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Untersuchungen zur spektralen Empfindlichkeit von Aplysia californica mit elektrophysiologischen und optischen Methoden

Erstmals wurde in einem Gastropodeauge eine Empfindlichkeit gegenüber UV-Licht festgestellt. Die spektrale Empfindlichkeit von Aplysia californica wurde durch elektrophysiologische Aufnahmen am optischen Nerv ermittelt, und bei 390 und 370 nm wurden Empfindlichkeitsmaxima gefunden. Die relativen Empfindlichkeiten lagen bei 79 % und 74,3 %, verglichen mit der Empfindlichkeit bei 500 nm. Da in Vorexperimenten auch im Auge von Helix pomatia eine UV-Empfindlichkeit gefunden wurde, wird die Möglichkeit diskutiert, daß viele Gastropodenarten in der Lage sein könnten, UV zu rezipieren. Phototaxisexperimente deckten auf, daß vier von elf Aplysia positive Phototaxis gegenüber grünem Licht zeigten, während zwei andere Schnecken negativ auf UV-Licht reagierten. Resultate von verschiedenen durchgeführten Bleichexperimenten sind widersprüchlich in ihrer Relevanz für den Aufbau der Retina von Aplysia; die wahrscheinlichste Deutung ist, daß nur ein Typ von Rezeptorzellen in der Retina existiert, der ein VIS- und ein UV-Rhodopsin trägt. Intrazelluläre Aufnahmen an Zellen des Cerebralganglions deckten auf, daß die meisten aktivierten Zellen sowohl auf VIS- als auch auf UV-Stimulation des Auges reagieren. Drei Zellen von elf untersuchten reagierten jedoch nur auf VIS-Stimulation. Antworten wurden in sieben von dreizehn untersuchten Clustern des Cerebralganglions gefunden. Dieses Ergebnis spricht gegen die Idee eines zentralisierten optischen Ganglions. Eine Vielzahl von Experimenten mit spannungsabhängigen Farbstoffen (VSD) wurde an der Hypophyse von Xenopus laevis, den Nerven der Schnecke Lymnea stagnalis und dem Atrium von Xenopus durchgeführt, um die Eignung selbst hergestellter Meßgeräte und -bauteile zu demonstrieren, die Eigenschaften der unterschiedlichen Farbstoffe zu testen und das Potential einer Echtzeit-Ratiometrie für die Unterdrückung von Bewegungsartefakten auszuloten. VSD-Experimente am Cerebralganglion von Aplysia nach Anregung des optischen Nervs stützten die Ergebnisse über das Nichtvorhandsein eines zentralisierten optischen Ganglions, die in den bereits beschriebenen Mikroelektrodemessungen gewonnen werden. VSD-Experimente am Cerebralganglion nach Lichtstimulation des Auges lieferten nur unbefriedigende Resultate aufgrund hohen Rauschens und Schwingungsartefakten; vergleichbare Experimente nach Stimulation des Auges mit grünem Licht und UV-Licht konnten nicht vollendet werden. Der Zusammenbau eines 61-Photodiodenarrays wird beschrieben, und sein Gebrauch am Augenstiel der Felsengarnele Palaemon elegans wird demonstriert. A sensitivity to ultraviolet light was detected in a gastropod eye for the first time. The spectral sensitivity of Aplysia californica was determined by optic nerve recordings, and sensitivity maxima were found at 390 and 370 nm. Compared to 500 nm, the relative sensitivities were 79 % and 74.3 %. As in preliminary experiments, a UV sensitivity in the eye of the Helix pomatia has been found, the option is discussed that even more gastropod species might be capable of recepting UV light. Phototaxis experiments did reveal that four out of eleven Aplysia snails demonstrated positive phototaxis on green light whereas two other snails responded negatively on UV light. Results of a variety of bleaching experiments are contradictive as far as their meaning on the composition of the Aplysia retina is concerned; the most probable interpretation is that only one cell type exists in the retina bearing both a VIS- and a UV rhodopsin. Intracellular recordings of cerebral ganglion cells reveal that most activated cells respond both on VIS- and UV stimuli of the eye. Three cells out of eleven were responded on VIS stimuli only. Responses were found in seven out of thirteen investigated clusters, thus discarding the idea of a centralized optic ganglion. A variety of voltage sensitive dye (VSD) experiments was carried out on the Xenopus laevis hypophysis, nerves of the snail Lymnea stagnalis and the Xenopus atrium to demonstrate the use of custom made components, evaluate the properties of different dyes and explore the potential of a real-time ratiometric approach for movement artifact cancellation. VSD experiments of the Aplysia cerebral ganglion upon stimulation of the optic nerve support the findings made in the microelectrode approach about the non-existence of a centralized optic ganglion. VSD experiments of the Aplysia cerebral ganglion upon light stimulation of the eye delivered only unsatisfying results due to high noise and vibrational artifacts; comparative experiments on the activation patterns evoked by green and UV stimuli could not be accomplished. The assembly of a 61 photodiode array is described, and its use on the eyestalk of the rock shrimp Palaemon elegans is demonstrated.

Titel: Untersuchungen zur spektralen Empfindlichkeit von Aplysia californica mit elektrophysiologischen und optischen Methoden
Verfasser: Storz, Ulrich GND
Gutachter: Paul, Rüdiger J.
Organisation: FB 13: Biologie
Dokumenttyp: Dissertation/Habilitation
Medientyp: Text
Erscheinungsdatum: 2002
Publikation in MIAMI: 20.08.2002
Datum der letzten Änderung: 10.12.2015
Schlagwörter: aplysia; spectral sensitivity; voltage sensitive dye; optic nerve; photodiode array; cerebral ganglion
Fachgebiete: Biowissenschaften; Biologie
Sprache: Deutsch
Format: PDF-Dokument
URN: urn:nbn:de:hbz:6-85659550665
Permalink: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:6-85659550665
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