Sinnes- und Nervenphysiologie
Reinhold Necker
Prof. Dr. Reinhold Necker
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TopProjekte:

  • Das lumbosacrale Rückenmark als Gleichgewichtsorgan
  • Spinocerebelläre Systeme
  • Somatosensomotorik
Die Untersuchungen an der Taube beschäftigen sich insbesondere mit sensorischen  und motorischen Besonderheiten, die sich aus den eigentümlichen Fortbewegungsweisen der Vögel ergeben. Vögel bedienen sich zweier verschiedener Arten der Fortbewegung. Durch Umwandlung der Vorderextremitäten in Flügel sind sie überwiegend (Ausnahme: Laufvögel wie Emu und Strauß) in der Lage, sich fliegend im Luftraum zu bewegen.


Abb.1: Unser Untersuchungsobjekt: die Taube

Alle Vögel bewegen sich auf der Erde bipedal, d.h. sie laufen auf den beiden Hinterextremitäten, ähnlich wie der Mensch. Im Unterschied zum Menschen ist der Körper des Vogels aber horizontal ausgerichtet (Abb. 1). Dies stellt besonders hohe Anforderungen an das Halten des Gleichgewichts beim Gehen oder beim Sitzen auf Ästen oder Stangen.

Während in früheren Untersuchungen somatosensomotorische Besonderheiten hinsichtlich des Vogelfluges (Funktion von Sensoren im Gefieder) im Mittelpunkt des Interesses standen, liegt der Schwerpunkt der gegenwärtigen Forschungen in der Aufklärung der Gleichgewichtsregulation beim bipedalen Gehen.

Vögel zeigen eine ganze Reihe von anatomischen Besonderheiten im Beckenbereich, die im Zusammenhang mit der bipedalen Fortbewegungsweise zu sehen sind.

Schema des lumbosacralen Rückenmarks
Abb. 2: Schema des lumbosacralen Rückenmarks

Einmal sind Beckenknochen und die Wirbel des lumbosacralen Bereichs zum Synsacrum verschmolzen, das als stabiles Widerlager für die Beine dient. Der Wirbelkanal zeigt hier eine starke Erweiterung, die durch einen in das Rückenmark eingelagerten Glykogenkörper bedingt ist (s. Abb. 2). Außerdem konnten wir feststellen daß sich in diesem Bereich Knochenbögen befinden, die den Bogengängen im Innenohr ähneln. Weitere Besonderheiten betreffen das Rückenmark selbst: es finden sich große Liquorräume, die das Rückenmark umgeben, sowie Neurone in seitlichen Auslappungen des Rückenmarks (akzessorische Loben, AL s. Abb. 2). Verhaltensexperimente haben gezeigt, daß Störungen des Systems ohne Verletzung des Rückenmarks die Gleichgewichtshaltung am Boden, nicht aber in der Luft, stark beeinträchtigen. Daraus, und aus der Analyse der anatomischen Besonderheiten wurde folgende Hypothese abgeleitet.
 

Abb. 3: Verschaltung der Loben-Neurone
Drehbewegungen der Taube wirken über die Trägheit des Liquors auf die akzessorischen Loben. In den Loben befinden sich Neurone, die diesen mechanischen Reiz registrieren und an die motorischen Zentren zur Korrektur der Kippbewegung weitergeben. Die Verschaltungen zum motorischen System sind gegeben (s. Abb. 3) Insgesamt unterstützen alle bisherigen Ergebnisse die Hypothese von der Funktion der Besonderheiten im lumbosacralen Bereich als ein zusätzliches Gleichgewichtsorgan - neben dem Labyrinth -, das für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts beim Gehen und Sitzen zuständig ist. 

Laufende Untersuchungen beschäftigen sich mit der Ultrastruktur der akzessorischen Loben (Elektronenmikroskopie), mit der Analyse des beteiligten neuronalen Netzwerkes (neuroanatomische Tracertechnik, immunhistochemischer Nachweis von Transmittern und Neuropeptiden sowie Elektrophysiologie der Neurone). Untersuchungen über die Rolle des Cerebellums sowie Verhaltensstudien sollen weitere Aufschlüsse über die Funktion geben.



 

TopMethoden:

  • Neuroanatomische Tracertechnik
  • Histochemie/Immmunhistochemie
  • Elektronenmikroskopie
  • Elektrophysiologie
  • Verhaltensphysiologie


 

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TopPublikationen:

Necker, R.: Sensorimotor aspects of flight control in birds:specializations in the spinal cord. Eur. J. Morphol. 32 207-211 (1994)

Rehkämper, G., Necker, R., and Nevo, E.: Functional anatomy of the thalamus in the blind mole rat Spalax ehrenbergi: an architectonic and electrophysiologically controlled tracing study. J. Comp. Neurol. 347, 570-584 (1994)

Günther, S. and Necker, R.: Spinal distribution and brainstem projection of lamina I neurons in the pigeon. Neurosci. Letters 186, 111-114 (1995)

Ohmori, Y. and Necker, R.: Central projections of primary afferents from the interosseous nerve in the pigeon. Brain Res. Bulletin 38, 269-274 (1995)

Reinke, H. and R. Necker: Coding of vibration by neurones of the dorsal column nuclei in the pigeon. J. Comp. Physiol. A 179, 263-276 (1996)

Schneider, A. and R. Necker: Electrophysiological investigations of the somatosensory thalamus of the pigeon. Exp Brain Res 109, 377-383 (1996)

Mann, M.D., Rehkämper, G., Reinke, H., Frahm, H.D., Necker, R. and Nevo, E.: Size of somatosensory cortex and of somatosensory thalamic nuclei of the naturally blind mole rat, Spalax ehrenbergi. J. Brain Res. 38, 47-59 (1997)

Necker, R.: Projections of the marginal nuclei in the spinal cord of the pigeon. J. Comp. Neurol. 377, 95-104 (1997)

Necker, R. and Neumann, V.: Response characteristics of cerebellar nuclear cells in the pigeon. NeuroReport 8, 1485-1488 (1997)

Schulte, M. and Necker, R.: Processing of spinal somatosensory information in anterior and posterior cerebellum of the pigeon. J Comp Physiol A, 183, 111-120 (1998)

Necker, R.: Specializations in the lumbosacral spinal cord of birds: morphological and behavioural evidence for a sense of equilibrium. Eur J Morphol 37, 211-214 (1999)

Necker R. and J. Rosenberg: Fiber composition of the interosseous nerve of the pigeon. J Anat 194, 525-530 (1999)

Necker, R.: The somatosensory system. In: Sturkies Avian Physiology (ed. CG Whittow). Academic Press, New York, 2000, pp 57-69

Necker, R.: The avian ear and hearing. In: Sturkies Avian Physiology (ed. CG Whittow). Academic Press, New York, 2000, pp 21-38

Necker, R.: Functional anatomy of the spinal cord. In: Sturkies Avian Physiology (ed. CG Whittow). Academic Press, New York, 2000, pp 71-81

Necker R, Janßen A and Beissenhirtz T: Behavioral evidence of the role of lumbosacral anatomical specializations in pigeons in maintaining equilibrium during terrestrial locomotion. J Comp Physiol A, 186, 409-412 (2000)

Galhardo V, Lima D and Necker R: Spinomedullary pathways in the pigeon (Columba livia): differential involvement of lamina I cells. J Comp Neurol 423, 631-645 (2000)

Rosenberg J and Necker R: Fine structural evidence of mechanoreception in spinal accessory lobes of pigeons. Neuroscience Letters 285, 13-16 (2000)

Necker R: Spinocerebellar projections in the pigeon with special reference to the neck region of the body. J Comp Neurol 429, 403-418 (2001)

Milinski T and Necker R: Histochemical and immunocytochemical investigations of the marginal nuclei in the spinal cord of pigeons (Columba livia). Brain Res Bull 56, 15-21 (2001)

Necker R: Mechanosensitivity of spinal accessory lobe neurons in the pigeon. Neurosci Letters 320, 53-56 (2002)

Rosenberg J and Necker R: Ultrastructural characterization of the accessory lobes of Lachi in the lumbosacral spinal cord of the pigeon with special reference to intrinsic mechanoreceptors. J Comp Neurol 447: 274-285 (2002)

Necker R and Bernewski U: Distribution of choline acetyltransferase (ChAT) and NADPH-diaphorase in the spinal cord of the pigeon with special reference to the lumbosacral region. FENS Abstr. vol 1, A010.15, 2002

Bernewski U and Necker R: Immunohistochemical investigations of transmitter-related proteins, neuropeptides and glial proteins in the spinal marginal nuclei of the pigeon. FENS Abstr. vol. 1, A112.4, 2002

Necker R: Distribution of choline acetyltransferase (ChAT) and NADPH diaphorase in the spinal cord of the pigeon. Anat Embryol 208: 169-181 (2004)

Necker R: Histological and immunocytochemical characterization of neurons located in the white matter of the spinal cord of the pigeon. J Chem Neuroanat 27: 109-117 (2004)

Necker R: Are paragriseal cells in the avian lumbosacral spinal cord displaced ventral spinocerebellar neurons? Neuroscience Letters 382: 56-60 (2005)

Necker R: The structure and development of avian lumbosacral specializations of the vertebral canal and te spinal cord with special reference to a possible function as a sense organ of equilibrium. Anat Embryol 210: 59-74 (2005)

Necker R: Embryonic development of choline acetyltransferase and nitric oxide synthase in the spinal cord of pigeons and chickens with special reference to the superficial dorsal horn. Anat Embryol 210: 145-154 (2005)

Necker R: Lumbosacral specializations of birds: evidence of a function as a sense organ which is involved in the control of walking. J Comp Physiol A (2006, in press)


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