Citation

Régóta ismert, hogy a gerincvelő egy olyan, központi ritmusgenerátornak (CPG) nevezett hálózatot tartalmaz, amely a magasabb motoros központoktól és a perifériáról érkező információk hiányában is képes a gerincvelői motoneuronok térben és időben összehangolt működésének létrehozására. A doktori értekezésben bemutatott munka során a CPG hálózat két tagját, a motoneuronokkal monoszinaptikusan kapcsolódó utolsó rendű premotor interneuronokat (LOPI) és a bal-jobb oldali alternáció létrehozásában alapvető commissuralis interneuronokat (CIN) vizsgáltuk morfológiai módszerekkel patkány lumbalis gerincvelőben. Újszülött patkány gerincvelő lateralis motoros oszlopába adott BDA injekció után a jelölt LOPI-ok valamivel több, mint 80%-át az injekcióval azonos oldali V-VIII-as laminákban találtuk, de jelentős számban (18%) voltak jelölt sejtek contralateralisan is, mely utóbbi sejteket utolsó rendű commissuralis interneuronként (LOPCIN) definiálhatjuk. A LOPCIN-ok eloszlása a gerincvelő rostrocaudalis tengelye mentén egyenetlen volt, többségüket a L1-4-es szegmentumok területén találtuk, míg a L5-6-os szegmentumok csak kevés LOPCIN-t tartalmaztak. Elsőként írtuk le a primer afferensektől (PA) kontaktust fogadó LOPI-ok arányát, valamint lamináris és szegmentális megoszlását felnőtt patkány gerincvelőben. Kísérleteinkben a vizsgált LOPI-oknak csak töredéke (<10%) fogadott valószínűsíthető kontaktust primer afferens axon terminálisoktól. A kontaktust fogadó LOPI-ok többsége a kapcsolódó motoneuronokkal azonos szegmentumban, az V-VI-os laminák és a VII lamina dorsalis részén helyezkedett el. Leírtuk, hogy a lateralis motoros oszlop motoneuronjainak közel 50%-a commissuralis interneuronoktól is fogad szoros appozíciókat. Az axoszomatikus és axodendritikus kapcsolatokat elektronmikroszkópos szinten is igazoltuk. Elsőként sikerült kimutatnunk a kétoldali CIN-ok közti kapcsolatok meglétét emlős gerincvelőben. Immunhisztokémiai módszerek alkalmazásával kimutattuk, hogy a CIN-ok valamivel több, mint negyede VGLUT1,2 immunoreaktív, azaz glutamáterg serkentő neuron lehet, míg 58%-uk gátló neurotranszmittert használ. A gátló terminálisok 76%-a glicinergnek, míg valamivel több, mint felük GAD65/67 immunopozitívnak bizonyult. A BDA jelölt gátló terminálisok 29%-a mindkét gátló transzmittert tartalmazta. Mindez arra utalhat, hogy emlős gerincvelőben a fiziológiai kísérletekben igazolt keresztezett glicinerg transzmisszió mellett gátló GABAerg és a serkentő glutamáterg CIN-ok is meghatározó szerepet játszhatnak a bal-jobb oldali koordináció létrehozásában. Mivel vizsgálataink az alapkutatások körébe tartoznak, közvetlen gyakorlati hasznosításról nem beszélhetünk, eredményeink azonban hozzájárulhatnak a gerincvelői motoros működés pontosabb megértéséhez. The basic motor patterns underlying rhythmic limb movements during locomotion are generated by neuronal networks located within the spinal cord. These networks are called central pattern generators (CPGs). We studied two elements of the CPG: last-order premotor interneurons that form monosynaptic contacts with motoneurons and commissural interneurons that coordinate activities between the left and right sides of the spinal cord. After BDA injection into the lateral motor column of lumbar spinal cord of newborn rats about 80% of the labeled cells were located ipsilateral to the injection site and were confined to laminae V-VIII. We also recovered substantial number (18%) of labeled cells in the contralateral gray matter that were defined as last-order commissural interneurons (LOPCINs). We demonstrated that the distribution of LOPCINs is uneven along the rostrocaudal axis of the lumbar spinal cord. After injecting BDA into the motor column either at the L2 or L4 spinal segments, LOPCINs were labeled in large numbers at the level of L1-L4 but were recovered only in limited numbers at L5-L6. First in the literature we gave an account about the segmental and laminar distribution of LOPIs that receive monosynaptic inputs from primary afferents (PA). It was revealed that LOPIs contacted by PA terminals tend to be concentrated at the segmental level of the innervated motoneurons, and are evenly distributed along the mediolateral extent of laminae V-VI and in the dorsal portion of lamina VII. We described that only a minor proportion (<10%) of LOPIs were contacted by close appositions from stained primary afferents and received only a few (1-5) terminals. We demonstrated that some CINs may establish monosynaptic contacts with motor neurons on the opposite side of the spinal cord. It has also been revealed that direct reciprocal connections between CINs on the two sides of the spinal cord may also exist. The immunoreactivity of BDA labeled CIN terminals for specific transmitter-associated proteins indicated that about one forth of the CIN terminals could be excitatory and may use glutamate as a neurotransmitter whilst more than half of the CIN boutons (58%) assumed to be inhibitory. It was also found that 76% of the inhibitory CIN axon terminals may use glycine supporting that crossed glycinergic transmission plays a powerful function in the mammalian spinal cord. We also demonstrated that about half of the inhibitory terminals in neonatal spinal cord were labeled for GAD65/67 antibody indicating that GABAerg neurotransmission could also be involved in left-right coordination.