Neuroarchitecture of the color and polarization vision system of the stomatopod haptosquilla

The apposition compound eyes of stomatopod crustaceans contain a morphologically distinct eye region specialized for color and polarization vision, called the mid-band. In two stomatopod superfamilies, the mid-band is constructed from six rows of enlarged ommatidia containing multiple photoreceptor classes for spectral and polarization vision. The aim of this study was to begin to analyze the underlying neuroarchitecture, the design of which might reveal clues how the visual system interprets and communicates to deeper levels of the brain the multiple channels of information supplied by the retina. Reduced silver methods were used to investigate the axon pathways from different retinal regions to the lamina ganglionaris and from there to the medulla externa, the medulla interna, and the medulla terminalis. A swollen band of neuropil-here termed the accessory lobe-projects across the equator of. the lamina ganglionaris, the medulla externa, and the medulla interna and represents, structurally, the retina's mid-band. Serial semithin and ultrathin resin sections were used to reconstruct the projection of photoreceptor axons from the retina to the lamina ganglionaris. The eight axons originating from one ommatidium project to the same lamina cartridge. Seven short visual fibers end at two distinct levels in each lamina cartridge, thus geometrically separating the two channels of polarization and spectral information. The eighth visual fiber runs axially through the cartridge and terminates in the medulla externa. We conclude that spatial, color, and polarization information is divided into three parallel data streams from the retina to the central nervous system. (C) 2003 Wiley-Liss, Inc.

Sexual dimorphism and phenotypic plasticity in the antennal lobe of a stingless bee, Melipona scutellaris

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Successful Strategy for Targeting the Central Nervous System Using Magnetic Albumin Nanospheres

This study reports on the successful use of magnetic albumin nanosphere (MAN), consisting of maghemite nanoparticles hosted by albumin-based nanosphere, to target different sites within the central nervous system (CNS). Ultrastructural analysis by transmission electron microscopy (TEM) of the material collected from the mice was performed in the time window of 30 minutes up to 30 days after administration. Evidence found that the administered MAN was initially internalized and transported by erythrocytes across the blood-brain-barrier and transferred to glial cells and neuropils before internalization by neurons, mainly in the cerebellum. We hypothesize that the efficiency of MAN in crossing the BBB with no pathological alterations is due to the synergistic effect of its two main components, the iron-based nanosized particles and the hosting albumin-based nanospheres. We found that the MAN in targeting the CNS represents an important step towards the design of nanosized materials for clinical and diagnostic applications.

Neuronale Netzwerke des Zentralkomplexes und ein räumliches Arbeitsgedächtnis von Drosophila melanogaster

Zielgerichtete Orientierung ermöglicht es Lebewesen, überlebenswichtige Aufgaben, wie die Suche nach Ressourcen, Fortpflanzungspartnern und sicheren Plätzen zu bewältigen. Dafür ist es essentiell, die Umgebung sensorisch wahrzunehmen, frühere Erfahrungen zu speichern und wiederabzurufen und diese Informationen zu integrieren und in motorische Aktionen umzusetzen.rnWelche Neuronengruppen vermitteln zielgerichtete Orientierung im Gehirn einer Fliege? Welche sensorischen Informationen sind in einem gegebenen Kontext relevant und wie werden diese Informationen sowie gespeichertes Vorwissen in motorische Aktionen übersetzt? Wo findet im Gehirn der Übergang von der sensorischen Verarbeitung zur motorischen Kontrolle statt? rnDer Zentralkomplex, ein Verbund von vier Neuropilen des Zentralhirns von Drosophila melanogaster, fungiert als Übergang zwischen in den optischen Loben vorverarbeiteten visuellen Informationen und prämotorischem Ausgang. Die Neuropile sind die Protocerebralbrücke, der Fächerförmige Körper, der Ellipsoidkörper und die Noduli. rnIn der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass Fruchtfliegen ein räumliches Arbeitsgedächtnis besitzen. Dieses Gedächtnis kann aktuelle visuelle Information ersetzen, wenn die Sicht auf das Zielobjekt verloren geht. Dies erfordert die sensorische Wahrnehmung von Zielobjekten, die Speicherung der Position, die kontinuierliche Integration von Eigen-und Objektposition, sowie die Umsetzung der sensorischen Information in zielgerichtete Bewegung. Durch konditionale Expression von Tetanus Toxin mittels des GAL4/UAS/GAL80ts Systems konnte gezeigt werden, dass die Ringneurone, welche in den Ellipsoidkörper projizieren, für das Orientierungsgedächtnis notwendig sind. Außerdem konnte gezeigt werden, dass Fliegen, denen die ribosomale Serinkinase S6KII fehlt, die Richtung verlieren, sobald keine Objekte mehr sichtbar sind und, dass die partielle Rettung dieser Kinase ausschließlich in den Ringneuronenklassen R3 und R4d hinreichend ist, um das Gedächtnis wieder herzustellen. Bei dieser Gedächtnisleistung scheint es sich um eine idiothetische Form der Orientierung zu handeln. rn Während das räumliche Arbeitsgedächtnis nach Verschwinden von Objekten relevant ist, wurde in der vorliegende Arbeit auch die Vermittlung zielgerichteter Bewegung auf sichtbare Objekte untersucht. Dabei wurde die zentrale Frage bearbeitet, welche Neuronengruppen visuelle Orientierung vermitteln. Anhand von Gehirnstrukturmutanten konnte gezeigt werden, dass eine intakte Protocerebralbrücke notwendig ist, um Laufgeschwindigkeit, Laufaktivität und Zielgenauigkeit bei der Ansteuerung visueller Stimuli korrekt zu vermitteln. Dabei scheint das Horizontale Fasersystem, welches von der Protocerebralbrücke über den Fächerförmigen Körper auf den Zentralkomplex assoziierte Neuropile, die Ventralkörper, projiziert, notwendig für die lokomotorische Kontrolle und die zielgenaue Bewegung zu sein. Letzeres konnte zum einen durch Blockade der synaptischen Transmission anhand konditionaler Tetanus Toxin Expression mittels des GAL4/UAS/GAL80ts Systems im Horizontalen Fasersystem gezeigt werden;. zum anderen auch durch partielle Rettung der in den Strukturmutanten betroffenen Gene. rn Den aktuellen Ergebnissen und früheren Studien folgend, ergibt sich dabei ein Modell, wie zielgerichtete Bewegung auf visuelle Stimuli neuronal vermittelt werden könnte. Nach diesem Modell bildet die Protocerebralbrücke die Azimuthpositionen von Objekten ab und das Horizontale Fasersystem vermittelt die entsprechende lokomotorische Wo-Information für zielgerichtete Bewegungen. Die Eigenposition in Relation zum Zielobjekt wird über die Ringneurone und den Ellipsoidkörper vermittelt. Wenn das Objekt aus der Sicht verschwindet, kann die Relativposition ideothetisch ermittelt werden und integriert werden mit Vorinformation über das Zielobjekt, die im Fächerförmigen Körper abgelegt ist (Was-Information). Die resultierenden Informationen könnten dann über das Horizontale Fasersystem in den Ventralkörpern auf absteigende Neurone gelangen und in den Thorax zu den motorischen Zentren weitergeleitet werden.rn

Localization of Deformed Wing Virus (DWV) in the Brains of Apis mellifera (European Honey Bees)

The purpose of the current research project is to design a successful in-situ hybridization to identify regions within the brains of honeybees where DWV replicates. The localization of the virus in the brains of the bees can draw a connection between CCDand DWV.In conclusion, these results demonstrate that in bees infected with DWV the virus replicates actively in very important regions of the brain, including neuropils that are responsible for vision and olfaction. This means that the virus could adversely affect the vision and olfaction of the honeybees making it difficult for bees to behave normally.