. Az eredı sejtek, valamint a fibrodendriticus laminák térbeli, háromdimenziós lokalizációját számítógép segítségével rekonstruálták. Ennek eredményeképpen azt találták, hogy az anisotrop fibrodendriticus laminák az NLLV ventrodorsalis tengelye körül kb. hat csavarmenetet leírva egy helikoid formát alkotnak (5. ábra). A mag dorsalis részében a hurkok szélesebbek, és kb. másfél menetet képeznek. Az NLLV középsı zónájában a fibrodendriticus lemezek szabályosabb, szorosabb hurkokat vetnek, közel horizontális lefutásúak, és kb. három menetet írnak le a hosszanti tengely körül. A ventralis zónában a hurkok ismét szélesebbé válnak, és a fibrodendriticus lemezek további két menetet képeznek. (Amennyiben a helikoid szerkezet a macska NLLV-jében is hasonlóképpen létezik, könnyen érthetıvé válik, miért különített el Adams három zónát az NLLV területén belül. Ezt az elkülönítést Merchán és Berbel patkányban teljesen indokolatlannak tartja.) Mindezen megfigyelések alapján megkockáztatták azt a feltevést, hogy patkányban az NLLV-t morfológiailag egyetlen neurontípus: lapos, csillag alakú idegsejtek építik fel. A különbözı morfológiájú neuronok, melyeket korábban mások leírtak, tulajdonképpen csak látszólag eltérıek, annak függvényében, hogy a helikoid lemezek aktuális irányultsága hogyan viszonyul a metszési síkhoz. Természetesen ezen megállapításuk csupán morfológiai értelemben állhatja meg a helyét. Moore és Moore már 1987-ben leírta, hogy a patkány NLLV-jében glutamát-dekarboxiláz immunoreaktív fusiform sejtek találhatók. Ugyanezen magban nagyobb, multipolaris sejteket is megfigyeltek, ez utóbbiak viszont glutamát-dekarboxiláz negatívnak bizonyultak. Az elektrofiziológiai vizsgálatok szerint is az NLLV egyes neuronjainak tüzelési mintázata eltérı. Tehát funkcionálisan az NLLV neuronjai biztosan nem tekinthetık egységesnek.

Merchán és Berbel (1996) „single neuronal type” elmélete Min Zhao és Shu Hui Wu (2001) megfigyeléseivel végleg megkérdıjelezıdött. Utóbbi szerzık „whole-cell patch-clamp recording” technika alkalmazásával neurobiotininnel töltötték fel az NLLV egyes neuronjait, majd Camera lucida rekonstrukciót alkalmazva vizsgálták az egyes sejtek somáinak alakját, a dendritfa elágazódási mintázatát és irányultságát. A jelölt sejteket két nagy kategóriába sorolták: kb. 25%-uk „bushy cell”-nek, 75 %-uk „stellate cell”-nek bizonyult.

21

A bokorsejtek többsége az NLLV ventralis részében lelhetı fel. Többségük kerek vagy ovális somával rendelkezik. Dendritjeik igen gazdagon ágazódnak el, és finom kis ágakkal végzıdnek a sejttesttıl mért kb. 100-300 µm távolságban. A sejtek egy részénél a dendritágak a lemniscus lateralis rostjaira merılegesen helyezkednek el, más sejteknél a dendritfa semmilyen specifikus orientációt nem mutat.

A csillagsejteket morfológiai sajátosságaik alapján további három alcsoportba sorolták. A „stellate I” sejtek szinte kivétel nélkül mind az NLLV ventralis régiójában vannak jelen. Kerek vagy ovális somával rendelkeznek, melybıl 4-7 elsıdleges dendrit lép ki, majd ágazódik el vékonyabb másodlagos és harmadlagos ágakra oszolva. A leghosszabb dendritek a sejttestıl 200-300 µm távolságra végzıdnek. A dendritfák elágazódása semmiféle orientációt nem mutat. A „stellate II” sejtek több mint fele a mag dorsalis részében helyezkedik el, relatíve nagyobb számban vannak jelen az NLLV ventralis részében is, de néhány a középsı zónában is elıfordul. Általában multipolaris vagy ovális sejttesttel rendelkeznek. Valamennyi sejttípus közül ezek rendelkeznek a legkisebb számú, de a leghosszabb dendritekkel (max. 400-500 µm). A harmadik típust az elongált sejtek alkotják. Típusos fusiform soma jellemzı rájuk. Nagyjából annyi dendritjük van, mint a „stellate I” sejteknek. Ezek a sejttest két pólusának megfelelıen lépnek ki, a lemniscus lateralis rostjaira merılegesen, valamint a soma hossztengelyével közel párhuzamosan ágazódnak el.

A lemniscus lateralis ventralis magjának összeköttetései Afferens összeköttetések Felszálló afferensek Glendenning és munkatársai (1981) retrograd axontranszport módszer alkalmazásával vizsgálták az NLLV-ben végzıdı rostok eredısejtjeinek elhelyezkedését. Megállapították, hogy az NLLV felszálló afferenseinek mintegy 90%-a az ellenoldali ventralis cochlearis magból származik. Kb. háromszor annyi HRP-vel jelölt sejtet találtak az NCVA, mint az NCVP területén. A beadással ellentétes oldali NCD-ben alig néhány sejt jelölıdött tormaperoxidázzal. A cochlearis magokból származó rostok a corpus trapezoideumban keresztezıdnek és az ellenoldali LL lateralis részében futva érik el a ventralis lemniscus lateralis magot.

22

Az NLLV ventrocaudalis részének sajátossága, hogy az azonos oldali cochlearis magból is kap afferens rostokat, ezek részben az NCVA-ból, részben az NCVP-bıl származnak. Az NLLV-be adott HRP injekciót követıen a sejtek százai jelölıdtek az ellenoldali cochlearis magban, míg az azonos oldalon csak pár neuron tartalmazott HRP reakciószemcséket. Tehát bár az NLLV az azonos oldali cochlearis magból is kap felszálló rostokat, ezek száma elenyészı.

Egyes szerzık már korábban leírtak az OSC területérıl az NLLV-be felszálló rostokat. Azt is megállapították, hogy az OSL az oliva superior complexum egyetlen magja, amely mindkét oldali LL magokhoz projiciál. Glendenning és munkatársai (1981) szerint az NLLV felszálló afferenseinek mintegy 10 %-a származik az oliva superior complexumból. Az NLLV-be történt HRP beadást követıen a jelölt sejtek az azonos oldali OSC valamennyi subdivisiójában elıfordultak (OSM, OSL, ventralis és medialis corpus trapezoideum magok, periolivaris areák), de legnagyobb számban a periolivaris területeken voltak megfigyelhetık. Ez utóbbiakból származik az OSC-bıl az azonos oldali NLLV-be felszálló rostok túlnyomó többsége. Korábbi vizsgálatok azt valószínősítik, hogy az NLLV-ben található OSC eredető terminalisok tulajdonképpen az oliva superior complexumból a colliculus inferiorba tartó axonok hegyes szögben leágazódó collateralisainak végzıdései.

Összegzésképpen elmondhatjuk, hogy az NLLV felszálló afferenseinek mintegy 90 %-a az ellenoldali cochlearis mag ventralis subdivisióiból származik. Jóval kevesebb rost - mintegy 10% - az azonos oldali OSC-bıl, elsısorban a periolivaris areákból, valamint a corpus trapezoideum medialis és ventralis magjaiból érkezik. És végül ismertek még az NCV-bıl az azonos oldali NLLV ventrocaudalis részébe projiciáló, igen kis számban megfigyelhetı rostok is. Tekintettel a felszálló afferensek eredési helyeire, azt mondhatjuk, hogy az NLLV elsısorban ellenoldali monoauralis bemenettel rendelkezik.

Leszálló afferensek Az NLLV az azonos oldali NCCI-bıl leszálló rostokat is kap (lásd a „Saját megfigyelések” címő fejezetben).

23

Efferens rostkapcsolatok Felszálló efferensek Az NLLV efferens rostjai elsısorban az ipsilateralis colliculus inferiorba futnak. Az NLLV projektív rostjainak topográfiai megoszlását vizsgálta Whitley és Henkel (1984)

autoradiográfiás

axontranszport

módszerrel

macskában:

3

H-leucint

juttattak

a

dorsoventralis tengely mentén az NLLV kicsi, körülírt régióiba. Minden esetben jól láthatóan jelölıdtek azon rostkötegek, melyek a lemniscalis magokat ventrodorsalis irányban keresztezve vagy azok határai mentén elhaladva szálltak fel a colliculus inferiorba. Függetlenül a beadási hely pontos lokalizációjától, a jelölt rostok széles területen elágazódva az NCCI-ben vagy a dorsalis kéreg mélyebb rétegeiben végzıdtek az esetek nagyobb részében. Néhány jelölt axon azonban a colliculus inferioron áthaladva a nucleus brachii colliculi inferioris vagy a környezı tegmentalis areák területéig volt követhetı. Akadtak olyan rostok is, melyek a comissura colliculi inferiorison keresztül az ellenoldalra átjutva a CI rostralis pólusában vagy dorsalis cortexében végzıdtek. Az NLLV dorsalis régiójába juttatott tracer által jelölt rostok leginkább a dorsalis kéreg mélyebb rétegeibe, illetve az NCCI szomszédos területeihez projiciáltak. Az NLLV középsı zónájának dorsalis részébe juttatva a 3H-leucint, legmarkánsabban az NCCI medialis területe jelölıdött, ugyanakkor a ventralis lemniscus lateralis mag középsı zónájának ventralis részébe adva az anterograd tracert, az NCCI lateralis részében végzıdı jelölt rostokat lehetett legnagyobb számban megtalálni. Az NLLV ventralis areájának rostjai pedig leginkább az NCCI centralis részébe projiciáltak. Tehát az eredmények azt mutatják, hogy az NLLV egyes régióiból származó projektív rostok a colliculus inferior más-más részeiben végzıdnek.

Merchán és Berbel (1996) szerint, akik az NLLV jellegzetes koncentrikus lemezes szervezıdésének modelljét megalkották, a perifériás helikoid lemezek az NCCI dorsolateralis (alacsony frekvenciák), míg a centralis helyzető lemezek a colliculus inferior centralis magjának ventromedialis (magas frekvenciák) részébe projiciálnak.

Kelly és munktársai (1998) − az oliva superior complexumnál már részletezett módon − vizsgálták az NLLV tonotópiás szervezıdését. Ilyen jellegő adatok patkányban azt megelızıen nem álltak rendelkezésünkre, de a más fajokban végzett vizsgálatok is gyakran ellentmondásosak voltak. Aitkin és munkatársai (1970) azt feltételezték, hogy macskában az NLLV-re egy dorsoventralis irányú tonotópiás szervezıdés jellemzı (dorsalisan a magas, ventralisan a mély frekvenciák ). De ez a hipotézis nem állta ki az idı próbáját. 24

Kelly és munkatársainak vizsgálatai meglepı eredményeket hoztak. Miután az NCCI alacsony frekvenciájú régiójába juttatták a tracert, a jelölt sejtek igen különleges megoszlását figyelték meg az NLLV-ben, melyet a szerzık egy létrához hasonlítottak. A jelölt sejtek több sávot alkottak, melyek horizontálisan többé-kevésbé átérték a magot. Egyre magasabb frekvenciájú részekbe juttatva a HRP-t vagy a Flourogoldot a sejtek megoszlási mintázata mind jobban elvesztette „létraszerő” jellegét, és a jelölt sejtek egyre inkább egyenletes megoszlást mutattak az egész mag területén (6. ábra). Ez a megfigyelés összefüggésben lehet Merchán és Berbel a patkány NLLV topográfiai szerkezetét leíró helikoid modelljével, a helix egy-egy menete a coronalis síkú metszetekben egyegy sávként jelenhet meg. A modell viszont nem képes megmagyarázni azt, hogy a magasabb frekvenciáknál miért tőnnek el ezek a sávok, és miért mutatnak a jelölt sejtek diffúz eloszlást. Az NLLV topográfiai és tonotópiás szevezıdésének kérdése mind a mai napig megválaszolatlan maradt.

Az NLLV középsı és ventralis zónájában elhelyezkedı neuronok egy része az LL magok dorsalisabb részeihez projiciál. Erre utalhat az is, hogy nagymennyiségő HRP-t juttatva az NCCIbe, az NLLV középsı zónájában jelöletlen sejtek sávjai találhatók (Glendenning és mtsai, 1981).

Leszálló efferensek Az NLLV-bıl leszálló rostok is kiindulnak, többségük a periolivaris régiókban végzıdik, de leírtak olyan rostokat is, melyek egészen a cochlearis magok területéig követhetık (Whitley és Henkel, 1984).

Az NLLV, mint már korábban említettem, különbözı alternatív utakon, de szinte csak az ellenoldali fül irányából kap afferens rostokat, tehát mintegy monoauralis bemenettel rendelkezik. Ennek ellentmondani látszik, hogy denevérekben ez a mag viszonylag jól fejlett, és minden bizonnyal szerepet játszik a binauralis hallásban, mely a hangforrás lokalizálásának alapvetı feltétele. Elképzelhetı, hogy ezt az ellentmondást majd az NLLV leszálló efferenseinek részletesebb tanulmányozása fogja feloldani.

25

A nucleus lemnisci lateralis dorsalis felépítése és sejtszerkezete A lemniscus lateralis dorsalis magja patkányban leginkább egy kockára hasonlít. Nisslfestett készítmények alapján dorsoventralis, lateromedialis és rostrocaudalis tengelye egyaránt kb. 900-950 µm-re tehetı. A magot a lemniscus lateralis rostjai között mintegy 9000 db, csoportokba rendezett neuron alkotja. Az NLLD dorsalis határa a colliculus inferior ventrolateralis széle. A két struktúrát egy csaknem teljesen sejtmentes réteg választja el egymástól. Az NLLD medialis határát dorsalisan a nucleus cuneiformis, ventralisan a nucleus tegmentalis pedunculo-pontinus képezi. Ez utóbbi magasságban lehet megfigyelni a Probst-comissura harántul futó rostjait. Az NLLD lateralis széle nehezebben határozható meg, mivel az NLLD neuronjai kissé keverednek a nucleus sangulum sejtjeivel. Ez utóbbi magra azonban a kicsi neuronok a jellemzıek, így végülis az NLLD lateralis határa megállapítható. Ventralisan a lemniscus lateralis dorsalis magját az NLLI határolja. Jól felismerhetık az NLLI legdorsalisabb részében elhelyezkedı mediolateralis irányultságú elongált neuronok, melyek egy harántirányú réteget képeznek az NLLD és az NLLI között. Az NLLD rostralis határát a nucleus tegmentalis microcellularis, a caudalisat a nucleus parabrachialis lateralis alkotja.

Nissl-festett metszetekben az NLLD neuronjainak négy jól elkülöníthetı típusát figyelhetjük meg a méret, az alak, a cytoplasma Nissl-mintázata, a mag és a nucleolus jellegzetességei alapján (Bajo és mtsai, 1993). Az I. típusú neuron ismerhetı fel a legkönnyebben. Megjelenését tekintve nagymérető multipolaris neuron, kiterjedt cytoplasmával, erısen festıdı Nissl-rögökkel. Magja nagy és centralis helyzető, a magvacska ugyancsak markáns megjelenéső. A II. típusú neuronok nagyobbak, transversalis metszetekben bipolarisak, fusiform somájuk mediolateralis irányultságú. A cytoplasma Nissl-mintázata az elızı típusba sorolható neuronokéhoz hasonlít, azzal a különbséggel, hogy a Nissl-szemcsék leginkább a sejt két pólusa közelében figyelhetık meg. Magjuk nagy és centralis helyzető. A III. típusú neuronok talán a legáltalánosabbak az NLLD-ben. Ovoid vagy kerek somával rendelkeznek, mely kisebb, mint az elızı két típusé. Cytoplasmájuk nagy mennyiségő és erısen festıdı Nissl-szemcsét tartalmaz. Sejtmagjuk igen kifejezett. Dendritjeik a lemniscus lateralis rostkötegeihez viszonyítva nem rendelkeznek határozott irányultsággal: olykor,

26

különösen az NLLD leglateralisabb szélének megfelelıen a neuronok perikaryonja párhuzamos a lemniscalis rostokkal, máskor merıleges azokra vagy ferdén helyezkedik el. A IV. típusú neuronok az NLLD területén valamennyi közül a legkisebbek. Megjelenésüket tekintve is jelentéktelenebbek. Somájuk kerek, cytoplasmájuk tiszta, magjuk viszont igen erısen festıdik.

Az I. típusú neuronok leginkább az NLLD legcaudalisabb, legdorsalisabb régiójában fordulnak elı, a II. típusú sejtek a Probst-comissurában haladó, az NLLD-bıl kilépı, vagy éppen ellenkezıleg az NLLD-be belépı rostok között helyezkednek el elsısorban, és orientációjuk a comissuralis rostokéval megegyezik. A III. típusú neuronok legnagyobb számban a lateralis részben vannak jelen. A IV. típusú idegsejtek kis számban fordulnak elı, de csaknem teljesen egyenletesen oszlanak meg az NLLD területén. Hangsúlyoznunk kell, hogy gyakorlatilag mindegyik típusú sejt elıfordul a mag minden részében, így a négy jellegzetes neurontípus megoszlása alapján aligha különíthetünk el subdivisiókat az NLLD-n belül.

A lemniscus lateralis dorsalis magjának összeköttetései Afferens összeköttetések Felszálló afferensek A cochlearis magból származó, a lemniscus lateralisban felszálló és az NLLD-ben végzıdı projektív rostok több mint száz éve ismertek.

Glendenning és munkatársai (1981) a már korábban említett kísérletsorozatukban az NLLD-be felszálló affererensek eredési helyét is kutatták. HRP retrograd axontranszport módszerrel megerısítették, hogy az NLLD valóban kap közvetlen rostokat a cochlearis magból. A legtöbb jelölt sejtet (143 db) a beadással ellentétes oldali cochlearis mag ventralis divisiójában találták, valamennyivel többet az NCVA, mint az NCVP területén, a dorsalis részben csak néhány neuron jelölıdött (3 db). A beadással azonos oldali cochlearis magban csupán 1 db neuron tartalmazott HRP reakciószemcséket. Anterograd tracert juttatva a cochlearis magba azt is megállapították, hogy az NC-bıl felszálló afferens rostok sokkal inkább áthaladnak az NLLD-n, mintsem hogy területén végzıdnének.

27

Az NLLD-be adott HRP injekciót követıen a jelölt sejtek valamivel több, mint 70 %-a az oliva superior comlexumban volt fellelhetı. A sejtek többsége az azonos oldali OSM területén jelölıdött. Macskában feltehetıen az ipsilateralis OSM-ból származó rostok jelentik az NLLD legfontosabb afferenseit. HRP-vel jelölt sejtek kisebb számban a beadással azonos, illletve ellentétes oldali OSL-ban is megjelentek. Anterograd axontranszport módszerrel az OSL és az NLLD bilateralis kapcsolata megerısítést nyert. Az OSC magjai közül az OSL az egyetlen, mely mindkét oldali NLLD-be küld rostokat. Az NLLD afferenseinek mintegy 15%-a származik az azonos oldali NLLV-bıl, vagy ami még fontosabb, a Probst-comissura közvetítésével az ellenoldali NLLD-bıl.

Összegzésként megállapítható, hogy a felszálló afferensek tekintetében az NLLV és az NLLD pontosan tükörképei egymásnak. Az NLLD legnagyobb számú afferensét az OSC-bıl kapja, kisebb számban mutathatók ki a cochlearis magokból származó rostok. Az NLLV esetében pont fordított a helyzet. A legfontosabb viszont a Probst-comissura szerepét hangsúlyoznunk, mely reciprok kapcsolatot teremt a kétoldali NLLD-k között, míg az NLLV-k nincsenek közvetlen kapcsolatban egymással.

Leszálló afferensek Az NLLD az azonos oldali NCCI-bıl leszálló rostokat is kap (lásd a „Saját megfigyelések” címő részben).

Efferens összeköttetések Felszálló efferensek Az NLLD projektív rostjainak többsége az ellenoldali NLLD-ben, illetve az azonos és ellenoldali NCCI-ben végzıdik.

Az ellenoldali NLLD-be projiciáló rostok a Probst-comissurán keresztül haladnak. Erre az összeköttetésre szigorú topográfiás rendezettség jellemzı. Ezt bizonyítja, hogy Phaseolus vulgaris−leucoagglutinint vagy biocytint juttatva az NLLD kis körülírt részeibe, az ellenoldali NLLD-ben az axonterminalisok mindig csak a szimmetrikus régiókban jelölıdnek (Bajo és mtsai, 1993).

28

A projektív rostok az I. és II. típusú neuronokból származnak, és az ellenoldalon az I., II., III. típusú sejtek közvetlen közelében végzıdnek. Tehát mind macskában, mind patkányban több, eltérı morfológiájú idegsejt vesz részt a reciprok comissuralis kapcsolatok kialakításában.

Patkányban az NCCI-be projiciáló neuronok kb. 70%-a küldi axonját a Probst-comissurán keresztül az ellenoldalra, és a maradék 30% axonjai szállnak fel az azonos oldalon. Az NCCI-be futó rostok a fibrodendriticus laminákkal párhuzamos nyalábokba rendezıdve érik el a magot, ahogy ez az alsóbb hallómagvakból felszálló afferensekre is jellemzı. Az azonos oldalon felszálló rostok gazdazdagon elágazódva végzıdnek az NCCI területén. Az Probst-comissurán keresztül az ellenoldali NCCI-be haladó axonok két típusát lehet elkülöníteni. Egyik csoportjuk collateralisokat ad az ellenoldali NLLD-hez, majd gazdagon elágazódva végzıdik az NCCI-ben. Az axonok másik része kikerülve az NLLD-t közvetlenül éri el a colliculus inferior centralis magját, és szerényebb arborizációt mutat (Bajo és mtsai, 1993).

Kelly és munkatársai (1998) az NLLD tonotópiás szervezıdését is vizsgálták az OSC-nél, illetve az NLLV-nél leírtak szerint. Az alacsony frekvenciákat (2 kHz) reprezentáló NCCI régióba juttatva a Fluorogoldot, mindkét oldali NLLD-ben a centralis területeken jelölıdtek a sejtek. Magas frekvenciájú (25 kHz) NCCI területbe injektálva a retrograd tracert, a sejtek mindkét oldali NLLD-ben a mag peremének megfelelıen jelölıdtek, együttesen egy győrőszerő mintázatot hozva létre. Egyes metszetekben, a Probst-comissura ki- és belépı rostjainak megfelelıen, a győrő folytonossága medialisan megszakadt. A középfrekvenciás (10-15 kHz) injekciók esetében a jelölt neuronok ugyancsak győrő alakot formáltak, de annak átmérıje kisebb volt. Általánosságban elmondható, hogy a beadással ellentétes oldalon mindig több neuron jelölıdött, és a győrők határai élesebben rajzolódtak ki. Mindezen megfigyelések az NLLD tonotópiás szervezıdését demonstrálják. Az isofrekvenciás laminák koncetrikusan helyezkednek el, mintegy hagymahéjszerően rétegzıdnek egymásra. Az alacsonyabb frekvenciák centralisan, a magasabbak pedig periferiásan reprezentáltak (6. ábra).

Kelly és munkatársai (1998) megállapítását mások megfigyelései is alátámasztják. Caicedo és Herbert (1993) Phaseolus vulgaris−leucoagglutinint juttatva az NCCI dorsalis részébe az NLLD centrumában írta le a legtöbb axonterminalist, míg a tracert az NCCI ventralis részébe injektálva az NLLD lateralis és medialis szélének megfelelıen jelölıdtek a végzıdések.

29

Leszálló efferensek Bajo és munkatársai (1993) az NLLD-bıl a lemniscus lateralisban leszálló és az OSC területén végzıdı efferens rostokat is azonosítottak. Itt azonban nem beszélhetünk reciprok kapcsolatról. Az NLLD felszálló afferensei az OSL-bıl és OSM-bıl származnak, míg leszálló efferensei a periolivaris területeken végzıdnek, többek között a ventromedialis periolivaris régióban, ahol a medialis olivocochlearis sejtek is megtalálhatók, melyek axonjai az olivocochlearis nyaláb révén mindkét oldali cochlea külsı szırsejtjeit innerválják.

A nucleus lemnisci lateralis intermedius felépítése Mint a bevezetıben is említettem, nem egyértelmő, hogy valóban a lemniscus lateralis különálló magjáról van-e szó, vagy az NLLI nem egyéb, mint az NLLV legdorsalisabb része. Denevérben az NLLI egy hatalmas amorf area, mely majdnem akkora, mint az NLLV és az NLLD együttvéve.

A lemniscus lateralis intermedier magjának összeköttetései Afferens összeköttetések Ismételten Glendenning és munkatársai (1981) kísérletsorozatára hivatkozom: HRP-t juttatva az NLLI területére határozták meg az eredısejtek topográfiáját. Vizsgálataik alapján az NLLI teljesen hasonló módon kap felszálló afferenseket a cochlearis magból, mint az NLLV. Az NLLI cochlearis afferensei viszont kizárólag az ellenoldalról származnak, valamivel nagyobb arányban az NCVA-ból, mint a NCVP-bıl. A jelölt sejtek 25%-a a medialis és 1%-a a lateralis corpus trapezoideum mag területén volt fellelhetı a beadási hellyel azonos oldalon. Az NLLI ebben a tekintetben jelentısen különbözik mind a ventralis, mind a dorsalis LL magtól. Ez utóbbiak egyike sem rendelkezik ennyire kifejezett, a corpus trapezoideum medialis magjából származó afferentációval (az NLLInél 25%-os arány az NLLV vagy NLLD esetében csupán néhány százalékra tehetı).

Összegzésképpen az NLLI bizonyos szempontból átmenetet képez az NLLV és az NLLD között. Viszonylag jelentıs számú afferens rostot kap az ellenoldali cochlearis magból (NLLV

30

tulajdonság), valamint az ipsilateralis OSC-bıl (NLLD jellegzetesség). Ami igazán különlegessé teszi, és a másik két LL magtól megkülönbözteti, az a nucleus medialis corporis trapezoidei felıli, kifejezettnek mondható afferentáció.

Efferens kapcsolatok: Az NLLI és az NLLV efferens kapcsolatai hasonlóak, azt a különbséget kell kiemelnünk, hogy míg az NLLI collicularis efferensei bilateralisak, addig az NLLV szigorúan csak az azonos oldali NCCI-be küld rostokat.

A colliculus inferior szerkezete, afferens és efferens kapcsolatai A középagy tectumának alsó részét képezı colliculus inferior a hallórendszer reléállomása, ahol az alsóbb hallómagvakból érkezı valamennyi hallórost átkapcsolódik. Nemcsak a felszálló pályák útján beérkezı ingerületet továbbítja a thalamusban elhelyezkedı corpus geniculatum mediale felé, hanem a hallókéregbıl leszálló rostok is végzıdnek területén. A beérkezı ingerület továbbításán és rendszerezésén kívül fontos szerepet játszik a hallással kapcsolatos reflexek létrejöttében is. A colliculus inferiort sokoldalú kapcsolatrendszere, bonyolult mőködése a hallórendszer egyik kulcsfontosságú tagjává teszi, ezért alapos ismerete elengedhetetlen a hallórendszer mőködési mechanizmusának megértéséhez.

A colliculus inferior szerkezete macskában A colliculus inferiort ventralisan és caudalisan a belépı lemniscus lateralis rostjai határolják, míg rostral felıl a brachium colliculi inferioris rostkötege alkotja a mag folytatását. Medial felıl keskeny rostköteg választja el a középagy substantia grisea centralisatól. Lateralis és dorsalis irányból szintén vastag rostos köpeny határolja.

A colliculus inferior három fı subdivisióját Ramón y Cajal már 1909-ben leírta, elnevezésük azonban még ma sem egységes. Legnagyobb kiterjedéső és funkcióját tekintve is legjelentısebb a colliculus inferior centralis magja, mely elfoglalja a colliculus inferior teljes középsı és ventralis részét. A centralis

31

magtól dorsal és medial felé, a comissura colliculi inferioris feletti területen elhelyezkedı sejtcsoport alkotja az ún. pericentralis magot, melyet dorsomedialis magnak is szoktak nevezni. Az egész colliculus inferiort rostos köpeny veszi körül dorsal és lateral felıl, a rostok között található idegsejtek mind az NCCI-tıl, mind a pericentralis magtól jól elkülönülve alkotják a colliculus inferior külsı vagy corticalis magját.

A sejtszerkezetet és a rostösszeköttetéseket Golgi-preparátumokon tanulmányozva Rockel és Jones (1973) arra a megállapításra jutott, hogy a colliculus inferior centralis magja két részre osztható. Elkülöníthetı egy kisebb, dorsomedialis divisio, mely fıleg nagymérető sejteket tartalmaz, és amely elsısorban a hallókéregbıl, a lemniscus lateralisból, valamint feltehetıen az ellenoldali centralis magból kap rostokat. A nagyobb, ventrolateralis divisióra jellemzı a lemezes szerkezet, és hogy területén elsısorban kis és közepes mérető neuronok láthatók. Ez utóbbi rész kizárólag a lemniscus lateralis útján kap rostokat. A colliculus inferior centralis magjának ventrolateralis kétharmadára-háromnegyedére a sejtek, dendritek és axonok lemezes elrendezıdése jellemzı. Bár ezen lemezek között jelentıs átfedés figyelhetı meg, mégis azt mondhatjuk, hogy egy hagymaszerő, koncentrikus struktúrát alkotnak. Noha a lemezek javarészt egymással párhuzamosak, a széli részeiken fölfelé hajlanak, mintha egy, az NCCI dorsolateralis részében elhelyezkedı pont lenne görbületük középpontja. Ennélfogva azon lemezek, melyek közelebb vannak ehhez a virtualis középponthoz, kifejezettebben görbülnek, és teljes gömbhéjakat alkotnak, míg azok, amelyek perifériásabban helyezkednek el, inkomplett kagylókat formálnak. Ezek a lemezek képezhetik a tonotópiás szervezıdés alapját (7. ábra).

Az NCCI területén Rockel és Jones (1973) háromféle sejttípust különített el: principalis sejteket, multipolaris sejteket és nagysejteket. A principalis sejtek, mind a fusiform, mind a „dupla bojtos” altípusok a lemezeken belül foglalnak helyet, és dendritfájuk elágazódási területe alapvetıen meghatározza azon lamina vastagságát, amelyen belül elhelyezkednek. Az egyes szerzık általában egyetértenek abban, hogy ezek azok a sejtek, melyek axonjai a brachiumon keresztül hagyják el a centralis magot. Ezek az axonok számos collateralist adnak le. A collateralisok egy része azon sejt dendritjeivel létesít kapcsolatot, melybıl maga az anyaaxon kiindult. Azonban a szinaptikus kapcsolatot elektronmikroszkópos vizsgálatokkal még nem igazolták.

32

A kismérető multipolaris sejtek valószínőleg szigorúan egy adott laminához tartoznak, de dendritjeik térbeli rendezettséget nem mutatnak, hanem a laminaris szerkezeten áthaladó különbözı típusú axonok haladási irányához igazodnak. A közepes és nagymérető multipolaris sejtek dendritjei átnyúlhatnak a szomszédos lemezek területére is, annak függvényében, hogy azok milyen távol húzódnak egymástól. A nagysejtek dendritjei több laminát is átérhetnek, lehetıvé téve köztük az interakciót, valamint méretüknél fogva több afferens rosttal létesíthetnek kapcsolatot, mint a principalis sejtek.

A colliculus inferior területén Rockel és Jones (1973) négy axontípust írt le. Az I. típusúak az ún. „lemniscus lateralis axonok”, a II. típusúak pedig a corticofugalis axonok. Mindkét típusra jellemzı, hogy a laminákkal párhuzamosan futnak, csak éppen ellenkezı irányban. A II. típusú axonok a laminák azon részére korlátozódnak, melyek a nagysejtes, dorsomedialis divisioba projiciálnak. A III. típusú axonok is valószínőleg afferens rostok, melyek gazdagon ágazódnak el az NCCI területén. Az I. és III. típusú axonok nagyszámú terminalissal végzıdnek a principalis sejteken, míg egyszerő „en passant” terminalisokkal a multipolaris sejteken. A IV. típusú axonok képezik a colliculus inferior efferens rostjait, melyek már a CI területén számos collateralist adnak le, ezek egy része pedig magán az anyasejten végzıdik.

A dorsomedialis mag területén kétfajta sejttípus különíthetı el: a közepes mérető, igen gazdag elágazódást mutató neuronok, és valamivel nagyobb mérető, kevés számú és szegényesen elágazódó dendritekkel rendelkezı sejtek.

A

corticalis

magban

különbözı

mérető

és

alakú

neuronok

találhatók.

A

dendritelágazódási mintázat alapján azonban a sejtek szintén két nagy csoportba sorolhatók: alaktól és mérettıl függetlenül nagy számú neuron található, melyek dendritelágazódása semmiféle jellegzetességet nem mutat; az idegsejtek másik része a felszínnel párhuzamosan futó rostok között helyezkedik el, és dendritelágazódásaik a rostok lefutási irányában rendezettek.

33

A colliculus inferior rostkapcsolatai Afferens összeköttetések Felszálló afferensek A hallópálya agytörzsi szakaszát alkotó lemniscus lateralis különbözı rendő specifikus afferensei a ventralis és dorsalis cochlearis magokból, az oliva superior medialisból és lateralisból, illetve a lemniscus lateralis ventralis és dorsalis magjaiból származnak, és a colliculus inferior centralis magjában végzıdnek, szinaptikus kapcsolatot létesítve az itt elhelyezkedı relé- és interneuronokkal. A lemniscus lateralisban az eltérı eredető rostok topogtáfiailag rendezetten helyezkednek el. Az ellenoldali nucleus cochlearis dorsalisból induló rostok találhatók leglateralisabban, majd ehhez medial felıl csatlakoznak az ellenoldali, illetve azonos oldali oliva superior lateralisból, végül legmedialisabban az azonos oldali oliva superior medialisból eredı rostok.

Morfológiai és elektrofiziológiai vizsgálatok a colliculus inferior centralis magjában a különbözı alsóbbrendő hallómagvakból az LL útján érkezı rostok jellegzetes topográfiai, illetve tonotópiás elrendezıdését igazolták. A korábbi években laborunk részletesebben is foglalkozott ezzel a témával (Kiss és Majorossy, 1994). A colliculus inferior centralis magjának kicsi, körülírt területeibe tormaperoxidázt juttattak, majd vizsgálták a HRP-vel jelölt sejtek elhelyezkedését, megoszlását a macska agytörzsi hallómagvaiban. Abban az esetben, mikor a tracert az NCCI medialis felébe injektálták, nagyszámú neuron jelölıdött a beadással ellentétes oldali dorsalis cochlearis magban. Az NCD felszíni rétegében kerek vagy háromszöglető somával és feltőnı proximalis dendritekkel rendelkezı jelölt sejteket írtak le. A mag centralis részében jelölıdött sejtek többsége fusiform vagy háromszöglető volt. Az NCD mély rétegében pedig néhány multipolaris neuron tartalmazott HRP reakciószemcséket. Elektronmikroszkópos felvételek alapján elmondható, hogy a típusos, fusiform somával bíró, HRP-vel jelölt sejtekkel nagy excitatoricus és kicsi inhibitoros terminalisok létesítenek szinaptikus kapcsolatot. Ha a beadási hely csupán az NCCI dorsomedialis részére terjedt ki, csak a dorsalis cochlearis mag ventralis részében lehetett jelölt neuronokat találni. Ha a retrograd tracert a colliculus inferior centralis magjának lateralis felébe juttatták, a jelölt neuronokat elsısorban az ellenoldali ventralis cochlearis magban lehetett nagy számban

34

megtalálni. Ha a beadási hely csak az NCCI dorsolateralis vagy ventrolateralis negyedére terjedt ki, az NCV ventralis, illetve dorsalis felében jelölıdtek a sejtek. A jelölt sejtek többsége elongált vagy sokszöglető somával rendelkezett, és az NCV ventralis felszínével párhuzamos sarló alakú területet foglalták el. A colliculus inferior centralis magjának lateralis felébe injektálva a tracert, számos neuron jelölıdött az azonos oldali OSL lateralis részében. Minnél medialisabban volt a beadási hely, annál inkább az ellenoldali OSL medialis részében lehetett a jelölt neuronokat megtalálni. Ha a beadott HRP az NCCI dorsolateralis részére korlátozódott, az azonos oldali OSL ventralis hajlatában jelent meg a legtöbb jelölt sejt, míg a centralis mag ventromedialis kvadránsába injektálva a tracert, az ellenoldali OSL dorsalis hajlata tartalmazta a jelölt sejtek többségét. A jelölt sejtek többsége fusiform volt, jellegzetes csúcsi dendritekkel rendelkeztek, és a mag sejtes részében helyezkedtek el. Ugyanakkor néhány sejt a mag rostos tokjában is jelölıdött, és háromszöglető vagy multipolaris somával rendelkezett. Az NCCI középsı részébe juttatva a tracert csaknem kizárólag az azonos oldali OSM-ben lehetett jelölt sejteket találni. Minél dorsalisabban történt a HRP beadása, annál ventralisabban jelölıdtek az azonos oldali OSM-ben a sejtek, és fordítva. A HRP-pozitív sejtek többsége ebben az esetben is fusiform volt, és jellegzetes polaris dendritekkel rendelkeztek. A marginalis részen néhány multipolaris sejt is jelölıdött (8.ábra). A periolivaris területeken csak néhány sejt tartalmazott HRP reakciószemcséket, kivéve a beadással azonos oldali PODM-et, melynek területén nagyobb számban lehetett az NCCI felıl jelölt sejteket megtalálni.

A colliculus inferior centralis magja felszálló afferenseket a lemniscus lateralis magjaiból is kap (lásd korábban a lemniscus lateralis magok rostkapcsolatainál).

A colliculus inferior pericentralis vagy corticalis magjába juttatva a retrograd tracert, az agytörzsi hallómagok területén alig-alig találhatók jelölt sejtek.

Leszálló afferensek Az eddigi vizsgálatok azt bizonyították, hogy az elsıdleges hallókéregbıl eredı rostok a colliculus inferior centralis, dorsomedialis és corticalis magjaiban egyaránt egyenletes megoszlást mutatnak. Ezzel szemben nem sikerült kimutatni leszálló afferenseket a corpus geniculatum mediale felıl. 35

Efferens összeköttetések A centralis magba érkezett hallóingerület átkapcsolódik, majd a mag projektív neuronjai útján az azonos oldali corpus geniculatum medialeba jut, megırizvén pontos topográfiai elrendezıdését.

Ugyanakkor az NCCI-bıl leszálló efferens rostok is kiindulnak, melyek az alsóbb hallómagvakon végzıdnek. A colliculus inferior leszálló efferenseivel viszonylag kevés tanulmány foglalkozik, különösen a patkányokra vonatkozó ismereteink hiányosak. Ezért szenteltünk kutatásaink során kiemelt figyelmet a hallópálya leszálló összeköttetéseinek (lásd késıbb a „Saját megfigyelések”-nél).

A colliculus inferior lokális összeköttetései Golgi vizsgálatok alapján bebizonyosodott, hogy a colliculus inferior három subdivisiója egymással szoros összeköttetésben áll. A centralis magban elhelyezkedı neuronok dendritjei átnyúlhatnak mind a corticalis, mind a dorsomedialis magok területére, és fordítva: az azokban elhelyezkedı idegsejtek dendritjei a centralis mag területén is elágazódhatnak. HRP retrograd transzportján alapuló vizsgálatok azt mutatják, hogy nem csak a colliculus inferior három subdivisiója között létezik kölcsönös kapcsolat, hanem az ellenoldali magok is kapcsolatban állnak egymással a comissura colliculi inferioris útján.

A colliculus inferior élettani vonatkozásai A

centralis

magban

elhelyezkedı

neuronok

kisebb

hányadának

monoauralis

összeköttetései vannak, a neuronok többsége azonban binauralis bemenető, és a tılük származó jel a két periféria közötti idı- és intenzitásbeli különbségekkel arányos. Érdekes módon a neuronok egy részérıl akkor jön nagyobb kimenı aktivitás, ha az azonos oldali jel késik az ellenoldalihoz képest; a neuronok más része az intenzitásbeli különbségekre reagál: akkor aktív, ha az ellenkezı oldalról érkezı hang intenzitása nagyobb. Ugyanezen neuronok gátlás alá kerülnek, ha az azonos oldali hanginger az erısebb. Mindkét neuroncsoport akkor ad le tehát maximális kimenı ingerületeket, ha a hangforrás a fej ellenkezı oldalán helyezkedik el.

36

Saját megfigyelések

Az alkalmazott módszerek A korábban alkalmazott axondegenerációs kísérleteket mára szinte teljesen kiszorították a gyakorlatból a különféle axontranszport módszerek. Tormaperoxidáz retrograd transzportja segítségével a valamely területen végzıdı fel- és leszálló rostok eredısejtjeinek elhelyezkedése, morfológiája tanulmányozható. Az anterograd intraaxonalis axontranszport módszerek − Phaseolus vulgaris-leucoagglutinin és biotinilált dextránamin – segítségével a valamely magból kiinduló rostrendszer, valamint a jelölt neronokhoz tartozó axonterminalisok szerkezete, kapcsolatrendszere ítélhetı meg. A két módszert rendszerint együttesen alkalmaztuk, mint kettıs jelöléses kísérleteket. Így az is megállapítható, hogy a BDA-t tartalmazó axonterminalisok HRPvel retrograd úton jelzett projektív sejtekkel, vagy jelöletlen neuronokkal létesítenek-e szinaptikus kapcsolatot.

Kísérleteinket 1,5-2,5 kg súlyú felnıtt macskákon és 200-250 g-os Wistar patkányokon végeztük. Az állatokat mély narkózisban mőtöttük meg. A patkányokat Rometar és Calypsol intramuscularisan adott elegyével, a macskákat intraperitonealis Nembutal injekcióval (40 mg/ttkg) altattuk el.

A mőtétek során sztereotaktikus készüléket alkalmaztunk, a hallópálya egyes magjainak koordinátáit ismerve juttattuk a tracereket a megfelelı helyre.

A biotinilált dextránamint iontoforetikus mikroinjekcióval (5 µA áramerısség, 7 sec be / 7 sec ki ciklusokban, 20 percen keresztül) juttattuk a vizsgált területre, illetve magba. Az optimális túlélési idı 7-10 nap volt. A tormaperoxidáz 0,1-0,5 µl-nyi adagját Hamilton-fecskendıvel injektáltuk a kiválasztott régióba. A perfúzióra 48-60 óra elteltével került sor. Kettıs jelöléses kísérleteinkben az állatokat kétszer operáltuk meg. Az elsı beavatkozás során a biotinilált dextránamint juttatuk be. Az optimális túlélési idıket figyelembe véve az állatokat a hatodik napon ismételten megmőtöttük, és a tormaperoxidázt a vizsgált területbe injektáltunk. A perfúzióra 2 nap elteltével került sor. 37

Az állatokat mély narkózisban transcardialisan perfundáltuk 50-100 ml fiziológiás sóoldattal, majd rögtön ezt követıen 4%-os paraformaldehid, 0,1%-os glutáraldehid és 0,2%-os pikrinsav 300-1500 ml-nyi (patkányra, valamint macskára vonatkozó mennyiségek) elegyével. A kivett agyakat néhány napig ugyanabban a fixálófolyadékban utófixáltuk.

Az cochlearis magoktól a colliculus inferiorok magasságáig az agytörzsbıl Vibratomemal 60 µm-es metszeteket készítettünk, melyeket egy éjszakára ABC oldatban hőtıszekrénybe helyeztünk. Másnap sötétben, 37°C-on, diaminobenzidin oldatban inkubáltuk a metszeteket 10 percen át. Ezt követıen hidrogénperoxid hozzáadása után további 15 perc inkubáció következett. A továbbiakban a foszfát pufferben átmosott metszeteket még nedvesen fénymikroszkóp alatt megvizsgáltuk. Amennyiben az immunreakció sikeresnek bizonyult, a metszeteket kb. fele-fele arányban fény-, illetve elektronmikroszkópos vizsgálatra dolgoztuk fel.

A fénymikroszkópos vizsgálatra szánt metszeteket zselatinos tárgylemezekre húztuk fel. Ezek egy részét felszálló alkoholsor alkalmazásával víztelenítettük, majd DePeX segítségével fedılemezzel fedtük le. Más részüknél Nissl-festéssel ellenıriztük a beadási helyeket, valamint így tettük lehetıvé a metszeten belüli pontosabb tájékozódást. Az elektronmikroszkópos vizsgálatra kiválogatott metszeteket osmium-tetraoxid oldatban utófixáltuk,

víztelenítettük,

majd

tárgylemezen

Durcupanba

(Fluka)

ágyaztuk.

A

fénymikroszkóppal jellegzetesnek ítélt területeket kivágtuk, majd újraágyaztuk. Az anyagot Reichert-Leica Ultramicrotome segítségével metszettük le, majd uranil-acetát és ólom-citrát kontrasztozást alkalmaztunk. A felvételeket JEOL 1200 EMX elektronmikroszkóppal készítettük el.

A lemniscus lateralis magok sejttípusai és rostösszeköttetései Célkitőzésünk volt a lemniscus lateralis magok sejttípusainak és rostösszeköttetéseinek vizsgálata. Antero- és retrograd jelölési módszer alkalmazásával meghatározható a rostok topográfiája, arborizációs mintázata és végzıdése, illetve a projektív sejtekkel való kapcsolata.

38

A patkányokon végzett kísérleteink elsı csoportjában a colliculus inferior centralis magjába juttatott tormaperoxidáz injekciót követıen az azonos oldali lemniscus lateralis magokban

multipolaris

és

a

transversalis

síkban

elhelyezkedı

fusiform

neuronokat

azonosítottunk fény-(11., 12. kép) és elektronmikroszkóppal, míg az ellenoldali dorsalis magban csak a multipolaris sejtek tartalmaztak HRP szemcséket (13. kép).

A kísérletek másik csoportjában a cochlearis magba adott BDA az ellenoldali lemniscus lateralis vastag rostjait jelölte (3. kép), melyek párhuzamos kötegekben futva, rövid oldalágakat leadva keresztezték a harántul elhelyezkedı fusiform neuronokat. A kerek vesicula tartalmú jelölt terminalisok aszimmetrikus kontaktust létesítettek mindkét sejttípus somájával és proximalis dendritjével (7. kép). Az oliva superior területére történt beadás esetén a beadási helytıl függıen az azonos, ill. ellenoldali lemniscus magokban közepes vastagságú rostok jelölıdtek. A 14. képen oliva superior medialis beadási hely látható, a jelölt rostok az azonos oldali lemniscus magokban végzıdnek (15. kép). A kerek vesicula tartalmú jelölt terminalisok a perifériás dendritekkel és dendriticus protrúziókkal alkotnak aszimmetrikus kapcsolatot (16. kép).

Kettıs jelöléses kísérleteink során, amikor a BDA-t a cochlearis magokba vagy az oliva superior complexum területére juttattuk be, míg a tormaperoxidázt az azonos oldali colliculus inferior centralis magjába (9. ábra), az ellenoldali lemniscus lateralis dorsalis magjában a kerek vesicula tartalmú jelölt terminalisok a torma szemcséket tartalmazó multipolaris sejtek somájával és dendritjeivel, valamint a nem jelölt fusiform neuronokkal léptek aszimmetrikus kapcsolatba. A dorsalis magban a multipolaris neuronokon − a kerek vesiculás jelölt terminalisok mellett − mind a somán, mind a dendriten szimmetrikus kapcsolatot létesítı kevert vesicula tartalmú, jelöletlen végzıdéseket is megfigyeltünk (7. kép). Ezek feltehetıen az azonos oldali NCCI-bıl leszálló, valószínőleg gátló hatású terminalisoknak felelhetnek meg.

Mindezek alapján valószínősíthetı, hogy a lemniscus lateralis dorsalis magja szerepet játszik a két oldalról származó hallóinformáció módosított továbbításában, melyet befolyásolnak a colliculus inferior centralis magjából leszálló és a lemniscus lateralis dorsalis magjában végzıdı, feltehetıen gátló hatású rostok.

39

A nucleus centralis colliculi inferioris leszálló rostkapcsolatai A hallópálya kapcsolatainak sokrétősége indokolta a colliculus inferiorból leszálló, feltehetıen gátló jellegő, az alsó agytörzsi relémagok mőködését befolyásoló rostok végzıdési területeinek részletes vizsgálatát. Célkitőzésünk volt, hogy meghatározzuk a leszálló rostok végzıdési helyének és a felszálló rostok eredı sejtjeinek topográfiáját.

E célból kettıs jelöléses kísérleteket végeztünk. Kísérleteink során a colliculus inferior centralis magjába biotinilált dextránamint juttattunk be. Az optimális túlélési idıt figyelembe véve, az állatokat ismételten megoperáltuk, és tormaperoxidázt injektáltunk az ellenkezı oldali colliculus inferiorba (17. kép).

Kísérleteink során − korábbi vizsgálatok eredményével megegyezıen−, a colliculus inferior központi magjában végzıdı afferens rostok tormaperoxidázzal jelölt eredı sejtjeit figyeltük meg az azonos oldali lemniscus lateralis magokban, az oliva superior lateralis lateralis részében és az oliva superior medialisban, valamint az ellenoldalon a colliculus inferior, a nucleus lemnisci lateralis dorsalis, az oliva superior lateralis medialis területén, illetve a dorsalis és ventralis cochlearis magokban (10. ábra).

A lemniscus magok esetében tormaperoxidáz beadását követıen az azonos oldali nucleus lemnisci lateralis dorsalis és nucleus lemnisci lateralis ventralis multipolaris és a transversalis síkban elhelyezkedı fusiform neuronjai tartalmaztak tormaperoxidáz reakciószemcséket (11., 12. kép). A beadással ellentétes oldalon csak a lemniscus lateralis dorsalis magjában jelölıdtek a multipolaris sejtek (13. kép).

Vizsgálataink során a lemniscus lateralis magok területén biotinilált dextránaminnal csak a beadási oldalon találtunk a colliculus inferior centralis magja felıl leszálló axonokat. A lemniscus lateralis dorsalis és ventralis magja területén nagy számú, gazdagon elágazódó, kis végbunkókban végzıdı rostokat figyeltünk meg (18., 19. kép). A kettıs jelöléses kísérletek során a nucleus lemnisci lateralis dorsalisban az ellenoldali colliculus inferior felıl tormaperoxidázzal jelölt multipolaris sejtek területén láthatók a biotinilált dextránamin tartalmú leszálló rostok (13. kép).

40

Az oliva superior medialis területén kisszámú, gyéren elágazódó, kis oldalágakat leadó rostokat (20. kép), míg az oliva superior lateralisban oldalág nélküli, finom, gyöngyszerő megvastagodásokkal bíró terminalisokat figyeltünk meg.

A colliculus inferiorból leszálló jelölt rostok valamennyi azonos oldali periolivaris területen megtalálhatók voltak. Az azonos oldali periolivaris ventromedialis és ventrolateralis areákban gazdagon elágazódó terminalisokat figyeltünk meg (21., 22. kép). Ugyanakkor nagy számban találtunk bunkókban végzıdı collicularis eredető rostokat az ellenoldali ventralis periolivaris régiókban is (23., 24. kép).

A cochlearis magok területén csak az azonos oldalon találtunk biotinilált dextránaminnal jelölt rostokat. Ezek a nucleus cochlearis ventralis (25. kép), illetve a nucleus cochlearis dorsalis területén (26. kép) átfutva, kis terminalis végbunkókban végzıdı oldalágak leadása után, a cochlearis idegben voltak követhetık. Itt szeretném azt is megjegyezni, hogy elıttünk még nem publikáltak a colliculus inferiorból leszálló és közvetlenül a cochlearis idegben folytatódó rostokat.

Vizsgálataink alapján feltételezhetı, hogy a colliculus inferior centralis magjából leszálló rostok közvetlenül az azonos oldali relémagok és a cochlearis receptor, míg a periolivaris neuronok útján az ellenoldali hallóreceptor ingerülettovábbítását befolyásolhatják. Megfigyeléseink alapján tehát azok a relémagok, amelyek az ellenoldali colliculus inferior centralis magjába küldik axonjaikat, az azonos oldali colliculus inferior centralis magjából kapnak leszálló rostokat. A felszálló rostok eredı sejtjeinek és a leszálló rostok végzıdési területeinek a két oldalon eltérı volta az agytörzsi olivaris keresztezett összeköttetések, illetve a lemniscalis és collicularis szintő commissuralis kapcsolatok fontosságára hívja fel a figyelmet (11. ábra).

41

Összefoglalás A hallószerv által szolgáltatott jelekbıl a központi idegrendszernek háromféle információt kell összeállítania: 1. a hangiger kialakulásának és megszőnésének tényét, 2. a hang forrásának a helyét, 3. a beérkezett hangok mintázatából leszőrhetı tartalmat. Ezen információk feldolgozását az auditív perifériához csatlakozó komplex neuronalis rendszer végzi, melynek anatómiai felépítése, az egyes neuronok átkapcsolódási helye aránylag jól ismert, de az analízis módjáról jóval kevesebb ismeretünk van. A központi feldolgozásra jellemzı, hogy az acusticus ideg által szállított ingerek már nagyon korán párhuzamos felszálló pályákra csatolódnak át. A tonotóp szervezıdés a hallórendszer valamennyi szintjén megjelenik. További jellegzetesség, hogy a felszálló ingerületek mellett csaknem minden szint az alatta lévıkhöz leszálló ingerületeket is küld, így az összeköttetések reciprok jellegőek. A különbözı rendő kölcsönös specifikus és asszociációs összeköttetések az általános hálózat egyes szintjein elhelyezkedı neuronokkal változatos, helyi moduláló köröket hoznak létre, amelyek megismerése elısegíti az agykéregbe jutó ingerületi minta kialakulásának megértését.

Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretnék köszönetet mondani Dr. Réthelyi Miklós Profeszor Úrnak, a Semmelweis Egyetem I. sz. Anatómiai, Szövet- és Fejlıdéstani Intézete igazgatójának, hogy lehetıvé tette számomra, hogy szakdolgozatomat Intézetében készíthessem el. Köszönöm Dr. Kiss Árpád egyetemi docensnek, témavezetımnek, konzulensemnek az elmúlt négy év tudományos munkájához és a szakdolgozatom megírásához nyújtott fáradhatatlan segítséget. Szintén köszönet illeti a Kísérletes Neurohisztológiai Laboratórium vezetıjét, Dr. Majorossy Kálmán Professzor Urat, és laborunk valamennyi dolgozóját, Horváthné Erzsikét, Szerencsés Juditot és Bede Anitát többéves segítségükért. És végül, de nem utolsó sorban köszönettel tartozom diákkörös társaimnak: Zaránd Attilának, Lang Tamásnak és George Rossidesnek a kiváló csapatmunkáért. 42

Irodalomjegyzék Aschoff, A. és J. Ostwald (1987) Different origins of cochlear efferents in some bat species, rats, and guinea pigs. J. Comp. Neurol. 264:56-72. Adams, J.C. (1979) Ascending projections to the inferior colliculus. J. Comp. Neurol. 183:519-538. Arnesen, A.R. és K.K. Osen (1978) The cochlear nerve in the cat: topography, cochleotopy, and fiber spectrum. J. Comp. Neurol. 178:661-678. Aitkin, L.M., D.J. Anderson és J.F. Brugge (1970) Tonotopic organization and discharge charasterictics of single neurons in nuclei of the lateral lemniscus of the cat. J. Neurophysiol. 33:421-440. Bajo, V.M., M.A. Merchán, D.E. López és E.M. Rouiller (1993) Neuronal morphology and efferent projections of the dorsal nucleus of the lateral lemniscus in the rat. J. Comp. Neurol. 334:241-262. Caicedo, A. és H. Herbert (1993) Topography of descending projections from the inferior colliculus to auditory brainstem nuclei in the rat. J. Comp. Neurol. 328:377-392. Campos M.L., C. De Cabo, W. Wisden, J.M. Juiz és D. Merlo (2001) Expression of GABAA receptor subunits in rat brainstem auditory pathways: cochlear nuclei, superior olivary complex and nucleus of the lateral lemniscus. Neurosci. 102:625-638. Glendenning K.K., J.K. Brunso-Bechtold, G.C. Thompson és R.B. Masterson (1981) Ascending auditory afferents to the nuclei of the lateral lemniscus. J. Comp. Neurol. 197:673-703. Glendenning K.K., B.N. Baker, K.A. Hutson és R.B.Masterson (1992) Acouctic chiasm V: Inhibition and excitation in the ipsilateral and contralateral projections of OSL. J. Comp. Neurol. 319:100-122.

43

Henkel, C.K. (1983) Evidence of sub-collicular auditory projections to the medial geniculate nucleus in the cat: An autoradiographic and horseradish peroxidase study. Brain Res. 259:21-30. Henkel C.K. és K.M. Spangler (1983) Organization of the efferent projections of the medial olivary nucleus in the cat as revealed by HRP and autoradiographic tracing methods. J. Comp. Neurol. 221:416-428. Horváth M., K.S. Kraus és R.B. Illing (2000) Olivocochlear neurons sending axon collaterals into the ventral cochlear nucleus of the rat. J. Comp. Neurol. 422:95-105. Hutson, K.A., K.K. Glendenning és R.B. Masterson (1991) Acoustic chiasm IV: Eight midbrain decussations of the auditory system in the cat. J. Comp. Neurol. 312:105-131. Kelly J.B., A. Liscum, B. van Adel és M. Ito (1998) Projections from the superior olive and lateral lemniscus to tonotopic regions of the rat’s inferior colliculus. Hear Res. 116:43-54. Kiss Á. és Majorossy K. (1994) Convergence of topographic projections to the inferior colliculus from the auditory subcollicular nuclei. Acta Biol. Hung. 45:347-359. Kudo, M. (1981) Projections of the nuclei of the lateral lemniscus in the cat: An autoradiographic study. Brain Res. 221:57-69. Merchán M.A. és P. Barbel (1996) Anatomy of the ventral nucleus of the lateral lemniscus in rats: a nucleus with a concentric laminar organization. J. Comp. Neurol. 372:245-263. Moore, J.K. és R.Y. Moore (1987) Glutamic acid decarboxylase-like immunoreactivity in brainstem auditory nuclei of the rat. J. Comp. Neurol. 260: 157-174. Mulders W.H. és D. Robertson (2001) Origin of the noradrenergic innervation of the superior olivary complex in the rat. J. Chem. Neuroanat. 21:313-322.

44

Osen K.K. (1972) Projection of the cochlear nuclei on the inferior colliculus in the cat. J. Comp. Neurol. 144:355-372. Osen K.K. (1969) Cytoarchitecture of the cochlear nuclei in the cat. J. Comp. Neurol. 136:453-484. Riquelme R., E. Saldana, K.K. Osen, O.P. Ottersen és M.A. Merchán (2001) Colocalization of GABA and glycine in the ventral nucleus of the lateral lemniscus in rat: an in situ hybridization and semiquantitative immunocytochemical study. J. Comp. Neurol. 432:409-424. Rockel A.J. és E.G. Jones (1973) The neuronal organization of the inferior colliculus of the adult the cat. I. The central nucleus. J. Comp. Neurol. 147:11-60. Thompson A.M. és G.C. Thompson (1993) Relationship of descending inferior colliculus projections to olivocochlear neurons. J. Comp. Neurol. 335:402-412. Whitley, J.M. és C.K. Henkel (1984) Topographical organization of the inferior collicular projection and other connectioons of the ventral nucleus of the lateral lemniscus in the cat. J. Comp. Neurol. 229:257-270. White, J.S.és W.B. Warr (1983) The dual origins of the olivocochlear bundle in the albino rat. J. Comp. Neurol. 219:203-214. Zhao, Min és Shu Hui Wu (2001) Morphology and physiology of neurons in the ventral nucleus of the lateral lemniscus in rat brain slices. J. Comp. Neurol. 433:255-271.

Szakdolgozatom megírásához felhasználtam a különbözı konfernciákra készített posztereink, valamint TDK elıadásaink anyagát is.

1. Kiss Árpád, Zaránd Attila, Kozsurek Márk és Majorossy Kálmán The arborization of afferent terminals in the brainstem auditory nuclei Magyar Idegtudományi Társaság VI. Konferenciája, Harkány, 1999.

45

2. Kiss Árpád, Zaránd Attila, Kozsurek Márk és Majorossy Kálmán Afferens axonterminalisok eloszlása a lemniscus lateralis dorsalis magjában Magyar Anatómus Kongresszus, Budapest, 1999. 3. Kiss Árpád, Zaránd Attila, Kozsurek Márk és Majorossy Kálmán Topographical organization of projections in brainstem auditory nuclei Magyar Idegtudományi Társaság VII. Konferenciája, Budapest, 2000. 4. Zaránd Attila és Kozsurek Márk A lemniscus lateralis magok sejttípusainak és rostösszeköttetéseinek vizsgálata antero- és retrograd axontranszport módszerrel TDK Konferncia, 2000. (II. díj) 5. Kiss Árpád, Kozsurek Márk, Lang Tamás és Majorossy Kálmán Descending fibers in the brainstem auditory pathway Magyar Idegtudományi Társaság VIII. Konferenciája, Szeged, 2001. 6. Kozsurek Márk és Lang Tamás A hallópálya agytörzsi szakaszának leszálló összeköttetései TDK Konferencia, 2001. (rektori dícséret) 7. Kiss Árpád, Kozsurek Márk, Lang Tamás és Majorossy Kálmán A hallópálya agytörzsi szakaszának reciprok összeköttetései Magyar Anatómus Kongresszus, Debrecen, 2001.

46

Függelék HF HF LF

LF

1. ábra A cochlearis magcsoport sagittalis irányú metszete (Osen nyomán) (m.l.: molecularis réteg, gr.c.l.: szemcsesejtes réteg, co.f.: cochlearis eredető primer afferensek, a.b.: felszálló cochlearis ágak, d.b.: leszálló cochlearis ágak, LF: alacsony frekvenciák, HF: magas frekvenciák, csíkozva a ventralis és dorsalis cochlearis mag centralis része) HF

LF

HF

LF

2. ábra A cochlearis idegrostok lefutása és tonotópiás elrendezıdése (Osen nyomán) (LF: alacsony frekvenciák, HF: magas hangfrekvenciák, CNR: cochlearis ideggyök)

47

NCCI

NLLD

NC OSL hangforrás

OSM

3. ábra Az OSL bilateralis projekciója (Kék színnel jelölve az excitatoricus projektív összeköttetések; pirossal a hangforrás oldali OSL ipsilateralis inhibitoros efferensei; sárgával az OSL által gátolt, OSM eredető excitatoricus projekció; zölddel az NLLD-bıl származó és ugyancsak az OSL által gátolt inhibitoros kapcsolatok)

48

4. ábra Az OSC projektív összeköttetései patkányban (Kelly és mtsai nyomán) (telt körök: HRP beadási hely az NCCI-ben, valamint a retrograd úton jelölt sejtek, üres karikák: Fluorogold beadás, valamint a jelölt sejtek, SPN: superior paraolivaris nucleus)

5. ábra Az NLLV tonotópiás szervezıdésének Merchán és Berbel szerinti helikoid modellje (a szalag egy adott karakterisztikus frekvenciához tartozó fibrodendriticus laminát jelképez)

49

6. ábra A lemniscus lateralis magjainak tonotópiás szervezıdése Merchán és Berbel szerint (LF: alacsony frekvenciák, HF: magas frekvenciák, pontozva a retrograd úton jelölt sejtek lokalizációja)

7. ábra A colliculus inferior lemezes szerkezetének térbeli modellje, valamint a fibrodendriticus laminák helyzete a coronalis síkban készült metszeten (Rockel és Jones után)

50

3. 2. 1.

8. ábra A cochlearis magok, valamint az oliva superior colplexum vetülete a colliculus inferior centralis magjában (1.: NCVA; 2.: NCVP; 3.: NCD)

9. ábra BDA beadás az NC-be, HRP injekció az azonos oldali NCCI-be (kékkel az NC-bıl felszálló, BDA-val jelölt rostok; zölddel az NLLD-bıl az NCCI-be futó HRP-s rost és eredısejtje; pirossal az NCCI-bıl leszálló, feltehetıen gátló hatású rost és somája)

51

10. ábra A colliculus inferior felszálló afferenseinek eredı helyei az NCCI-be adott HRP injekciót követıen

52

11. ábra A hallópálya agytörzsi szakaszának reciprok összeköttetései (kék színnel jelölve az NCCI-be felszálló rostok és eredısejtjeik, pirossal az NCCI-bıl leszálló, feltehetıen gátló hatású rostok)

53

1. kép OSM-ben NC eredető rostok

2. kép OSL-ben NC eredető rostok

54

3. kép NLLD-ben NC eredető rostok

4. kép BDA-val jelölt, NC-bıl származó rostok az ellenoldali NCCI területén

55

5. kép OSM-ben NC felıl jelölt terminalis

6. kép OSL-ben NC felıl jelölt terminalis

56

7. kép NLLD-ben NC felıl jelölt terminalis

8. kép NCCI-ben az ellenoldali NC felıl jelölt terminalis 57

9. kép NCCI-ben OSM felıl felszálló rostok

10. kép NCCI -ben OSM felıl jelölt terminalis

58

11. kép Az NLLD-ben az azonos oldali NCCI felıl HRP-vel jelölt multipolaris és fusiform sejtek

12. kép Az NLLV-ben az azonos oldali NCCI felıl tormaperoxidázzal jelölt sejtek

59

13. kép Az ellenoldali NLLD-ben csak a multipolaris sejtek jelölıdnek az NCCI felıl. A multipolaris sejtek környezetében az azonos oldali NCCI-bıl leszálló, BDA-val jelölt rostok láthatók

14. kép BDA beadási hely macskában az OSM-nek megfelelıen

60

15. kép NLLD-ben az OSM felıl felszálló, BDA-val jelölt rostok

16. kép Az NLLD-ben az OSM felıl érkezı jelölt terminalisok perifériás dendritekkel és dendriticus prutrúziókkal létesítenek szinaptikus kapcsolatot

61

17. kép Beadási helyek patkány colliculus inferiorjaiban

18. kép NLLD-ben NCCI felıl jelölt rostok

62

19. kép NLLV-ben NCCI felıl leszálló, BDA-val jelölt rostok

20. kép OSM-ben NCCI felıl leszálló rostok

63

21. kép POVM-ben NCCI felıl leszálló, BDA-val jelölt rostok

22. kép POVL-ben NCCI-bıl leszálló jelölt rostok

64

23. kép Ellenoldali POVM-ben NCCI felıl leszálló jelölt rostok

24. kép Ellenoldali POVL-ben NCCI felıl leszálló, BDA-val jelölt rostok

65

25. kép NCV-ben NCCI-bıl leszálló rostok

26. kép NCD-ben NCCI-bıl leszálló rostok

66