Neural Development, 2006; 1: 4-4 (más artículos en esta revista)

En segundo lugar-para la proyección posterior de la línea lateral en los primeros pez cebra cerebro

BioMed Central
Ryann M Fama (rmfame@fas.harvard.edu) [1], Carole Brajon (caro_brajon@yahoo.fr) [1], Alain Ghysen (alain.ghysen @ univ-montp2.fr) [1]
[1] Laboratorio de Neurogenetics, INSERM E343, Université de Montpellier II, lugar E Bataillon, 34095 Montpellier, Francia

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Resumen
Fondo

Mechanosensory información reunida por células ciliadas del pescado lateral-line sistema se recogen por medio de las neuronas sensoriales y enviada a la hindbrain ipsilateral. La información se transmitió a otras estructuras cerebrales a través de un segundo orden de proyección. En los adultos, parte de la segunda orden de proyección se extiende a la contralateral hindbrain, mientras que otra parte se conecta a una estructura cerebro medio, el toro semicircularis.

Resultados

En este artículo examinamos el segundo orden de proyección posterior de la línea lateral sistema a finales de embriones y principios de larvas de pez cebra. En cuatro días después de la fertilización sináptica ámbito de las neuronas sensoriales pueden ser dirigidas con precisión, lo que permite una muy reproducible etiquetado de segundo orden neuronas. Se demuestra que de segundo orden proyecciones son muy estereotipadas, que varían en función de rhombomeric identidad, y que son casi totalmente lateralizado. También muestran que las proyecciones extenderse no sólo a la contralateral hindbrain y semicircularis toro, sino a muchos otros centros cerebrales, como el de la mirada y la postura de controlar los núcleos en el cerebro medio, y presunto núcleos talámico.

Conclusión

Proponemos que la amplia conectividad observado en el desarrollo temprano del cerebro revela un andamiaje básico común a la mayoría de los vertebrados, de que distintos subgrupos se reforzó más tarde en diversos grupos de vertebrados. El gran repertorio de objetivos de proyección ofrece un prometedor sistema para estudiar la codificación genética de este diferencial de la capacidad de proyección.

Fondo

La entrada sensorial de vertebrados medido mechanosensory células ciliadas del cabello es la deformación y, sin embargo, esta entrada puede transmitir información sobre una serie de diferentes estímulos, tales como ondas de sonido, aceleración angular de la cabeza, movimiento corporal, o la postura. El proceso de transducción sensorial que se traduce en la percepción depende de la estructura de los órganos sensoriales, así como sobre la distribución de la información sensorial específicas del cerebro a través de centros de segunda (y tercera) para las proyecciones. Aquí examinamos el segundo orden de proyección de un conjunto particular de los órganos de los sentidos, la mechanosensory órganos de la línea lateral, en el embrión de pez cebra.

En los vertebrados amniótico, células ciliadas están restringidas al oído interno donde mediar audición y vestibular proprioceptive funciones. En los peces y los anfibios, mechanosensory células ciliadas están también presentes en otro sistema sensorial, la línea lateral. La línea lateral sistema está estrechamente relacionado con el oído interno en términos de su placodal origen, a la proyección dorsal hindbrain y cytoarchitecture, y fue inicialmente pensado para underly algún tipo de función auditiva (revisado en [1, 2]]. La evidencia disponible sugiere, sin embargo, que la línea lateral sistema proporciona una sensación de "tocar lejano 'que permite a los peces para percibir su entorno en un radio de la orden de su propio cuerpo longitud [3]. Este peculiar sentido está involucrado en una gran variedad de comportamientos, que van de la escuela de natación [4] y la capacidad de nadar contra la corriente [5, 6] para la detección de presa [7] y / o la evitación de depredadores [8].

La línea lateral sistema comprende un conjunto discreto de los órganos de los sentidos, la neuromasts, que se distribuyen en la cabeza y el cuerpo en cada especie, los patrones de uso. Neuromasts individual puede ser superficial, con los pelos protuberantes de la epidermis en el agua circundante, o pueden ser incorporados en los canales [9, 10]. El neuromasts en la cabeza forma la anterior línea lateral del sistema (ALL), mientras que los de cuerpo y cola forma la parte posterior del sistema (PLL).

En peces adultos, PLL neuronas sensoriales tienen sus órganos de células en un ganglio situado craneal posterior a la oreja y que ipsilaterally proyecto para la 'octavo medial-lateral núcleo »de la hindbrain. Este núcleo recibe afference no sólo desde el PLL, sino también de la de ALL y el oído interno. Existe segregación de la afference, sin embargo, de manera que la parte más ventral del núcleo de afference recibe el oído interno, la parte medial de la ALL y la parte dorsal de la PLL [11, 12].

El segundo orden de la proyección medial-lateral octavo núcleo se ha descrito en los adultos de varias especies de peces (revisado en [12]]. Se compone de una proyección commissural a la contralateral núcleo, donde es de suponer que participan en la comparación de IPSI-y contralateral insumos, y una proyección ascendente a un gran núcleo cerebro medio, el toro semicircularis. Esta proyección es bilateral con predominio contralateral. Un menor componente de la segunda orden de proyección se extiende a las capas profundas del cerebro medio otra estructura, la óptica tectum.

El toro semicircularis es el principal objetivo de línea lateral y oído interno de información en peces óseos. En tercer lugar-para las proyecciones de toro luego transmitir la información a los centros superiores, como la óptica tectum, el tálamo y el hipotálamo (revisado en [12]]. Un cerebro medio estructura homóloga al toro semicircularis se encuentra en todos los vertebrados, por ejemplo, el colliculus inferior de los mamíferos, que también es un importante objetivo de la información auditiva.

La información sobre la línea lateral de las proyecciones al final de la embriogénesis es mucho más limitada. La primera orden de proyección de la PLL se ha descrito en seis días de edad, las larvas de pez cebra [13]. PLL axones bifurcate al entrar en la hindbrain y enviar una rama anterior y posteriormente los demás, por mucho que en el adulto. Las proyecciones de la ALL y PLL diferentes pero estrechamente apposed, con todos los axones ventral se extiende a PLL axones [14]. En este artículo examinamos el segundo orden de proyección del PLL en cuatro días de edad pez cebra. No existe un límite preciso entre embrionarias y desarrollo larval de esta especie. Eclosión se produce en cualquier momento entre dos y cuatro días después de la fertilización y la alimentación no comienza hasta el día cinco, aún organogénesis está completa en dos días. Por lo tanto, de cuatro días de edad, los peces se encuentran en la transición entre finales de la embriogénesis y la vida larval temprano.

El análisis de segundo orden proyecciones en esta etapa inicial se llevó a cabo por tres razones principales. En primer lugar, las etapas tempranas del desarrollo podría revelar patrones relativamente simple de conexiones que pueden después ser borrosa debido a la expansión posterior y plasticidad. Además, la transparencia de los primeros embriones alivia la necesidad de reconstruir las secciones de serie y pueden, por tanto, dar una visión más completa de la conectividad andamio. En segundo lugar, tiene mucho conocimiento recientemente acumulado sobre el control genético de hindbrain el desarrollo y la regionalización, abriendo la perspectiva de que la brecha entre el programa genético, el cableado del cerebro y comportamiento puede ser de algún puente. En tercer lugar, examinar cómo y dónde la información proporcionada por la línea lateral ganglio se procesa en el cerebro nos puede ayudar a entender cómo esta información incide en el comportamiento y también puede dar pistas sobre cómo nuestro propio tratamiento de conducto auditivo y vestibular información evolucionado.

Resultados
De primer orden proyección posterior de la línea lateral en cuatro días de edad embriones

Axones de las ganglionares PLL entrar en el hindbrain justo posterior a la vesícula ótica [13]. Ellos bifurcate poco después de entrar en el hindbrain y la forma anterior y una rama posterior. Con el fin de definir mejor el antero-posterior de la gama de proyección, la etiqueta PLL neuronas sensoriales en el islote-GFP línea, donde hindbrain neuronas motoras proporcionar hitos para rhombomeres [15]. En concreto, rhombomeres 2 y 3 (r2 y r3) se pueden identificar por el motor núcleos del nervio trigémino, r4 de la salida del nervio facial, por el r6 núcleo motor del nervio facial, y r7 por un núcleo más pequeño que comprende el caudal eferentes núcleo de la línea lateral del sistema [16].

La proyección central del PLL en las neuronas sensoriales de cuatro días de edad, pez cebra se presenta la Figura 1a (vista lateral) y la Figura 1b (dorsal view). El hindbrain no es más tubular en esta etapa, pero es mucho más amplio anterior, debido tanto a la anterior ampliación de la hindbrain la anchura y la presencia de la vesícula ótica. La combinación de lateral y dorsal opiniones de varios preparativos, llegamos a la conclusión de que los axones bifurcate a nivel de r6 y se extienden desde r1 anterior a r7 / 8 posteriormente, es decir, a lo largo de la longitud total de la hindbrain. La anchura de la proyección es bastante constante a excepción de una disminución en su anterior y posterior termina.

Motor núcleos aparecen dorsal a la proyección de PLL en la Figura 1a, a pesar de que la proyección se extiende en la placa de Alar y los núcleos de motor pertenecen a la placa basal. Esta posición dorsal al parecer el motor de núcleos se debe a la forma de "V" de la estructura hindbrain, en virtud del cual la placa basal se convierte en gran parte medial, mientras que el Alar placa se convierte en su mayor parte lateral (Figura 2 bis, b]. Como se informó anteriormente [14], la proyección de la ALL se extiende a lo largo de la proyección de la PLL, sólo a él ventral (figura 2c]. Las dos proyecciones se encuentran en una región fibroso (línea punteada en la figura 2a] que es en sí mismo ventral a la mayor parte de la placa de Alar órganos de células (Figuras 2a y 4a].

Cuando solo neuromasts están marcados con DiI, dos neuronas suelen ser etiquetados. Cuando visto en vista dorsal, las dos axones su vez a seguir cursos separados en la hindbrain y rodean a una región en la que todos los sináptica boutons se limitan (Figura 3a]. Tanto los axones y la boutons son esencialmente en el mismo plano. Lo mismo ocurre cuando el nervio en sí es la etiqueta: muchas más neuronas están marcados, pero su axonal cenadores de arbustos permanecen confinados con la mayor precisión como cuando sólo uno está etiquetado neuromast (Figura 3b]. Esta característica nos permite definir con precisión el ámbito de la terminal de la PLL neuronas sensoriales.

En segundo lugar-para las neuronas

En segundo lugar-para las neuronas deben necesariamente estar en contacto directo con los terminales de las neuronas sensoriales. Con el fin de la etiqueta específica de segundo orden neuronas, primero se inyecta DiI en el nervio PLL a la etiqueta sináptica ámbito de las neuronas aferente. A continuación, se inyecta DiI precisamente dentro de este campo para la etiqueta de segundo orden neuronas. Debido al intenso brillo generado por la inyección no es posible examinar esta región en su conjunto montar embriones, y se basó en gruesas vibratome secciones para examinar la distribución de células y órganos importantes extensiones (Figura 4]. Incluso en las secciones de la intensidad de fluorescencia hace que la región de DiI aplicación parece mucho más grande que realmente es (véase leyenda a la Figura 4].

El colorante inyectado en el campo PLL sináptica etiquetas de un gran número de neuronas situado ipsilateral dorsal a la zona de inyección. La célula de órganos creados en virtud de prorrogar durante un gran dorso-lateral región, posiblemente abarque la mayor parte de la placa de Alar (Figura 4]. De este modo, la separación entre el TODO, PLL y centro de la oreja regiones del octavo medial-lateral núcleo en peces adultos todavía no se ha manifestado en esta etapa inicial. Otra diferencia clara de la situación de adultos es que el PLL y sináptica TODOS los campos adyacentes neuropils forma que son distintas y ventral a la «núcleo».

El segundo fin de neuronas que recoger el colorante inyectado en el campo PLL sináptica ampliar commissural neurites (presumiblemente axones) al otro lado de la hindbrain. Dos commissures han sido etiquetados, uno ligeramente dorsal al otro. El dorsal uno probablemente se corresponde con el interior creemos fibras descritas en el pez cebra cerebro adulto y comprende la proyección de fibras contralaterally. El más ventral corresponde a la comisura ventral (commissura ventralis rhombencephali) y que comprende las fibras proyecto a un mayor contralateral núcleos ([12] y ver más abajo).

Además de las neuronas ipsilateral, un número mucho más pequeño de neuronas contralateral también están etiquetados (Figura 4]. Contralateral neuronas tienden a tener sus órganos de células situado lateralmente (Figuras 4 y 5 bis] y ampliar una red de neurites (presumiblemente dendritas) en el campo contralateral sináptica (Figura 5b]. Ellos envían sus axones en el campo marcado sináptica a través de una comisura dorsal (Figura 5b], y probablemente son simétricas a las de segundo orden que las neuronas contralaterally proyecto a través de la comisura dorsal. De hecho, dos estrechamente asociado dorsal fascículos se ven en la figura 5b, posiblemente debido a la simultánea pionero de la comisura dorsal de las dos partes. Desde contralateral neuronas asumir el tinte axonal a través de sus terminales en lugar de a través de sus dendritas, que no son realmente de segundo orden y las neuronas se considerará junto con otras copias de proyección de las neuronas (véase más adelante).

Llegamos a la conclusión de que hay al menos dos poblaciones de segundo orden neuronas que se extienden dendritas sináptica en el campo: los proyectos que a lo largo de la dorsal a la comisura lado contralateral, y los proyectos que a lo largo de la comisura ventral y anterior a los centros cerebrales superiores (Figura 5].

De segundo orden proyección a los centros cerebrales superiores: toro y tectum

De los 42 experimentos, 38 se debieron a la rotulación de una bien definida contralateral a la proyección cerebro medio (Figura 6 bis, b]. Esta proyección fue nombrado LT (lateral-line a toro) por razones que se indican a continuación. Las fibras forman un apretado paquete que corresponde al 'lateral fascículo longitudinal »[17]. Los cuatro restantes no reveló las inyecciones de proyección en todos los débiles, excepto las fibras commissural para dos de ellos, y un pequeño grupo de neuronas posterior para los otros dos.

Con el fin de identificar el objetivo de la proyección LT, hemos realizado serie vibratome secciones. Bellas las fibras se pueden ver para entrar en el toro semicircularis, uno de los pocos núcleos que son fácilmente observados bajo la óptica Nomarski en los primeros cerebro (Figura 6d]. La mayor parte de la arborization se extiende a lo largo, más que en el interior, el núcleo (Figura 6c, e], lo que sugiere que los artefactos explosivos abandonados dendríticas podrá tener lugar un contacto en un neuropil que se encuentra junto al núcleo en lugar de en el propio núcleo. Llegamos a la conclusión de que la rama LT corresponde a la proyección de la línea lateral-núcleo para el toro semicircularis anteriormente descritas en los adultos las formas de peces y otras especies de anfibios. Esta proyección está bien desarrollado en el pez cebra a cuatro días después de la fertilización.

De los 25 de alta calidad LT proyecciones, se encontraron 21 donde 1 o 2 fibras escapar del toro y subir dorsalmente (Figura 7A; AM la proyección en la actualidad la cifra se verá más adelante). Los cuatro casos en los que no encontramos LT fibras dorsalmente se prorroga todos los casos de inyecciones posterior (r5 o r5 / 6). Como el toro es superpuesta por la óptica tectum, asumimos estas fibras escalada podría invadir territorio tectal. Con el fin de documentar mejor este resultado, se examinaron las secciones. Escalada fibras eran fácilmente detectados en todos los casos, aunque en números muy pequeños (dos o tres fibras). Se observó a ampliar en gran medida a las capas profundas de la tectum (Figura 7b, c].

Entre las 38 proyecciones que mostraron una rama contralateral LT, sólo 8 mostraron algunos de etiquetado de la rama ipsilateral LT. El etiquetado es bien escasa (cuatro casos) o muy débil (otros cuatro casos). Esto puede ser una subestimación, ya que en un caso que hemos detectado en las secciones ipsilateral fibras que no habíamos detectado en todo el montaje. Sin embargo, es evidente que hay una gran prevalencia de fibras contralateral. No se observó ipsilateral LT fibras escalada a la tectum.

Especificidad de la proyección LT

Hemos tratado de evaluar en qué medida DiI inyecta en el PLL sináptica ámbito se extiende a campos cercanos sináptica. La proyección de TODOS neuromasts está estrechamente apposed a que, a partir del PLL neuromasts (figura 2c]. Si DiI inyectado en el campo PLL sináptica filtró en la justa de todas sináptica campo, uno esperaría encontrar de nuevo-el etiquetado de todas las neuronas sensoriales. Esto se observó en efecto, pero sólo en 13 de los 31 preparados; además, 5 de los 13 positivos son sumamente débiles. Esto indica que la absorción de DiI es en gran parte o totalmente confinado a la esfera PLL sináptica. De este modo, llegamos a la conclusión de que cualquiera de las ramas que estamos constantemente observado muy probable surge de las neuronas que se extienden dentro de la neurites PLL sináptica campo. Estas neuronas son presumiblemente blancos directos de PLL axones sensoriales (véase más adelante la posibilidad de que algunos de ellos corresponden a la inervación modulador de otros centros del cerebro).

Dado que se sabe poco sobre el de segundo orden que se extienden proyecciones anterior de hindbrain núcleos, parece posible que el establecimiento de una proyección para el toro puede ser una propiedad general de hindbrain neuronas. Con el fin de tener una comprobación rápida de esta posibilidad, hemos hecho un pequeño conjunto de labelings donde dirigidas fuera de la inyección principal de la línea lateral de proyección, más mediáticamente, a una distancia igual al ancho de la proyección. En tres de cada cinco casos se observó una peculiar proyección bilateral que es muy diferente de la proyección de LT (Figura 8]. Sabemos muy poco de cerebro principios de neuroanatomía de adivinar lo que esta proyección puede corresponder a, sin embargo, el resultado indica claramente que la proyección de LT no es una característica general de todos los hindbrain neuronas.

Otras de segundo orden proyecciones: variaciones a lo largo de la antero-posterior del eje

Además de la proyección LT, que fue constantemente marcado en casi todos los casos, se observó también otros componentes, algunos de los cuales se contralateral, mientras que otros parecían bilateral simétrica. Los resultados de una primera serie de 12 experimentos sugirió que el patrón de los de segundo orden proyección era diferente cuando DiI se aplicó a más anterior o posterior a más regiones del PLL sináptica campo. Con el fin de cuantificar este efecto se realizó una nueva serie de 31 inyecciones en un islote de buenas prácticas agrarias de fondo, lo que nos permitió determinar la rhombomeric posición en la que se inyectó DiI.

La posición de identificación del sitio de la inyección es algo imprecisa debido a tres factores. En primer lugar, el lugar de la inyección es muy lateral en la hindbrain, mientras que el rhombomere específicas de motor son los núcleos más medial (Figura 1b], dando lugar a cierta incertidumbre sobre el lateral dominios de los sucesivos rhombomeres. En segundo lugar, el dorso-ventral nivel de la proyección también difiere un poco de que el motor de núcleos, a fin de que los efectos de paralaje puede alterar la pongan en venta. Por último, la posición del motor en relación con los núcleos rhombomere límites no se ha definido con precisión.

A pesar de las incertidumbres, sin embargo, los lugares de inyección puede estar asociada a un determinado rhombomere o inter-rhombomeric región con un grado razonable de confianza. Estimamos que no podemos estar equivocado por mucho más de medio rhombomere. Esta confianza se ve reforzada por el etiquetado commissural de la proyección de axones al lado contralateral. En todos los casos, sólo uno o unos pocos commissures se prominente etiquetados, que corresponde al sitio de la inyección. El rhombomeric identidad de commissures puede evaluaron de forma independiente en relación con los núcleos de motor y en algunos casos a los nervios motores (por ejemplo, el motor del nervio facial que corresponde a R4). En general, la correspondencia entre las asignaciones de rhombomeric identidades basada en el lugar de la inyección, y los que se basan en los principales commissures etiquetados de DiI, fue muy bueno. En 24 casos en los que commissures podría ser fácilmente asignados a rhombomeres, hubo 10 partidos perfecto entre la asignación de rhombomeric el sitio de la inyección y commissures y 14 turnos de medio rhombomere (por ejemplo, el lugar de la inyección está asignado a r2-r3 mientras que los principales commissures se sentaría rotundamente en r3). En la mayoría de los casos de discrepancia (11 de 14) los commissures sugieren un poco más rhombomeric anterior posición superior a la asignada al sitio de la inyección.

Figura 9 se presenta un resumen de los datos según la posición de la inyección. Teniendo en cuenta que commissures están más cerca de los sitios de inyecciones para el motor núcleos que fueron utilizados como marcadores rhombometic, ordenados según los casos a commissural posición (columna 1). No habría ninguna diferencia significativa si los datos se organizaron de acuerdo a las posiciones asignadas a los sitios de inyección (columna 2). Columnas 3 a 9 representan los diversos componentes que hemos identificado, incluyendo la contralateral LT proyección que estuvo presente en casi todos los casos (columna 8). La última columnas evaluar el etiquetado de back-proyección de las neuronas de la parte contralateral (columna 9), de las neuronas aferente de la ALL (columna 10), y la calidad general de la preparación (columna 11). Los resultados demuestran que el segundo orden de proyección no es lo mismo cuando uno inyecta DiI en la parte posterior (parte superior de la Figura 9] o en el anterior (parte inferior) de la región sináptica campo. El mismo patrón se observa si la inyección se limita al ámbito PLL sináptica o si se extiende en el campo TODOS sináptica (columna 10), lo que sugiere que, en primer lugar, las diversas ramas realmente pertenecen a la PLL de segundo orden de proyección, en lugar de ser involuntaria debido a la rotulación de un sistema diferente, y en segundo lugar, los de segundo orden proyección de la ALL es muy similar al que describimos para el PLL.

La proyección que corresponde a más inyecciones posterior se caracteriza por la presencia, además de la rama LT, de una segunda rama contralateral (PM provisionalmente llamado para "posterior medial ') como se muestra en la Figura 8b. Las inyecciones en las regiones más anterior bilaterales revelan dos proyecciones, una medial (AM para «anterior medial ') y un lateral (AL para los laterales anterior»), tal y como se muestra Figura 10a. El contralateral AM PM y las ramas siguen el mismo sistema y sus cenadores de arbustos se superponen en gran medida. Ellos fueron asignados, por lo tanto, la misma columna en la figura 9. Vamos a examinar por separado, sin embargo, porque hay claras diferencias entre ellos, por ejemplo, sólo la proyección muestra AM bilaterality y fibras commissural. En sólo 2 de cada 25 casos no se observa una proyección con características mixtas, es decir, presencia de una fuerte rama PM típicos de la más posterior inyección, así como de muy débil y contralateral AL AM ramas típicas de la anterior más las inyecciones (Figura 9, líneas 8 y 9). Llegamos a la conclusión de que los dos patrones de las proyecciones son segregadas a lo largo de la antero-posterior del eje de la hindbrain.

Basado tanto en el sitio de la inyección y la commissures, asignamos el patrón posterior a r5 y r6 y el patrón anterior a R1-R4. Dentro de la R1-r4 dominio se observó que las proyecciones AM son más fuertes para obtener más anterior de inyección, pero las diferencias no son lo suficientemente grandes como para decidir con certeza si existen discontinuidades en rhombomeric fronteras o si existe una continua tendencia de r4 a r1. Nuestra impresión, sin embargo, es que uno puede distinguir las proyecciones correspondientes a r1-r2 (AM tan fuerte o más fuerte que la LT) de los que corresponden a R3-R4 (AM más débiles que los LT, Ali apenas detectables). Por lo tanto, no puede ser de tres tipos de PLL de segundo orden correspondiente a las proyecciones R1-R2, R3-R4 y R5-r6. Un análisis de vestibular en vías de larvas de ranas ha puesto de manifiesto una organización similar que rhombomeres 1 y 2 de contribuir bilateral ascendente, mientras que las proyecciones rhombomeres 5 y 6 de contribuir sólo una proyección ascendente contralateral [18].

De segundo orden posterior proyección de los niveles: la rama PM

La PM rama medial sigue un curso que se corresponde con el fascículo longitudinal medial y arborizes en el cerebro medio aproximadamente en la misma A / P como el nivel LT rama (Figura 8b]. La PM rama se observó en 12 de los 14 con éxito inyecciones en la parte posterior sináptica campo, y fue, en todos los casos, estrictamente contralateral. A menudo presenta una pequeña arborization seguido a un nivel más anterior de un mayor arbour con pequeñas extensiones laterales (Figura 8c]. Sobre la base del análisis de las secciones bajo la óptica Nomarski, y en la descripción del cerebro de embriones de pez cebra de Mueller y Wulliman [19], la hipótesis de que la rama PM podría terminar en las inmediaciones del núcleo motor ocular (oculomotor y trochlear). Para probar esta hipótesis se analizó la relación de la PM arbour al cerebro medio motor núcleos como visualizar en el islote de buenas prácticas agrarias. La PM rama derecha se extiende a través de la oculomotora-trochlear complejo (Figura 8d]. La pequeña posterior Arbour (Figura 8c, arrowed) se encuentra justo posterior a los núcleos y las mentiras más grandes arbour anterior a ellos (Figura 7b]. Parece probable, por tanto, que la PM proyección se relaciona principalmente con el suministro de información en línea lateral para el sistema oculomotor.

En los mamíferos, el fascículo longitudinal medial está implicada en la conexión entre vestibular y los núcleos oculomotores, y es responsable de mantener la mirada. La PM sucursal podrán desempeñar una función similar en los peces. La similitud entre la línea lateral-vestibular y de segundo orden las proyecciones se plantea la posibilidad de que la línea lateral sistema puede llevar a cabo las funciones que aún no proprioceptive además de su bien conocido papel en el análisis del flujo de agua exterior. Canal neuromasts sería idealmente adaptado para proporcionar dicha información y los canales propios, siendo bastante aislados del agua en torno a excepción de la ocasional presencia de poros o terminal, puede ser más semejante a los canales semicirculares del oído interno nuestro que onda con el agua detectores.

En la mayoría de las especies de peces (aunque no en el pez cebra) hay un canal línea trazada a lo largo de cada flanco, de manera prominente en verdad que es fácil ver a simple vista. Debido a su alineación a lo largo de la antero-posterior del eje del animal, una comparación de las aportaciones de la izquierda ya la derecha del canal PLL líneas proporcionaría información muy precisa sobre velocidad angular en el plano horizontal (yaw). Esto puede dotar a los peces con la capacidad de construir precisos recuerdos de sus cursos en condiciones de baja luz ambiental o no de hitos visuales. Curiosamente, los ciegos cavefish Astianacte es capaz de construir un mapa espacial de su entorno tal que reacciona cuando un particular histórico que se desplaza en relación con otros monumentos, incluso cuando la distancia entre dos lugares es tal que no pueden percibir las dos cosas al mismo tiempo [20]. Estos experimentos se realizaron en relativamente arenas donde la orientación se basa sólo en orientación y no de tono. Si el mismo ocurre en la dirección vertical, y si las líneas de canal en la cabeza facilitar este tipo de información sobre el tono, no se conoce.

De segundo orden anterior proyección de los niveles: ramas AM

El patrón de las sucursales que está asociada con la región anterior del sináptica campo es más complejo que el asociado con la región posterior (Figura 10a]. Consta de cuatro ramas de simetría bilateral: dos ramas medial (AMI y en la AMC ipsilateral y contralateral partes, respectivamente) y dos ramas laterales (Ali y ALC). Las intensidades de las diferentes ramas en diferentes embriones no siempre se correlaciona (Figura 9], lo que sugiere que están formadas por diferentes neuronas. En la mayoría de los casos, las fibras adyacentes pertenecientes a las proyecciones se entremezclan de tal manera que no es posible saber si una determinada fibra emana, por ejemplo, desde el ipsilateral ALi o AMI. Del mismo modo, la AM sucursales en las dos partes (AMI y AMC) están conectados por una muy amplia red de commissural neurites, de tal manera que es imposible decir si una determinada fibra pertenece a la la ipsilateral o contralateral componente. A pesar de estas incertidumbres, la AM / AL ramas presente unos sólidos e interesantes características.

La AM ramas seguir el fascículo longitudinal medio más que el PM sucursal hace y su arbour superpone en gran medida con la de la proyección PM. Su anterior cenadores de arbustos y ampliar lateralmente mucho más allá de la rama PM (Figura 10b], sin embargo, por lo que es poco probable que su aportación se limita exclusivamente a los núcleos ocular motor. También difieren cualitativamente de la PM están en rama bilateral y simétrica en la ampliación de fibras commissural (figuras 9a y 14]. Sobre la base de la descripción del cerebro de embriones de Mueller y Wulliman [19], un importante objetivo de la AM proyección es probablemente el llamado núcleo del fascículo longitudinal medial (nMLF) en el DIENCÉFALO.

El nMLF uno de los dos grandes salidas desde el cerebro hasta la médula espinal (el otro es el retículo-espinal las neuronas de la hindbrain). Su función precisa en el control de movimientos corporales no se conoce todavía, aunque se ha demostrado que sus células se activan al tocar suave del pescado la cabeza, y que puede sustituir, en cierta medida para la reticulospinal sistema en la llamada ' escapar de reacción "[21]. La línea lateral de entrada a este centro es muy organizado y lateralizado (véase más adelante), lo que indica un elaborado tratamiento de línea lateral (y presumiblemente otros) la información sensorial. Esto sugiere dos niveles de control de motores laterales de entrada de línea: el muy rápido a través del bucle reticulospinal neuronas, la más destacada Mauthner células, que media la respuesta de escape y, por lo tanto, una respuesta de emergencia, y una más elaborada, pero más lento el procesamiento a través de la nMLF.

Lateralización de las ramas AM

Ipsilateral y contralateral AM ramas están casi siempre presentes juntos (N = 24), sin discernir lateral prevalencia. En 15 de los 24 casos la intensidad de la rotulación fue similar en los dos lados de la línea media ya la salida de los 9 restantes casos es más fuerte en el lado contralateral en 5 embriones (y más fuerte en el lado ipsilateral en los otros 4, de curso).

A pesar de la casi completa correlación entre la AM a las dos partes, un examen de la mejor definen las proyecciones sugirió que el componente ipsilateral es ligeramente más dorsal y extenso que el componente contralateral. Con el fin de evaluar esta diferencia se examinaron las secciones de varios cerebros. Parece ser que, a pesar de que el objetivo general es la misma en ambos lados, la distribución de las fibras dentro de este ámbito es, en efecto, diferente a las dos partes (figura 11]. Con el fin de corroborar esta impresión se superpone el lado izquierdo en el lado derecho por un período de cuatro diferentes proyecciones; en todos los casos se observó una organización casi complementarias de la proyección en los dos lados de la línea media (ilustrado por dos casos en la Figura 11b, c] .

En un caso excepcional se observó una fuerte etiquetado de los ipsilateral, pero no de la contralateral AM (Figura 10c]. Este embrión reveló que la fibras commissural no invadir la contralateral proyecciones: por el contrario, más bien detener abruptamente en el borde, lo que confirma que existe una fuerte compartimentación de la información de las dos partes del cuerpo. En otra, menos espectacular caso, se observó la recíproca situación en la que el contralateral AM proyección puede verse a enviar las fibras commissural hasta, pero no en el interior, el campo ipsilateral AM.

AL ramas

El AL fibras son más escasas que las fibras de AM y no parecen seguir ningún vías principales (Figura 10a]. De hecho, no son más que vagamente fasciculated, contrariamente a los otros componentes de la segunda orden de proyección (LT, PM, AM). Extienden lateral y ventral ligeramente a la AM ramas, pero se entremezclan con estas últimas en la parte más anterior de su proyección. Debido a esta suelta fasciculación a veces es posible seguir las fibras individuales. Los pocos casos ponen de manifiesto que al menos algunos de los ipsilateral y contralateral AL fibras proceden de diferentes neuronas.

Algunas fibras de escapar de la región en la que el AL y AM fibras se entremezclan, a la rostral final de la proyección AM. Debido a la mezcla no es posible determinar si estas fibras proceden de AL o la AM, pero nuestra impresión es que es más probable que pertenecen a la rama AL. Algunos de estos escapers extender dorsalmente (Figura 12], mientras que otros extienden ventralmente (Figura 13] y otros escapar anterior.

Las fibras dirigido dorsalmente terminar en una región que es anterior a la tectum (Figura 12], probablemente la mayoría de los pretectum [19]. Un análisis detallado de alta calidad preparados reveló que dorsalmente dirigido fibras son muy a menudo asociados con la contralateral AL (en 11 de los 16 preparados) pero no con la ipsilateral AL (1 dudoso caso de los 13 preparados).

En contraste, los dirigidos ventralmente fibras se asocian con el ipsilateral AL (o AM) en 8 de cada 13 buenos preparativos, pero nunca con el contralateral o AL AM. Debido a las distorsiones ópticas, esta región es menos fácil de visualizar correctamente en su totalidad los preparativos de montaje que el cerebro medio y hindbrain, y se basó en las secciones vibratome tanto para confirmar la asimetría entre ipsilateral y contralateral ventral y proyección para determinar la región de orientación. Esto reveló la presencia de al menos dos bien definidas ventral ramas de la ALI (Figura 14].

Una rama se extiende lateralmente y ventralmente y arborizes ampliamente cerca de la llamada «emigrado porción de la parte posterior tuberculum '(M2). Esta región dará lugar a la preglomerular núcleos en el cerebro adulto [19]. Curiosamente, el lateral preglomerular núcleo es el principal objetivo de adultos de la tercera orden de proyección enviada por el toro semicircularis. Una segunda rama se extiende ventralmente y más medialmente, y unas cuantas fibras de cruzar la línea media para el lado contralateral. Esta rama está estrechamente apposed a los principales diencephalic núcleo de los peces cerebro, la parte posterior tuberculum.

Por último, el anterior dirigido fibras también parecen seguir un poco diferentes cursos en las dos partes como se ha visto en su totalidad los preparativos de montaje. Esta impresión fue confirmada por el examen de secciones transversales a nivel del quiasma óptico (Figura 15]. La rama ipsilateral cursos a lo largo de la talámico eminencia, una región que está pensado para dar lugar a la entopeduncular núcleo situado en el cruce entre DIENCÉFALO y telencéfalo [19]. Curiosamente, el núcleo entopeduncular posterior es, en anfibios, el segundo gran objetivo de la ascendente proyección enviada por la línea lateral de la región toro semicircularis [22]. Lamentablemente, poco se sabe acerca de la conexión de este núcleo en peces adultos. El curso contralateral fibras en un nivel más dorsal que probablemente corresponde al tálamo ventral, otro objetivo de la proyección ascendente del toro semicircularis en anfibios [22].

Volver a las proyecciones de mayores regiones del cerebro

Además de los de segundo orden neuronas que recogen la información procedente de la PLL axones, las inyecciones en el campo PLL sináptica etiqueta también debe neuronas del cerebro de otros centros que envían sus axones a volver, o muy cerca, el campo PLL sináptica. (por ejemplo, para modular su actividad o contribuir al procesamiento de señales). Como se ha mencionado anteriormente, a menudo observado contralateral órganos creados en virtud de que la célula más probable es que corresponden a la proyección de respaldo (o mutuamente proyección) hindbrain neuronas. Contralateral de células cuerpos fueron fácilmente detectados en 21 de los 40 una buena preparación. Dendritas se extienden durante todo el alcance de la contralateral PLL sináptica campo. Contralateral neuronas se observaron después de la inyección en cualquier antero-posterior, y siempre que enviaron sus axones dentro de la comisura correspondiente (s), lo que sugiere que este tipo de neurona está presente en todos los antero-posterior.

Desde el contralateral neuronas son probablemente simétrica a la de segundo orden ipsilateral neuronas proyectar contralaterally, uno podría esperar a tener un etiquetado similar de ambas poblaciones neuronales, aún contralateral órganos de células se observaron en sólo aproximadamente la mitad de los preparativos (21/40). Una sencilla explicación podría ser que los axones de las neuronas contralateral no terminar dentro de la esfera sensorial sináptica, sino a algunos de corta distancia, de tal manera que son menos propensos a tener hasta el tinte. En apoyo de esta explicación, se observó que el número de órganos creados en virtud de células contralateral se correlaciona bien con la densidad de neurites en el campo contralateral sináptica, pero no con el número de células ipsilateral órganos o la intensidad de etiquetado ipsilateral (Figura 9, columna 9).

No se observan células en los órganos más anterior, las regiones del cerebro y, sin embargo, parece probable que exista alguna información de las regiones superiores del cerebro hacia el núcleo PLL. Desde hindbrain contralateral neuronas parecen proyecto a cerca pero no dentro del campo PLL sináptica, pensamos que los axones de los centros superiores del cerebro pueden ser igualmente limita a una región a cierta distancia de la PLL sináptica campo. En algunos casos hemos inyectado grandes cantidades de DiI para aumentar la probabilidad de etiquetado de las neuronas que volver a los proyectos a cerca, pero no en el interior, el PLL sináptica campo.

Las grandes inyecciones de DiI no se tradujo en el etiquetado de nuevos tipos de proyecciones, ni a patrones más complejos: el mismo reconoció que las proyecciones se documenta en las secciones anteriores y que todavía segregan de acuerdo con el anterior o posterior lugar de la inyección en la primaria sináptica campo. No obstante, observar el etiquetado de los organismos de células anterior (Figura 16]. Dos tipos de neuronas son etiquetados: algunos tienen sus cuerpos celulares en un muy anterior y posición dorsal (Figura 16 bis, b]. Sobre la base de la posición de la dorsal AL extensiones en el lado contralateral, esta región puede corresponder a la hipotética 'griseum tectale "de Mueller y Wullimann [19]. Una segunda población de back-proyección de las neuronas ha órganos creados en virtud de su celda cerca de la comisura postotic y neurites envía a través de la comisura (Figura 16c]. Ambos tipos son estrictamente ipsilateral, y siempre en cantidades limitadas.

Discusión

Discusión e interpretación de nuestras observaciones se ha incluido en las secciones anteriores, y la Figura 17 se resumen los resultados. Aquí queremos concentrar en cuatro aspectos inesperados de nuestros resultados: en primer lugar, la sorprendente riqueza de los principios de la conectividad en el cerebro embrionario, en comparación con el que se informó anteriormente para el cerebro adulto, en segundo lugar, la organización de núcleos y neuropils; en tercer lugar, la asimetría lateral de la PLL de segundo orden de proyección, y en cuarto lugar, la importancia funcional de las conexiones que hemos identificado.

Exuberancia?

La riqueza de principios de conectividad que nos informe en el presente documento podría dar una impresión de alegría [23]. Exuberancia se considera como una solución pronta, inmaduro, el grado de desarrollo de neuritic crecimiento incontrolado. Esta exuberancia se supone que es llamado al orden, tarde o temprano, a través de los procesos relacionados con la actividad neural, de tal forma que muchas menos conexiones se observan en los adultos que en las primeras etapas de desarrollo.

En el caso de los PLL, a fines del embrión revela muchas más de segundo orden ascendente proyecciones que se han registrado en los adultos de otras especies de peces examinados hasta ahora, el apoyo a la idea general de los principios de 'exuberancia'. Sin embargo, las proyecciones que podemos observar son muy reproducibles y bien definidos. Es fundamental, por lo tanto, para saber cuáles son los objetivos de esta primera 'exuberante' etapa son. Existen, por desgracia, evidentes limitaciones de nuestra determinación de las zonas. Núcleos del cerebro no están bien individualizados en cuatro días de edad de pescado (con algunas excepciones, como el toro semicircularis). Por ejemplo, se ha observado que la tirosina hidroxilasa células productoras del tálamo ventral y posterior tuberculum aparecen contiguos a cinco días de edad, los embriones, a pesar de que están separados espacialmente bien en cerebro adulto [24]. Así que hemos confiado en su mayor parte la asignación provisional de las principales subdivisiones del cerebro propuesta por Mueller y Wullimann en su atlas de los principios de pez cebra cerebro [19].

El putativo objetivos que podríamos asignar a las diferentes ramas de las de segundo orden proyección sorprendentemente bien corresponden a los objetivos conocida adultos de la tercera orden projectionthat surge de la línea lateral de la región toro semicircularis. Esto incluye las capas profundas de la óptica tectum (Figura 7] y el futuro preglomerular núcleo (Figura 14]. También encontramos talámico objetivos que no parecen ser utilizados en peces adultos, pero se han documentado como los objetivos del toro semicircularis en anfibios (putativo núcleo entopeduncular y tálamo ventral; Figura 15].

Encontramos a las ramas oculomotora núcleos que se asemejan a los ascendientes vestibular proyección común a todos los vertebrados. Aunque no podemos descartar que esta parte de la proyección es una contaminación que en realidad pertenece a la vestibular y no a la proyección de PLL, creemos que esta explicación es muy poco probable. La primera orden de proyección del oído interno ventral se extiende a la proyección de la ALL, que a su vez se extiende ventral a la de los PLL [12]. Desde el TODO se retrogradely etiquetados en menos de un tercio de los casos, es difícil imaginar que el tinte se han extendido a la proyección de oído interno en todos los casos. Sin embargo, se observó ramas se extienden a los núcleos oculomotores en todos los casos en que hemos inyectado en r2 y r3, lo que nos convierte confía en que esta parte de la proyección verdaderamente corresponde al PLL. Además, se observó que la proyección para los núcleos oculomotores más se extiende a la región del nMLF, según se informa en los mamíferos pero no en peces adultos.

La amplia conectividad que se observa en cuatro días de edad pescado puede interpretarse de dos maneras. Una posibilidad es que efectivamente existe una cantidad considerable de alegría incontrolada, y que la dificultad de definir los posibles núcleos en esta etapa inicial, es demasiado fácil de encontrar homologías donde no los hay. El otro, más atractiva posibilidad es que el cerebro de embriones revela una primitiva, para fines generales conectivo andamio o modelo que ha sido fuertemente conservadas entre los vertebrados y de subconjuntos de que las conexiones pueden haber sido seleccionados para un ulterior desarrollo en diferentes familias. Esto sería similar a la notable conservación de los pioneros del sistema nervioso central conectividad [25] o de los embriones sistema nervioso periférico patrón [26] en los insectos ampliamente divergentes, aunque conserva la modulación de los patrones y se utiliza para fines muy diferentes en el desarrollo posterior.

Organización de las primeras cerebro: núcleos y neuropils

Hemos señalado en varias ocasiones que la proyección de fibras para ampliar neuropilic regiones en lugar de en los núcleos. La separación entre los núcleos y neuropils se pone de manifiesto en la hindbrain ya, como las fibras de la parte anterior y posterior línea lateral ventral para ampliar el octavo medial-lateral núcleo. El segundo orden LT arborize a lo largo de las fibras más que en el toro semicircularis, y el PM fibras extender en todo el oculomotora núcleos. Esto es en contraste con la situación en los adultos, cuando la proyección de fibras por lo general terminan dentro de su objetivo núcleos.

El cambio de larvas a las pautas de adultos puede deberse a una extensión progresiva de la proyección de fibras en los núcleos, como podría ser el caso con la proyección de LT (Figura 6]. Alternativamente, se podría imaginar que, después de la segunda orden de las neuronas han ampliado sus dendritas sináptica en el campo, sus núcleos translocate a terminar dentro de este ámbito. Un proceso similar de transferencia nuclear se ha demostrado para tener en cuenta las grandes diferencias morfológicas entre los artrópodos y los vertebrados neuronas motoras [27]. Esto explicaría también cómo el segundo orden de las neuronas PLL son intercaladas con otras neuronas (presumiblemente TODOS oído interno y de segundo orden las neuronas) en los primeros cerebro, todavía segregado en distintas regiones del núcleo medial octavolateral en el adulto.

Nuestros datos también sugieren que existe un importante nivel de organización de los sentidos neuropil en la hindbrain de cuatro días de edad los peces. El aferente proyecciones de la ALL y PLL apposed son aún claramente separados (figura 2c] [14]. El contralateral (recíproco) de segundo orden las neuronas no se proyecto en el PLL sináptica campo, pero en algún estrecha distancia. Lo mismo puede decirse de diencephalic neuronas que envían descendente proyecciones para el hindbrain: sus axones parecen poner fin a las más alejadas del PLL sináptica campo, ya que pueden ser etiquetados sólo con más inyecciones masivas de tinte. Conectividad suele describirse en términos de núcleos, y no en términos de sináptica campos (por ejemplo, [22]]. No cabe duda de que la inyección de colorantes dentro de núcleos es una forma útil para estudiar la conectividad global del cerebro. Nuestros datos sugieren, sin embargo, que este enfoque puede no ser óptimo para seguir el flujo de información. Inyecciones sináptica dentro de los campos podrán disponer de información más precisa sobre este flujo, por lo menos en las primeras etapas de desarrollo donde la separación entre núcleos neuropils y parece más frecuente que en los adultos.

Lateralización

Todos los niveles de la línea lateral de proyección son masivamente lateralizado. La principal proyección es totalmente ipsilateral, mientras que las de segundo orden para la proyección semicircularis toro es casi en su totalidad contralateral. De este modo, la información de la línea lateral el resultado final será en su mayor parte en la contralateral toro. La información visual va directamente a la contralateral tectum. Visual y lateral de información en línea, por lo tanto, terminan en las regiones adyacentes del cerebro medio contralateral.

El tectum es uno de los principales centros de integración de los peces cerebro, que es «exquisitamente diseñado para tareas de orientación integradora» [17]. Es, por tanto, no resulta sorprendente que su entrada sensorial debe corresponder a la misma mitad de los animales (ya sea ipsilateral o contralateral). Lateralización del cerebro, puede afectar coordinadamente diversos aspectos de comportamiento. Por ejemplo, se sabe que la exploración visual comportamiento de los peces se basa principalmente en el ojo derecho, es decir, en la información que lleguen a la izquierda tectum [28]. En el ciego cavefish Astianacte, el comportamiento exploratorio más probable es que se basa en la línea lateral información. En esta especie, comportamiento exploratorio implica exponer el lado derecho de los peces a los nuevos estímulos u objetos [29], de tal modo que la información pertinente es enviada de nuevo a la izquierda cerebro medio.

En contraste con el destacado lateralización de la LT proyección, el anterior ramas parece más equilibrado a nivel bilateral. Esto se asemeja a la situación en las ranas, cuando la proyección de vestibular a los núcleos oculomotores es bilateral para rhombomeres 1 y 2, y contralateral para rhombomeres 5 y 6 [18]. Tras un examen más detallado, sin embargo, se observó que todos los componentes de segundo orden proyección difieren entre los IPSI-y contralateral partes. La AM ramas seguir cursos similares en los dos lados del cerebro, y su principal objetivo es el mismo en cualquiera de las partes, pero la distribución de segundo orden axones dentro de este ámbito es casi complementarias entre las dos partes. Del mismo modo, las ramas AL son, en gran medida, simétrica, sin embargo, el ipsilateral un ventralmente proyectos a los componentes de la diencephalic posterior tuberculum, mientras que el contralateral queridos proyecto dorsalmente a la pretectum (o una región cercana). Por último, las fibras que se extienden anterior también seguir cursos paralelos a las dos partes del cerebro, pero el ipsilateral un cursos a lo largo de la eminencia talámico, mientras que el contralateral uno sigue un poco más dorsal a lo largo del curso tálamo ventral.

La conectividad de los peces es a menudo descrito como gran bilaterales. Lateral prevalencia es limitada y variable de una especie a otra. Nuestras observaciones no se ajustan fácilmente con este punto de vista. No sólo se observa casi completa lateralización, en el segundo fin de proyección de la línea lateral del sistema, sino que también se informó anteriormente una casi completa lateralización de los eferentes de control de la línea lateral órganos [30]. La discrepancia puede deberse a por lo menos dos razones. En primer lugar, pez cebra podría ser inusualmente lateralizado, en segundo lugar, la conectividad de embriones podría ser inusualmente lateralizado. La primera explicación suena algo poco probable pero no puede descartarse por completo. La segunda explicación implicaría que, lejos de ser exuberante, la conectividad de la embrionaria del sistema nervioso central, por el contrario, muy bien controlado. La variable bilaterality de los adultos conexiones podría ser que más tarde se sumaron a un estereotipado, totalmente lateralizado andamiaje de las proyecciones. Curiosamente, se ha informado de que hay un gran aumento en bilaterality del vestibulo-ocular de proyección entre las larvas y juveniles de rodaballo [31]. Este aumento ha sido correlacionada con la migración del ojo durante la metamorfosis de los peces planos [31], pero nuestras observaciones de los principios de pez cebra cerebro sugieren que el aumento de bilaterality puede ser una característica general de post-desarrollo embrionario.

Función

El análisis de PLL conectividad se ve complicada por la inesperada separación de núcleos y neuropils, de tal forma que la proyección de fibras no acaben dentro de los núcleos, pero en sus proximidades. En el caso del toro semicircularis esta no plantea problema real, ya que una pequeña parte de la arborization se considera a entrar en este núcleo (Figura 6], y hay abundantes datos que muestran que el toro es el principal objetivo de segundo orden PLL proyección . La situación es más compleja en otras regiones, ya que no tenemos manera de decidir de que nuestros datos de los núcleos adyacentes es el objetivo de la proyección de fibras.

Habida cuenta de las numerosas restricciones para el análisis de los datos, vamos a proponer, no obstante, algunos generales de interpretación de nuestros resultados, avanza de posterior a anterior. La relación recíproca entre la izquierda y la derecha sináptica campos más probable es que sirve para comparar la información de los lados izquierdo y derecho del cuerpo, un cálculo que puede ser útil cuando una rápida comparación entre la izquierda y la derecha insumos es esencial (como en rheotaxis o en la respuesta de escape). Parece probable en este contexto que la contralateral de entrada sería inhibitorio y que afectan específicamente en el subconjunto de segundo orden las neuronas que están involucradas en esta comparación.

La proyección para el toro semicircularis ha sido objeto de mucho análisis, en particular el alcance de la segregación entre línea lateral y las proyecciones oído interno, y no serán objeto de mayor análisis. Baste decir que esta proyección es un aspecto robusto de vertebrados cerebro medio y la conectividad juega un papel importante en el tratamiento de la información auditiva en los tetrápodos. La existencia de unas pocas ramas de la LT proyección que se extiende directamente a las capas profundas de la tectum es interesante, ya que estas fibras de proporcionar una pronta conexión entre la línea lateral y centros visuales. Como tales, pueden desempeñar un importante papel como pioneros para el después, conexión entre la masiva toro y tectum. Por otra parte, aunque no exclusivamente, por ejemplo, una pronta entrada pueden desempeñar un papel en el modelado de las capas profundas de la tectum, garantizando así la correcta orientación de las fibras más tarde la conexión de toro para el tectum.

La proyección para el ojo y núcleos de motor a la nMLF no ha sido informado previamente. Dada la prevalencia de este componente en las proyecciones vestibular en los mamíferos, su importancia en el embrión de pez cebra indica que la línea lateral del sistema vestibular puede ofrecer-al igual que información, como se comenta en los resultados. La proyección para el nMLF proporciona un vínculo directo con el sistema motor, ya que este núcleo tiene una salida directa a las neuronas motoras espinales. La implicación de este núcleo en la fuga de reacción se ha examinado más arriba (Resultados). Es interesante señalar que en los mamíferos este núcleo también recibe aportes indirectos de la vestíbulo y está implicado en la mirada de mantenimiento a través de un control de los músculos del cuello. Teniendo en cuenta que el cuello apareció relativamente tarde en la evolución de vertebrados, parece probable que los mamíferos vestibular circuito de transmisión de información a las motoneuronas del cuello es una adaptación especializada de más edad y, más en general del sistema que retransmiten línea lateral (y posiblemente vestibular) información a la integridad física neuronas motoras.

También observó directo de segundo orden a las proyecciones diencephalic partes del cerebro, algo que no se había informado previamente. La mayoría de estas proyecciones a través del supuesto mal definidos AL camino e incluyen fibras muy pocos, pero son observados reproducible. Algunos de ellos pueden prefigurar un tercer orden de las proyecciones para el toro diencephalic centros. Por ejemplo, el principal objetivo de talámico el toro semicircularis es el núcleo lateral preglomerular. Este núcleo surge del emigrado parte posterior de tuberculum (M2) que es un objetivo de la segunda orden de proyección en el embrión. Más inesperadamente, el IPSI-y contralateral anterior ramas de AL son apposed a dos regiones del cerebro que serán los principales objetivos de la proyección de diencephalic el toro por los anfibios. Esto puede indicar que los vertebrados comparten un programa para la construcción de un propósito general andamiaje para la transformación y la integración de mechanosensory información. Modulación de esta red puede ser el resultado de la retirada de partes específicas de este andamiaje primitiva o, alternativamente, de mantenimiento a un nivel tan bajo como para convertirse en prácticamente indetectable en los adultos, cuando otros componentes son el aumento masivo de larvas durante el crecimiento.

Conclusión

Hemos demostrado que el segundo orden PLL proyección puede ser reproducible en visualizar el cerebro a principios de pez cebra, y que es muy estereotipada y muy lateralizado. Se compone de una gran rama a la semicircularis toro y una pequeña rama de la capas profundas de la óptica tectum como anteriormente se ha descrito en peces adultos. Consta además de una serie de ramas que no se han reportado hasta el momento. Algunas de las nuevas ramas se dirigen a las regiones que pueden corresponder a los objetivos de la tercera orden de proyección en peces adultos o anfibios, o con los objetivos de la proyección ascendente vestibular en el pescado o en los mamíferos. Proponemos que los de segundo orden PLL proyección en el embrión de pez cebra pone de manifiesto la mayor parte o la totalidad de un propósito general de andamiaje que subconjuntos de elementos serán específicamente suprimidas o reforzadas en diversos grupos de vertebrados más adelante en el desarrollo, lo que representa el conocido diferencias en la conectividad entre los principales grupos de vertebrados.

Materiales y métodos
Pez

Pez cebra (Danio rerio) se obtuvieron a partir de Singapur a través de una empresa local, Antinea (Montpellier, Francia), y mantenido en condiciones normales [32]]. Los embriones se obtuvieron a partir de pares de peces adultos de desove natural y planteó a 28,5 ° C en el tanque de agua. Edad se expresan como días después de la fertilización (DAF). El islote de buenas prácticas agrarias línea [15] se obtuvo de Okamoto H Dr.

Inyecciones

Cuatro días de edad pez cebra se fijaron la noche a 4 ° C en paraformaldehído al 4% en tampón fosfato salino (PBS) y se mantiene a 4 ° C en PBS. Individual de los peces fueron montados en un cubreobjetos en una caída del 0,7% agar en PBS. El cubreobjetos se garantizó a una diapositiva con una pequeña gota de agar y la línea lateral del nervio se visualizan bajo la óptica Nomarski utilizando un 40 × larga distancia de inmersión en agua-objetivo en una determinada etapa Zeiss (Oberkochen, Alemania) Axioscop microscopio. DiI (sondas moleculares, que ahora forma parte de Invitrogen, Carlsbad, California, EE.UU.) se utilizó en 2 mg / ml en dimetilformamida y se aplicó con una densidad óptica de 1,2 mm capilar trazada en un Narishige (Tokio, Japón) extractor de electrodos (en dos etapas tirando para obtener un pequeño consejo de alrededor de 30 Mohms resistencia). Iontoforéticos inyección en el nervio fue impulsado por un WPI electrometer (Sarasota, Florida, EE.UU.). DIO (Invitrogen, Carlsbad, California, EE.UU., 2 mg / ml en dimetilformamida) fue inyectado a presión utilizando pulsos 5 ms de un PicoSpritzer (Intracel, Shepreth, Reino Unido). El capilar DIO utilizado para la inyección como se señaló antes, pero había roto su punta justo antes de la inyección. Cubreobjetos inyectado con embriones se transfirieron a los pozos y se mantuvo en PBS a 4 ° C durante la noche. Los embriones fueron examinados para el etiquetado de la proyección en el hindbrain, y re-incorporados en el 0,7% de agar en otro cubreobjetos, dorsal hacia arriba. El cubreobjetos se volvió garantizado a una diapositiva con una pequeña gota de agar, y la de primer orden proyección se visualizan en virtud de la fluorescencia. Un electrodo se retiraron como se indica más arriba se inserta lateralmente DiI y se inyectó en el campo sináptica. El embrión se mantiene una vez más la noche a 4 ° C en PBS y examinó al día siguiente para la segunda orden de proyección.

Microscopía

Todos los exámenes se realizaron en una Nikon (Tokio, Japón) Microphot microscopio equipado con un Princeton Instruments (Trenton, Nueva Jersey, EE.UU.) Pentamax cámara, usando principalmente una Nikon de 20 ×, 0,5 NA objetivo (10 × ocasionalmente, el 0,3 o el agua NA - inmersión × 40, 0,55 objetivos NA). Los resultados se registran como Z-series con medidas de 2 a 10 micrómetros, dependiendo del objetivo. La cámara de Princeton Pentamax, Uniblitz Velocidad (Vincent Associates, Rochester, Nueva York, EE.UU.) y ASI (Eugene, Oregon, EE.UU.), que se centra etapa fueron controlados por el IPLab 3.6 (Scanalytics, que ahora forma parte de Becton Dickinson, Franklin Lakes, Nueva Jersey , EE.UU.) el software se ejecuta en una Apple (Cupertino, California, EE.UU.) G4. Además de estos datos (ajuste de contraste, DiI superposición de imágenes y las buenas prácticas agrarias) se ha hecho con la mayoría de IPLab 3,9 y, en menor medida (ajustes finales), con Adobe Photoshop se ejecutan en un ordenador Apple G5. En algunos casos (Figuras 2, 5a, 7a, b, 8 bis y 13] las características pertinentes de imágenes consecutivos se combinaron con el uso de Adobe Photoshop. En la Figura 1, el rojo (DiI) y verde (GFP-islote) las imágenes corresponden a diferentes, no consecutivos, los niveles de la Z-pila. El estéreo imágenes de las figuras 6 bis y 12 bis, b fueron obtenidos por la luz de la deconvolución original Z-pila a través del "Rapid Deconvolution" programa de IPLab, seguido por sesgó más brillantes-pixel proyección utilizando el proyector'3 D '. Figura 15c fue tratado también con la "rápida Deconvolution".

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto.

Autores de las contribuciones

RFM describen las diversas proyecciones se informa en este documento. CB asignado a determinados rhombomeres y ampliar la base de datos. AG inició los experimentos, señala las conclusiones y redactaron el manuscrito. Todos los autores leído y aprobado el manuscrito final.

Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por el INSERM (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, Francia) y por un contrato de ANR (Agence Nationale pour la Recherche, Francia). Damos las gracias a Mario Wulliman y Catherine McCormick de valiosos comentarios y críticas, y David Raible, Christine Dambly-Chaudière, Ian Woods y Lily Enero de lectura crítica del manuscrito. Jacques van Helden, Romain Vidaud y Laure Barral ayudó con la IPLab software, y el Dr H Okamoto nos proporcionó el islote de buenas prácticas agrarias.