Systematic Zoology
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2011_muc_teleost_brain

3D-histology and microanatomy of the teleost brain - a new approach of an interactive digital atlas.

4. Graduiertenforum der Fachgruppe Morphologie der DZG, abstracts: 38

Authors/Editors: Wullimann M
Heß M
Publication Date: 2011
Type of Publication: Congress Contributions and Posters

2011_Poster_max_marc Um zu verstehen, wie Fische visuelle Informationen zentralnervös verarbeiten, ist ein erster Schritt die Darstellung der Histologie und 3D-Mikroanatomie des Gehirns. Wir haben zwei Vertreter der Clupeiformes untersucht, die sich in der Spezialisierung ihres Sehsystems unterscheiden: die Europäische Sardelle (Engraulis encrasicolus), deren Retinastruktur auf Polarisationskontrastsehen hinweist und die Europäische Sardine (Sardina pilchardus), als nahen Verwandten mit Farbkontrastsehen.

Es wurden jeweils mehrere Gehirne präpariert, in verschiedenen Medien eingebettet und lückenlose Schnittserien erstellt. Vibratomschnitte (Agar, 50 µm) wurden fluoreszenz¬mikroskopisch untersucht (Kernregionen mit DAPI vs. Neuropile). Historesinschnitte (6 µm) dienten dem Test auf geeignete histologische Färbeprotokolle und deren Optimierung (Kernechtrot, Kresylviolett, Lichtgrün und Sudanschwarz zeigten gute Ergebnisse an jeweils unterschiedlichen Hirnstrukturen). Eponschnitte (1.5 µm) mit klassischer OsO4/Richardson-Färbung wurden am Lichtmikroskop digital fotografiert, und nach Vorbereitung der Bilddaten mit Photoshop in Amira® aligniert, segmentiert, gerendert und morphometrisch analysiert (u.a. auch mit IDL®).

Auf der Basis dieser Daten wurden interaktiv explorierbare 3D-Oberflächenmodelle (Mikroanatomie) und für S. pilchardus ein histologischer Atlas des Gehirns (ausgewählte Ebenen) erstellt. Verschiedene Regionen und Strukturen der Gehirne wurden lokalisiert und benannt: Nervus opticus NO, Telencephalon, Diencephalon, Tectum opticum TO, Cere¬bellum, Ventrikel, Blutgefäße etc.). Die 3D-Datensätze dienten auch der morphometrischen Datenerhebung (Volumina, Dickenkartierung TO, Streckenmessungen). Die Gehirne unter¬scheiden sich in der äußeren Form des TO, der Platzverteilung innerhalb eines Gehirns (z.B. Ventrikelanteile variieren), dem Chiasmatyp und dem Übergang von NO zu TO.

Die vorliegenden Datensätze bestätigen unter Einbeziehung einschlägiger Fachliteratur den Grundaufbau der am Sehvorgang beteiligter Komponenten. Relevante Unterschiede für Farb- bzw. Polarisationskontrastsehen sollen nun mittels DiI-Tracing und auf feinstruktureller Ebene gesucht werden. Dafür stellen Atlas und 3D-Modell wertvolle Bezugssysteme dar. Die 3D-Datensätze der Gehirne, mit den Möglichkeiten der freien Skalier- und Drehbarkeit und der Volumen- und Streckenmessung, eröffnen einen komplett neuen Ansatz für funktionsmorphologisch-vergleichendes Arbeiten an Fischgehirnen.

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