Culex pipiens (Hausmücke), Gehirn der Plagegeister

[Ralf Feller]

Stechmücke Culex pipiens, ZNS

Hallo liebe Mikrokollegen, seit langem beschäftige ich mich mit
Stechmücken. Mit dem Rotationsmikrotom konnte ich nun eine
Culex pipiens (Hausmücke) nach Einbettung in Paraplast in
etwa 600 Schnitte zerlegen. Eine kleine Auswahl aus dem
Kopfbereich möchte ich hier zeigen, mit der Bitte um Korrektur
der Beschriftungen, wenn jemand auf diesem Gebiet versiert ist,
denn ich habe mich eigentlich nie so recht mit dem Nervensystem
der Tiere beschäftigt und mir fehlt die reche Literatur dazu.
Bild 1 zeigt einen Stack aus 4 Bildern mit Combine ZM.
Bild 2 zeigt die Übersicht mit Schnittführung durch die Johnston-
schen Organe der Antennen, die Facettenaugen mit Gehirn und
den hinteren Thorax mit der Muskulatur.
Die weiteren Schnitte sind eine Auswahl von etwa 30 Schnitten
durch den Kopf. Man findet zwei Hemisphären, im Zentrum einen
Zentralkörper und eine Brücke, lateral davon die Pilzkörper
(Assoziationsfunktion) und eine sehr große optische Region mit
kreuzung von Sehnervenfasern.
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Grüße aus dem Ruhrgebiet,
Ralf Feller

[Bernhard Lebeda]

Hallo Herr Feller

also ich bin immer wieder beeindruckt, was die Kollegen alles so machen!!

Eine sehr interessante Geschichte, und anscheinend recht aufwändig!

Ist das denn auch gefärbt? Wohl schon!?


Viele Grüsse ebenfalls aus dem Ruhrgebiet

Bernhard

[Jürgen H.]

Hallo lieber Ralf Feller,

ich bin s e h r beeindruckt und kann die Mühe der Arbeit - und die Freude des Gelingens - gut nachvollziehen.

Ich finde mich noch nicht ganz mit ihrer Schnittführung zurecht, bin etwas verwirrt. Ist nicht in Bild 6,  mittig unten die Speiseröhre zu erkennen, die im Bild 7 schon nach oben gewandert ist, und an die in Bild acht erhebliche Muskelstränge - als Pumpe - seitlich angreifen?

Schön sind die Chiasmata zu erkennen. Wissen Sie, was es mit diesen auf sich hat? Ich erinnere dunkel, irgendwo in welcher Weise?

Mikrogrüße

Jürgen Harst

[Jürgen H.]

Lieber Herr Feller,

ich habe einmal in meinen alten Mückenbildern gesucht und in etwa dieselbe Schnittrichtung bei mir gefunden wie bei Ihnen:



Das Bild kommt in etwa auf ihr Bild 4 hinaus. Das Schwierige ist, dass ich die Schnittrichtungen im Paraffinblock nie so ganz genau eindeutig einstellen kann. Frontal gehts noch am ehesten.

Über den Zentralkörper sind wir uns einig, über die optischen Loben auch. Über den Rest bin ich mir unsicher, schon weil mein räumliches Vorstellungsvermögen nicht sehr ausgeprägt ist.

Ich hatte mir bisher immer vorgestellt, dass die Calices im Frontalschnitt schön als Pilzkörper zu sehen sind. Im Transversalschnitt müssten dann doch die Stiele und Pilzköpfe quer geschnitten werden, oder?

Schauen Sie einmal hier zu Genetikers Lieblingskind:

http://neuro.biologie.uni-freiburg.de/Skriptum/pics/Abb105.gif

Ich muss noch mal nach dem betreffenden Präparat suchen, vielleicht, dass sich da auch bei mir noch ein Schnitt davor oder danach findet. Aber so schön serienmäßig wie bei Ihnen läuft es bei mir nie. Es ist immer mal ein guter Schnitt dabei, aber dann wirds in der Regel wieder krunkelig.

Übrigens sind mir schon die Ebenenbezeichnungen nicht ganz klar: Transversal meint beim Menschen die Ebenen, die oben und unten teilen. Bei der Mücke, weil sie auf allen Sechsen läuft und nicht aufrecht, dreht sich also die Ebene von der Senkrechten in die Horizontale und teilt die Mücke in dorsalen und ventralen Teil, oder?

Schöne Grüße

Jürgen Harst

[Jürgen H.]

Oh je, das war im vorigen posting ein Lapsus erster Güte, was die Begriffe transversal, frontal sagittal angeht. Es ist ja eigentlich ganz klar:

http://images.google.de/imgres?imgurl=http://webs.lander.edu/rsfox/rsfoximages3/lab2_x550_x_339x.gif&imgrefurl=http://webs.lander.edu/rsfox/invertebrates/introduction.html&usg=__8nczq8XKKpdnSwIEpMhpYegblTc=&h=339&w=550&sz=12&hl=de&start=7&um=1&tbnid=5FZO52oeoFRh-M:&tbnh=82&tbnw=133&prev=/images%3Fq%3Dfrontal%2Bsagittal%2Binsect%26hl%3Dde%26lr%3Dlang_de%26sa%3DN%26um%3D1

hier figure 2

Ziemlich verlegene  Mikrogrüße


Jürgen Harst

[Ralf Feller]

Hallo lieber Herr Harst,

erst einmal meine Hochachtung zu ihrem schönen Schnitt.
Über die Bezeichnung der Schnittebenen hatte ich gar nicht nachgedacht.
Ich habe, glaube ich, einmal gelernt den Menschen als stehendes Tier zu
benennen, dann sind doch Horizontalschnitte wie Transversalschnitte
(wenn die Mücke auf ihrem Hinterteil steht)??
Interessanter finde ich aber was man sieht?
Auf Ihrem Schnitt finden sich im Zentrum 3 bogenförmige Bereiche,
ist der obere die Protozerebralbrücke, darunter der Zentralkörper, und was
ist der dritte Bereich (in Ihrem Bild wie bei mir in Bild 4). Hat der
Zentralkörper zwei Abteilungen?
Ich habe diese Region in meinem Bild 4 nicht benannt, weil ich es nicht weiß.
Mein Bild 5 konnte ich mit der Schemazeichnung aus ,,Seifert, Entomologisches
Praktikum, S 104" erklären. Die Pilzkörper liegen doch lateral vom Zentralkörper
und ich glaube auf meinem Bild 5 doch Stiele und Kelche zu erkennen?
Aber mein räumliches Vorstellungsvermögen ist auch nicht gut, und vollständig
beschriftete Schnitte durch das Mückenhirn habe ich in der Art im Internet nicht
gefunden. Es gibt wohl eine tolle Seite (Atlas) über das Drosophilagehirn
(http://flybrain.neurobio.arizona.edu), meine räumliche Vorstellungskraft stößt
aber hier auch an Grenzen, denn die Schnittbilder hier sind schon sehr
komplex, und die Benennung nach Koordinaten auch.
Zur Frage nach der Speiseröhre, ja von der Lokalisation ist die bei mir zu sehen,
mir fehlt aber in meinen Präparaten die epitheliale Auskleidung, die ich auf
späteren Schnitten im Thorax wieder finde. Vielleicht ist bei mir nur ein Rahmen
aus Chitin zu sehen???
In den optischen Loben finde ich zwei Kreuzungen. Ich habe das verglichen mit
dem Bienenauge aus ,,Mikroskopische Anatomie der Wirbellosen" Abb. 182,
weiß aber nicht ob es richtig ist. Beim Menschen erfolgt die Kreuzung ja jeweils
50% zum Gegenauge zur besseren Raumkoordination, beim Insekt wohl zwischen
verschiedenen Teilen der Facetten?
Zur Schnittführung in meinen Bildern habe ich mir vorgestellt, man trifft
(s. Übersicht) die Johnstonschen Organe, die Augen und den Thorax, also stelle ich
mir die Schnittführung wie eingezeichnet vor, also Messer schneidet parallel
zum Scutum/Scutellum (denke ich).
Unser gemeinsames Problem ,,Schrumpfung" tritt bei Ihnen deutlich weniger auf
als bei mir. Ich glaube Sie haben einmal Pirkrinsäurehaltige Fixierung geschrieben,
dringen wässerige Lösungen in die Tiere ein? Bei diesen Schnitten hatte ich das
Tier vorher Blut trinken lassen, ich wollte sehen was mit dem Blut passiert, deshalb
habe ich eine hämatologische Fixierung aus Formalin und Aceton (Leukognost)
verwendet, und die Blutkörperchen sind heil geblieben.

Schön Jemanden gefunden zu haben, der das gleiche Gebiet bearbeitet.
Ist das bei Ihnen eine Stechmücke oder eine Wintermücke?
Ich sehe gerade viele Ringelschnaken bei uns, aber ich weiß, Sie beschäftigen
sich ja nicht nur mit Mücken.

Gruß aus Mülheim,
Ralf Feller

[Ralf Feller]

Ach ja,
habe ganz vergessen zu frage wie Sie gefärbt habe (gefällt mir gut).
Bei mir ist es HE, wollte immer schon einmal an Serienschnitten PAS
oder Versilberung ausprobieren, was aber sehr sehr viel Zeit kostet.
Was macht Ihre Celloidineinbettung?

[Jürgen H.]

Lieber Herr Feller,

Ich habe einmal in alten Präparaten gekramt. Damals habe ich mich mit der Adaption des Mückenauges beschäftigt und hatte über Herrn Harbich auch einen kleinen Bericht darüber ins Netz gestellt. Mich interessierte damals nur die Adaption so dass ich mit den Schnittrichtungen nicht so das Problem hatte: Gleichgültig wie Sie den Kopf schneiden, irgendwann sind immer ein paar Ommatidien drauf. Das Gehirn hatte mich damals nicht so gepackt, daher bekenne ich, mich jetzt aufgrund Ihrer Beiträge auch erstmals damit zu beschäftigen.

Im Seifert ist irgendwo eine hübsche Seitansicht der Cerebralganglien, bei der auch die Lage der Speiseröhre mit angegeben ist. Die verläuft nun zwar bei allen Insekten höchst unterschiedlich, aber ich glaube, dass diese Zeichnung für unseren Typ ganz gut trifft. Ich hab den Seiffert leider gerade nicht greifbar, daher kann ich ihnen die Seitenzahl nicht angeben.

Jedenfalls fanden sich nun in meinen damaligen Schnitten einige, die die Sagittalebene wiedergeben und zwar sogar ziemlich genau mittig, wobei ich nicht weiß, ob der Schnitt nicht doch etwas in der Körperachse gedreht ist.
Es handelt sich in meinem Fall um eine Stelzmücke, die, für mich unbegreiflicher Weise, immer noch abends an derselben Stelle ihren Schwarmtanz veranstalten, wie vor Jahr und Tag, als ich diese Versuchsserie machte. Eben habe ich noch einmal nachgesehen: Und siehe da....
Ich denke, die culex wird ganz ähnlich gebaut sein.

Hier jetzt also eine Übersicht



Man sieht schön  die Speiseröhre, ganz aus Chitin, mittig horizontal verlaufen. Unter der Speiseröhre das Unterschlundganglion, oberhalb der Speiseröhre das Protocerebrum. Links oben ist ein Stück des Fühlers zu sehen, als zweites Glied der Pedicellus mit unserem Johnstonschen Organ, nicht mittig getroffen, sondern irgendwie schräg, darunter als weiterer getraoffener Kopfanhang ein Palpus. Gut zu sehen ist auch im hinteren Bereich des Kopfes hinter der Gehirnmasse  die Muskulatur, die an der Speiseröhre oben und unten ansetzt und sie auseinanderziehen kann, um so die Schluckbewegungen zu erzeugen. Vor dem Gehirn findet sich eine ähnliche Stelle. Der Zentralkörper ist im Protocerebralganglion gut zu erkennen und ich meine, dass links vor ihm ein Teil des Pilzkörpers, der Stiel (Pedunculus) verläuft, aber da bin ich mir nicht sicher.

Hier gibt es eine Nahaufnahme mit dem 20er Objekt:




Gehe ich mit den Schnitten etwas aus der Mitte zur Seite, sieht es so aus:





Jetzt liegt, vermute ich, das Deuterocerebrum vor der Speiseröhre. Dieses mit dem Kopfganglion eng verbundene Ganglion liegt also paarig links und rechts neben der Speiseröhre. Es gibt sich als solches zu erkennen durch den Antennennerv, der nach links Richtung Antenne verläuft.

Alle bisher gezeigten Bilder sind Pseudoazan geförbt, was im Kopfbereich sehr gut funktioniert. Muskulatur bekomme ich allerdings mit dieser Färbung nicht gut hin.

Auf alle anderen Fragen und Bemerkungen von Ihnen in Ihrer Mail komme ich noch zurück.

Denn ich bin ja auch froh, einen Leidensgenossen der Mückenhistologie gefunden zu haben.

Herzlichen Gruß

Jürgen Harst

[Jürgen H.]

Lieber Herr Feller, noch zum Zentralkörper:

Ich stelle der Einfachheit halber noch einmal Ihr Bild ein, weil man es darauf die Einzelteile des Zentralkomplexes noch schöner getrennt sehen kann:




Dazu folgendes Zitat aus dem Dettner:Der Zentralkörper " ist in einen größeren, oberen Teil untergliedert, der kappenartig auf einem kleineren unteren Teil sitzt.Beide Teile sind in horizontaler Ebene geschichtet (Können sie auf meinen Sagittalbildern schwach erkennen)  und weisen in vertikaler Richtung eine klare Segmentierung auf. Posteroventral darunter liegen zwei symmetrische glomeruläre Strukturen, die Noduli.... Die vierte Untereinheit des Zentralkomplexe, die Protocerebralbrücke liegt in dorsaler Position in der hinteren Grenzschicht des medianen Protocerebrums. "(Ist im Dettner sogar hinter dem Zentralkomplex gezeichnet)

"Die Protocerebralbrücke ist wie der obere und untere Teil des Zentralkomplexes segmentiert...nach Art eines Fächers...die einzelnen Segmente des Zentralkomplexes sind durch spezifische Typen von Kleinfeldneuronen miteinander verknüpft" (Wobei es auch hier zwischen Brücke und Zentralkomplex nach der Zeichnung um Dettner einen Chiasmus gibt.) Der Zentralkörper hingegen ist wieder mit den lateralen optischen Loben verbunden. Die funktionelle Bedeutung ist nach Dettner bis heute ungeklärt, er redet von einer Vermutung einer möglichen Beteiligung an der visuellen Wahrnehmung einseits und der der Kontrolle der Motorik und der Lauterzeugung andrerseits.

Nochmals herzlichen Gruß

Jürgen Harst

[Ralf Feller]

Vielen Dank !!!
mein Aufnahmevermögen für heute ist erschöpft-ich komme gerne darauf zurück.
Sie haben tolle Schnitte und ich wundere mich warum es im Netz fast keine
Bilder zu solch einem phantastischen Gebiet gibt (fast keine Histologie von
Insekten). Ich persönlich bin auf die "Stech"-Mücke gekommen weil mein
eigentliches Interesse den Parasiten und durch Arthropoden übertragenen
Krankheiten gilt. Das Gehirn meiner Culex war eigentlich nur Beiwerk und ich
hatte es auf den Mitteldarm abgesehen. Aber die Anatomie und Funktion dieser
Tiere fasziniert mich doch sehr.

Nochmal Danke für Ihre Mühe und gute Nacht.

[Jürgen H.]

Lieber Herr Feller,

Was die Parasiten angeht: Sie kennen bestimmt das hier:

http://www.vektorbiologie.uni-tuebingen.de/buch/text/inhalt.html

Herr Renz liest ja hier gelegentlich mit und hat mir einmal mit manchem Tipp zur Präparierung auf die Sprünge geholfen.

Noch zu Ihren Fragen aus ihrer vorletzten Mail:

Ich habe die Tierchen damals entweder in simplem AFE oder in alkoholischer Pikrinsäurelösung (in Alkohol gelöste Pikrinsäure/ Formalin/Eisessig nach Duboscq-Brasil ) fixiert. Mit Carnoy habe ich keine Erfahrungen, habe mich davon abschrecken lassen, dass Seifert in seinem entomologischen Praktikum von Härtungsgefahren spricht. Nun las ich gestern einen Artikel, der explizit Carnoy für Arthropoden empfahl und zwar interessanterweise in einer Variante, die Ameisensäure an die Stelle von Essigsäure und Iso an die Stelle von Ethylalk.  setzt: Also sechs Teile Iso, drei Teile Chloroform, ein Teil Ameisensäure (vermutlich konzentriert). In dem Artikel wird beschrieben, dass Bouin dazu neige, Luft in den Insekten zu belassen. In der Tat habe ich im Augenblick meine Schwierigkeiten mit meinen Zikaden just in diesem Punkt, sie wollen nicht untertauchen, obgleich ich Eintrittspforten für das Fixativ geschaffen habe.

Ferner habe ich damals als Intermedium entweder N-Butylalk, oder Roti verwendet. Im Augenblick neige ich jedoch dazu, nur über Iso zu gehen.

Zur Färbung: Ich würde ja gerne wissen, welches Hämatoxylin Sie verwenden. Wenn ich H-E färbe nehme ich Ehrlichs Hämatox. Das ergibt eine sehr schon präzise Blaufärbung der Zellkerne und der Perikarien. In jedem Fall vermute ich, dass ihr Wasser sehr weich ist. Bei meinen H-E Färbungen muss ich regelmäßig aufpassen, dass die Hämotoxylinfärbung nicht zu stark ausfällt, der Farbumschlag von rot nach tiefblau tritt schlagartig ein, wenn ich die Präparate in unser extrem hartes Wasser tauche. Mein Wohnort liegt auf einem großen Kalkstock und pumpt aus dem Kalkstock das Trinkwasser hoch....

Ich meine auch, dass der Pilzkörper, wenn er denn bei den Mücken als solcher gut erkennbar vorhanden ist, lateral zum Zentralkörper aufsteigen müsste. Aber, wenn ich die Zeichnungen, die ich dazu gesehen habe, richtig deute, müssten sie im Transversalschnitt zu sehen sein, also senkrecht zur Körperachse leicht nach hinten gekippt aufsteigen. Aber wie gesagt: Mein räumliches Vorstellungsvermögen ist begrenzt.

Zur epithelialen Auskleidung der Speiseröhre bei Mücken kann ich nichts sagen, es dürfte sich ja nur um ein dünnes Häutchen handeln, wenn es vorhanden ist. Ich meine gestern in einem Längsschnitt der Speiseröhre einige Zellkerne auf der Chitinröhre wahrgenommen zu haben, und vielleicht sind sie sogar ganz schwach rot gefärbt auf meinem Längsschnittbild zu sehen, ich müsste das noch einmal mit starker Vergrößerung kontrollieren.

Die Idee, dass die Chiasmen der optischen Loben der besseren Raumkoordination dienen könnten, finde ich unmittelbar einleuchtend. Der Blickwinkel eines Komplexauges ist schon beeindruckend, auf Ihrem Photo der ungeschnittenen Mücke kommt ja gut heraus, dass der Kopf des  Tieres nahezu  ganz Auge ist.

Mückenfreies Schlafzimmer wünscht Ihnen

Jürgen Harst

[Ronald Schulte]

Ralf,

Ich kannte diesen Beitrag auch noch nicht aber ist mächtig interessant.
Ich habe noch ein Mückenblock in Technovit bereit liegen aber noch nicht angeschnitten. Angeregt durch dein Beitrag werde ich es dieser Tagen mal Probieren.

Grüße Ronald

[42]

Es gibt einen Fliegengehirnatlas, vielleicht hilft der weiter:

http://flybrain.neurobio.arizona.edu/

[Lothar Gutjahr]

Hallo Christian,

sorry, aber das ist ein Atlas, der ist ausschließlich der meisterforschten Fliege "Drosophila" gewidmet.

Gruß Lothar

[HDD]

Hallo Herr Feller

Als begeisterter Insektenfotograf möchte ich mich bei Ihnen ganz herzlich für diesen
hochinteressanten Bericht bedanken.

Diese Arbeit ist bewundernswert. Ich kann mir lebhaft vorstellen wie es bei der Vor-
bereitung dieser wunderbaren Aufnahmen zwischen Frust und Freude hin und hergegangen ist.

Vielen Dank für diese Präsentation.

Horst-Dieter