Neuronal origin of cerebellar afferents from motoneurons innervating extraocular muscles

เซลล์ประสาทที่เป็นต้นกำเนิดของเส้นประสาทเข้าสู่สมองส่วนซีรีเบลลั่มจากมอเตอร์นิวรอนที่ควบคุมเล้ามเนื้อนัยน์ตา

Name: Peenaraya Sunartpin

MeSH: Axonal Transport

MeSH: Brain Stem

MeSH: Cerebellar Nuclei

MeSH: Eye movements

Abstract: The objective of this study is to investigate the characteristics and distributions of neuronal origin of cerebellar afferents from motor cranial nerve nuclei innervating extraocular muscles by the method of retrograde transport of two fluorescence tracers in rats. Under deep anesthesia and aseptic conditions, 5 µl of 3% solution of Fluoro-Gold (FG) in phosphate buffer solution (PBS) was injected into the bellies of the six extraocular muscles to study the labeling of motoneurons innervating corresponding extraocular muscles. The cerebellum was exposed by craniotomy, and 0.3 µl of 10% solution of Dextran Tetramethyl Rhodamine Biotin (Micro Ruby: or MR) in PBS was injected into many regions of the anterior vermis (lobule I, II) and the posterior vermis (lobule VI, VII, IX, X) , the flocculus, the paraflocculus and the deep cerebellar nuclei. Multiple injections were made to cover the entire cerebellum in order to obtain a near maximum labeling of cerebellar afferent neurons. In other cases, only small single or a few injections were made in specific areas of the cerebellum to study specific distributions and topographic organization. In one group of rats, injections were made both in the extraocular muscles with FG and in the cerebellum with MR to study the double labeling of neurons, which project their axons to both the extraocular muscle and the cerebellum. Another group of rats were injected in both sites with only the PBS and served as the control for auto-fluorescence background. After 3 days postoperative survival time, all animals were deeply reanesthetized and perfused with heparinized normal saline solution, followed by 4% paraformaldehyde in 0.1 M phosphate buffer, pH 7.4, and 30% sucrose solution in PBS. The brainstem and the cerebellum were removed immediately, and stored in sucrose solution in PBS at 4°c. Serial transverse sections of the brainstem and sagittal sections of the cerebellum were obtained by a freezing microtome at 40 µm thickness, collected on uncoated glass slides, and immediately dried. All sections were examined under an epifluorescence or confocal microscope equipped with filter systems for FG and MR. The presence of both single and double retrograde labeled neurons in the Oculomotor (CN3), Trochlear (CN4) and Abducens (CN6) nuclei was recorded, photographed, stored as computer images files and printed out as hard copies. The labeling neurons in the vicinity of the CN 3, 4, 6 from all sections were plotted onto diagrams and counted. Neurons labeled only with MR retrogradely transported from injection sites in the cerebellum were found bilaterally and scattered throughout in the Oculomotor, Trochlear and Abducens nuclei. These neurons labeled only with MR were small and medium-sized interneurons and represented only a small proportion of the entire population. Neurons labeled only with FG retrogradely transported from injection sites in the extraocular muscles were the most numerous, and distributed almost throughout the entire population of small, medium-sized and large motoneurons, which innervate the extraocular muscles. A smaller proportion of small and medium-sized FG labeled neurons within these nuclei were also double labeled with MR, indicating that they project their axon collaterals to both extraocular muscles and the cerebellum. In conclusion, the present findings provide clear anatomical evidence that a small population of motoneurons in the Oculomotor, Trochlear and Abducens nuclei of the rat project their axon collaterals directly to the cerebellum and the extraocular muscles, in addition to the cerebellar afferents from other interneurons within these nuclei. The findings also indicate that cerebellar neuronal circuits play more direct roles in monitoring and controlling eye movements than previously known.

Abstract: การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษา ลักษณะและการกระจายของเซลล์ประสาทที่เป็นต้นกำเนิดของเส้น ประสาทจากกลุ่มมอเดอร์นิวรอนที่ส่งไปยังกล้ามเนื้อนัยน์ตาโดยอาศัยการลำเลียงแบบย้อนกลับในเส้น ประสาทของสารเรืองแสงสองชนิดในหนู หลังจากทำให้สลบโดยปราศจากเชื้อ หนูกลุ่มหนึ่งฉีดสารละลาย 10% ของ Micro-Ruby (MR) ในฟอสเฟทบัฟเฟอร์ (PBS) ปริมาณ 0.3 ไมโครลิตร ที่เวอร์มิสส่วนหน้า (lobule I, II), ส่วนหลัง (lobule VI, VII, IX, X), ฟลอคคูลัส, พาราฟลอคคูลัส และที่นิวเคลียสของซีรีเบลลั่ม การฉีด ครอบคลุมพื้นที่หลายส่วนของซีรีเบลลั่มเพื่อให้ได้จำนวนเซลล์ประสาทที่ติดฉลากเป็นจำนวนมากที่สุด หนู ในกลุ่มนี้บางตัวฉีดบริเวณเฉพาะบางส่วนของซีรีเบลลั่มเพื่อศึกษาการกระจายและลักษณะของเซลล์ประสาท หนูทดลองอีกกลุ่มหนึ่งทำการฉีดสารเรืองแสงสองชนิด คือ MR ที่ซีรีเบลลั่ม และฉีดสารละลาย 3% Fluoro- Gold (FG) ใน PBS ปริมาณ 5 ไมโครลิตรเข้าในแต่ละมัดกล้ามเนื้อนัยน์ตาซึ่งเลี้ยงโดยเส้นประสาทสมองคู่ที่ 3, 4, 6 แล้วติดตามการติดฉลากของสารเรืองแสงทั้งสองชนิดในซัยโตพลาสมของมอเตอร์นิวรอนในบริเวณ กลุ่มเซลล์ประสาทออคูโลมอเตอร์ (CN 3) โทรเคลีย (CN 4), แอบดูเซนส์ (CN 6) หนูทดลองอีกกลุ่มหนึ่งฉีด สารละลาย PBS เพื่อใช้ในการตรวจสอบ background ของสารเรืองแสง ต่อมาอีก 3 วันหลังทำให้สัตว์ทดลอง สลบอีกครั้งจึงทำการเก็บรักษาสมองโดยวิธีการ purfusion ด้วย 4% พาราฟอร์มาลดีไฮด์ แล้วนำเนื้อสมอง ส่วนซีรีเบลลั่มมาตัดเรียงตามแนวยาวและก้านสมองตัดเรียงตามขวางด้วยความหนา 40 ไมโครเมตร ก่อน ส่องดูเซลล์ประสาทที่ติดฉลากด้วยกล้องจุลทัศน์ชนิดฟลูออเรสเซนด้วยแผ่นกรองแสงสำหรับ FG และ MR เก็บข้อมูลด้วยภาพถ่ายและเก็บไว้ในแฟ้มข้อมูลภาพคอมพิวเตอร์ เซลล์ประสาททั้ง 3 กลุ่มถูกนับจำนวนและ วาดแบบพื้นที่สมองไว้ทุกชื้นสไลด์ ผลการทดลองพบว่าเซลล์ประสาททั้งสามกลุ่ม CN 3, CN 4, CN 6 ทั้ง สองข้างของก้านสมองติดสีแดงด้วย MR ที่ลำเลียงย้อนกลับมาจากซีรีเบลลั่มแต่อย่างเดียวเป็นอินเตอร์นิวรอน มีจำนวนไม่มากนัก มีทั้งเซลล์ขนาดเล็กและกลาง กระจายอยู่ระหว่างมอเตอร์นิวรอนขนาดกลางและใหญ่ที่ ติดสีเหลืองทองของ FG ที่ลำเลียงย้อนกลับมาจากกล้ามเนื้อนัยน์ตา มีเซลล์ประสาทจำนวนหนึ่งที่มีทั้งขนาด เล็กและใหญ่อยู่ในตอนกลางของกลุ่มเซลล์ประสาทเหล่านี้ที่ติดทั้งสองสีในเซลล์ตัวเดียวกัน แสดงว่ามี มอเตอร์นิวรอนที่ส่งแขนงของเส้นประสาท (axon collaterals) ไปสู่ทั้งซีรีเบลลั่มและกล้ามเนื้อนัยน์ตา สรุป ได้ว่า ต้นกำเนิดของเซลล์ประสาทจาก CN3, CN 4, CN 6 ที่ส่งเส้นประสาทไปสู่ซีรีเบลลั่มมาจากทั้งกลุ่ม มอเตอร์นิวรอนและอินเตอร์นิวรอน ที่มีบทบาทสำคัญในการควบคุมประสานงานการเคลื่อนไหว ของ นัยน์ตา ดังนั้นสมองส่วนซีรีเบลลั่มจึงสามารถควบคุมติดตามการเคลื่อนไหวของนัยน์ตาได้โดยตรงและรวด เร็วกว่าวงจรประสาทที่ทราบกันมาแต่ก่อนหน้านี้

Mahidol University

Address: NAKHON PATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Naiphinich Kotchabhakdi

Role: Thesis Advisors

Created: 2009-07-23

Modified: 2552-09-10

Issued: 2009-07-23

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Neurosciences

Grantor: Mahidol University

©copyrights Mahidol University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4036354.pdf	5.34 MB	34	2018-05-29 01:13:50

ใช้เวลา

-0.772106 วินาที