No description available.

Durchtrennte Axone adulter retinaler Ganglienzellen (RGZ) können in periphere Nerventransplantate (PNT) einwachsen, die als “bypass” des distalen Sehnervenstumpfes verwendet werden. Das Transplantationsmodell, bei dem der durchtrennte Sehnerv durch ein Ischiasnervsegment ersetzt wird, ist in der Regenerationsforschung ein seit Jahren fest etabliertes Verfahren. In dieser Arbeit soll der Frage nachgegangen werden, ob a) der Ersatz des Sehnervs durch ein peripheres Nervensegment RGZ über einen langen Zeitraum hinweg morphologisch und funktionell stabilisiert, ob b) Unterschiede der Stabilisierung in Abhängigkeit von der Hirnregion, mit der das PNT in Kontakt tritt, zu beobachten sind und c) inwieweit regenerierende RGZ dadurch selbst peripher-nervöse Eigenschaften annehmen. Der Sehnerv adulter Ratten wurde zunächst komplett intraorbital durchtrennt. Der okuläre Stumpf wurde über ein autologes Ischiasnervsegment mit verschiedenen visuellen Zentren (Kortex, Mittelhirn) oder mit Fremdzielgebieten (z. B. Muskel) verbunden. Weitere Kontrollgruppen bestanden in der Quetschung des Sehnervs, der Durchtrennung ohne Transplantation und der Transplantation mit blind endendem Transplantat. Die Netzhautintegrität wurde pupillometrisch und elektroretinographisch regelmäßig überprüft, um eine eventuelle, funktionelle Wiederherstellung der visuellen Bahn zu erfassen. Nach einem, sechs und neun Monaten wurden die regenerierenden bzw. axotomierten oder gequetschten RGZ mit 4-(4-(didecylamino)styryl)-N-methylpyridinium (4-Di-10-ASP) retrograd markiert und morphometrisch quantifiziert (Fluoreszenz-, Konfokal- und Elektronenmikroskopie sowie Differentialinterferenzkontrast). Zusätzlich wurden immunhistochemische und anterograde Markierungsuntersuchungen durchgeführt. Regenerierende Ganglienzellen bleiben bis neun Monate nach der Transplantation am Nervus opticus stabil. Es gibt quantitative sowie morphometrisch erfassbare Unterschiede zwischen den experimentellen Gruppen und den Kontrollen, wobei die wieder verbundenen Ganglienzellen morphologisch am besten zu klassifizieren sind. Quantitativ zeigen die Retinae mit gequetschtem Sehnerv nach sechs Monaten die höchste Überlebensrate der RGZ. Die Effektivität dieses Verfahrens als Modell der zentralen Nervenläsion darf in Folge dieser Ergebnisse in Frage gestellt werden. Nach neun Monaten sind in den Retinae mit Rekonnektion zum Mittelhirn die meisten Ganglienzellen vorhanden. Elektrophysiologisch zeigen die Augen mit Verbindung zum Muskelgewebe die besten funktionellen Ergebnisse. Schlussfolgernd zeigt sich, dass adulte RGZ der Ratte über ein peripher-nervöses Transplantat, welches mit visuellen Zentren in Verbindung steht, über lange Zeit stabilisiert werden können.

No description available.

Correct layering (lamination) of neurons in the central nervous system (CNS) is critical for the tissue functionality. Neuronal lamination is established during development, when the majority of neurons have to move from their birthplace to the appropriate layer, where they function. Therefore, to grasp the logic of CNS development, it is essential to understand the kinetics and modes of the variety of neuronal translocation events. Most of our knowledge about neuronal translocation has been gained using fixed tissue or ex vivo imaging, which is not ideal for such a dynamic process heavily dependent on the surrounding environment. To avoid these limitations, I combined translucent zebrafish embryos with light sheet fluorescence microscopy, which together enabled gentle in toto imaging of neuronal translocation. I studied the translocation of retinal ganglion cells (RGCs) across the developing zebrafish retina. RGCs are the first neurons that differentiate in the vertebrate retina and are born in a proliferative zone at the retinal apical side. From here, they move basally, spanning the complete apico-basal length of the tissue. They are destined to occupy the most basal layer, where their axons form the optic nerve. Although it was described that RGCs move their soma while being attached to both apical and basal sides of the retina, the kinetics and cell biological mechanisms of somal translocation remained unknown. Extracting single cell behavior of RGCs from high-resolution movies of their translocation allowed for quantitative analysis of RGC movement. I revealed that RGCs cross the retina in less than two hours in a directionally persistent manner. The movement of RGC soma is a cell autonomously generated process, which requires intact microtubules and actin-dependent basal attachment of cells for speed and efficiency. Unexpectedly, interference with somal translocation leads to a shift towards a multipolar migratory mode, previously not observed for RGCs, in which they temporarily lose both apical and basal attachment and apico-basal polarity. The multipolar mode is overall slower and less directionally persistent, but still allows RGCs to reach the basal retina. However, when RGC translocation is inhibited completely, they differentiate ectopically in the center of the retina, which in turn triggers the formation of ectopic layers of later born neurons. These results highlight the importance of establishing the basal layer of ganglion cells for ensuing retinal lamination. Overall, I generated important advances in the understanding of neuronal translocation and lamination, which might be relevant for other parts of the CNS.

Correct layering (lamination) of neurons in the central nervous system (CNS) is critical for the tissue functionality. Neuronal lamination is established during development, when the majority of neurons have to move from their birthplace to the appropriate layer, where they function. Therefore, to grasp the logic of CNS development, it is essential to understand the kinetics and modes of the variety of neuronal translocation events. Most of our knowledge about neuronal translocation has been gained using fixed tissue or ex vivo imaging, which is not ideal for such a dynamic process heavily dependent on the surrounding environment. To avoid these limitations, I combined translucent zebrafish embryos with light sheet fluorescence microscopy, which together enabled gentle in toto imaging of neuronal translocation. I studied the translocation of retinal ganglion cells (RGCs) across the developing zebrafish retina. RGCs are the first neurons that differentiate in the vertebrate retina and are born in a proliferative zone at the retinal apical side. From here, they move basally, spanning the complete apico-basal length of the tissue. They are destined to occupy the most basal layer, where their axons form the optic nerve. Although it was described that RGCs move their soma while being attached to both apical and basal sides of the retina, the kinetics and cell biological mechanisms of somal translocation remained unknown. Extracting single cell behavior of RGCs from high-resolution movies of their translocation allowed for quantitative analysis of RGC movement. I revealed that RGCs cross the retina in less than two hours in a directionally persistent manner. The movement of RGC soma is a cell autonomously generated process, which requires intact microtubules and actin-dependent basal attachment of cells for speed and efficiency. Unexpectedly, interference with somal translocation leads to a shift towards a multipolar migratory mode, previously not observed for RGCs, in which they temporarily lose both apical and basal attachment and apico-basal polarity. The multipolar mode is overall slower and less directionally persistent, but still allows RGCs to reach the basal retina. However, when RGC translocation is inhibited completely, they differentiate ectopically in the center of the retina, which in turn triggers the formation of ectopic layers of later born neurons. These results highlight the importance of establishing the basal layer of ganglion cells for ensuing retinal lamination. Overall, I generated important advances in the understanding of neuronal translocation and lamination, which might be relevant for other parts of the CNS.

Durchtrennte Axone adulter retinaler Ganglienzellen (RGZ) können in periphere Nerventransplantate (PNT) einwachsen, die als “bypass” des distalen Sehnervenstumpfes verwendet werden. Das Transplantationsmodell, bei dem der durchtrennte Sehnerv durch ein Ischiasnervsegment ersetzt wird, ist in der Regenerationsforschung ein seit Jahren fest etabliertes Verfahren. In dieser Arbeit soll der Frage nachgegangen werden, ob a) der Ersatz des Sehnervs durch ein peripheres Nervensegment RGZ über einen langen Zeitraum hinweg morphologisch und funktionell stabilisiert, ob b) Unterschiede der Stabilisierung in Abhängigkeit von der Hirnregion, mit der das PNT in Kontakt tritt, zu beobachten sind und c) inwieweit regenerierende RGZ dadurch selbst peripher-nervöse Eigenschaften annehmen. Der Sehnerv adulter Ratten wurde zunächst komplett intraorbital durchtrennt. Der okuläre Stumpf wurde über ein autologes Ischiasnervsegment mit verschiedenen visuellen Zentren (Kortex, Mittelhirn) oder mit Fremdzielgebieten (z. B. Muskel) verbunden. Weitere Kontrollgruppen bestanden in der Quetschung des Sehnervs, der Durchtrennung ohne Transplantation und der Transplantation mit blind endendem Transplantat. Die Netzhautintegrität wurde pupillometrisch und elektroretinographisch regelmäßig überprüft, um eine eventuelle, funktionelle Wiederherstellung der visuellen Bahn zu erfassen. Nach einem, sechs und neun Monaten wurden die regenerierenden bzw. axotomierten oder gequetschten RGZ mit 4-(4-(didecylamino)styryl)-N-methylpyridinium (4-Di-10-ASP) retrograd markiert und morphometrisch quantifiziert (Fluoreszenz-, Konfokal- und Elektronenmikroskopie sowie Differentialinterferenzkontrast). Zusätzlich wurden immunhistochemische und anterograde Markierungsuntersuchungen durchgeführt. Regenerierende Ganglienzellen bleiben bis neun Monate nach der Transplantation am Nervus opticus stabil. Es gibt quantitative sowie morphometrisch erfassbare Unterschiede zwischen den experimentellen Gruppen und den Kontrollen, wobei die wieder verbundenen Ganglienzellen morphologisch am besten zu klassifizieren sind. Quantitativ zeigen die Retinae mit gequetschtem Sehnerv nach sechs Monaten die höchste Überlebensrate der RGZ. Die Effektivität dieses Verfahrens als Modell der zentralen Nervenläsion darf in Folge dieser Ergebnisse in Frage gestellt werden. Nach neun Monaten sind in den Retinae mit Rekonnektion zum Mittelhirn die meisten Ganglienzellen vorhanden. Elektrophysiologisch zeigen die Augen mit Verbindung zum Muskelgewebe die besten funktionellen Ergebnisse. Schlussfolgernd zeigt sich, dass adulte RGZ der Ratte über ein peripher-nervöses Transplantat, welches mit visuellen Zentren in Verbindung steht, über lange Zeit stabilisiert werden können.

Purpose: To review the roles of the different vascular beds nourishing the inner retina [retinal ganglion cells (RGCs)] during normal development of the human eye, using our own tissue specimens to support our conclusions. Methods: An extensive search of the appropriate literature included PubMed, Google scholar, and numerous available textbooks. In addition, choroidal and retinal NADPH-diaphorase stained whole mount preparations were investigated. Results: The first critical interaction between vascular bed and RGC formation occurs in the sixth to eighth month of gestation leading to a massive reduction of RGCs mainly in the peripheral retina. The first 3 years of age are characterized by an intense growth of the eyeball to near adult size. In the adult eye, the influence of the choroid on inner retinal nutrition was determined by examining the peripheral retinal watershed zones in more detail. Conclusion: This delicately balanced situation of RGC nutrition is described in the different regions of the eye, and a new graphic presentation is introduced to combine morphological measurements and clinical visual field data.

Purpose: To review the roles of the different vascular beds nourishing the inner retina [retinal ganglion cells (RGCs)] during normal development of the human eye, using our own tissue specimens to support our conclusions. Methods: An extensive search of the appropriate literature included PubMed, Google scholar, and numerous available textbooks. In addition, choroidal and retinal NADPH-diaphorase stained whole mount preparations were investigated. Results: The first critical interaction between vascular bed and RGC formation occurs in the sixth to eighth month of gestation leading to a massive reduction of RGCs mainly in the peripheral retina. The first 3 years of age are characterized by an intense growth of the eyeball to near adult size. In the adult eye, the influence of the choroid on inner retinal nutrition was determined by examining the peripheral retinal watershed zones in more detail. Conclusion: This delicately balanced situation of RGC nutrition is described in the different regions of the eye, and a new graphic presentation is introduced to combine morphological measurements and clinical visual field data.