W. Breipohl

Synaptic organization of the molecular and the outer granular layer in the motor cortex in the white mouse during postnatal development. A Golgi- and electronmicroscopical study

SummaryThe motor cortex of white mice has been studied from the first postnatal day up to an age of three weeks electronmicroscopically and with the Golgi method. Special attention has been paid to the dendritic organization in the molecular and outer granular layers. The following observations were made:1.Branching of the apical dendrites of neurons of the second layer occur already from the third day, whereas the basal dendrites start branching only at the end of the first week.2.The deeper laying cells of the second layer mature at an earlier stage than the more superficial cells.3.Immediately after birth, the first axodendritic synapses are found on the large stem dendrites. Their spines develop by the end of the first postnatal week. The spines of the apical dendrites develop before those of the basal ones.4.Axosomatic synapses are found on the cell bodies of the external granular layer in the second postnatal week.5.The development of the apical dendrites from the deeper layers (III–V) is an important factor in the maturation of the external layers. These dendrites have acquired their final number of spines by the end of the second week.6.During their development the dendrites of the third to fifth layer show intimate contact by mutual indentation. The cells of the second layer complete their maturation by the end of the third week.ZusammenfassungDer motorische Cortex von weißen Mäusen wurde vom ersten Tag nach der Geburt bis zum Alter von 3 Wochen mit Hilfe der Golgi-Methode und elektronen-mikroskopisch untersucht. Besonderes Interesse galt seiner dendritischen Organisation in Molekularis und äußerer Körnerschicht.Die apikalen Dendriten der Nervenzellen der II. Schicht verzweigen sich nach dem 3. Tag, die basalen Dendriten am Ende der 1. Woche.Die tiefgelegenen Zellen der zweiten Schicht reifen früher als die mehr oberflächlich liegenden Zellen. Die ersten axodendritischen Synapsen findet man unmittelbar nach der Geburt an den großen Stammdendriten. Ihre Dornen entwickeln sich am Ende der ersten postnatalen Woche. Die synaptischen Dornen der apikalen Dendriten entwickeln sich früher als jene der basalen.Die axosomatischen Synapsen finden sich an den Zellen der äußeren Körnerschicht im Laufe der 2. Woche. Einen wichtigen Faktor in der Ausreifung der beiden oberen Schichten stellt die Entwicklung der apikalen Dendriten der unteren Schichten (III–V) dar. Diese Dendriten entwickeln ihren endgültigen Dornenbesatz am Ende der 2. Woche.Die Dendriten der Schichten III–IV verzahnen sich im Laufe der Entwicklung eng miteinander. Ihre Ausreifung entspricht am Ende der 3. Woche den Verhältnissen bei der erwachsenen Maus.

Early cytological differentiation in the cerebral hemisphere of mice

Summary1. The parietal region of the telencephalic vesicle of mice embryos and newborn mice has been studied electronmicroscopically. Special attention has been paid to developing glia cells. 2. In early stages it is impossible to differentiate neuroblasts from glioblasts. 3. Late pre-natal stages allow a recognition of glioblasts on account of their ultrastructure, as the overall structure of the nucleus and the cytoplasm of a glioblast has a greater electron-density than that of a neuroblast. 4. Glioblasts have a lobulated nucleus at this stage (20th day i.u.) while neuroblasts possess an ovoid nucleus. The quantity of endoplasmic reticulum and of the number of ribosomes is relatively greater in neuroblasts than in glioblasts.

Die Differenzierung isolierter Nerven- und Gliazellen aus trypsiniertem Rückenmark von Hühnerembryonen in Gewebekulturen

SummaryCervical and thoracic segments of the spinal cord of six and seven days old chicken embryos were trypsinized. The isolated cells have been cultivated in vitro and studied both light- and electronmicroscopically.Immediately after isolation, neurons or glial cells can not be distinguished by morphological criteria. After a few hours in vitro, however, the first sprouting of fibres is visible. About 12 hours later an aggregation of cells in bulks or loosely woven nets becomes more and more prominent, without an active cellmovement visible. The aggregational process of the previously dissociated cells is combined with ultrastructural differentiation.At the end of the first week in vitro one could recognize besides some astrocytes a great number of those cells which were neither astroglia-nor oligodendroglia-cells. The latter were not detectable during our short periods of cultivation.Those cells showing an enhancement of organelles and their endoplasmic reticulum formed an ergastoplasm after five to seven days in vitro are definitely nerve cells, whose axons and dendrites appear after three days of incubation.The most convincing criteria of nerve cell maturation is the appearance of synapses, which increase in number from the fifth day of incubation onwards.Axo-dendritic, axo-somatic and axo-axonal synapses are present.A possible physiological significance of the synapses in relation to their ultrastructural features and the importance of the “membrane junctions” has been discussed.ZusammenfassungCervikales und thorakales Rückenmark 6 und 7 Tage alter Hühnerembryonen wurde trypsiniert. Die isolierten Rückenmarkszellen wurden kultiviert und anschließend licht- und elektronenmikroskopisch untersucht.Unmittelbar nach der Isolierung kann man die Zellen morphologisch nicht unterscheiden. Nach wenigen Stunden der Inkubation beobachtet man ein erstes Auswachsen feiner Portsätze. Nach ca. 12stündiger Kulturzeit beginnt eine Zusammenlagerung der Zellen in Zellklumpen und lockeren Zellverbänden immer deutlicher zu werden, ohne daß eine aktive Zellbewegung sichtbar wird. Die Zusammenlagerung der Zellen geht mit einer feinstrukturell verfolgbaren Ausreifung einher.Am Ende der 1. Woche findet man neben einigen astrocytären Gliazellen auch zahlreiche andere polymorphe Formen, die sich weder als Astroglia- noch als Oligodendroglia-Zellen typisieren lassen. Letztere konnten während der kurzen Inkubationsdauer weder licht- noch elektronenmikroskopisch identifiziert werden.Die Nervenzellen zeigen eine Zunahme ihrer Organellen und eine Zusammenlagerung ihres endoplasmatischen Retikulums zu Ergastoplasmaformationen. Axone und Dendriten sind bereits nach 3tägiger Inkubation erkennbar.Ein eindeutiges Kriterium der Nervenzellausreifung stellt die Bildung von Synapsen dar, die nach dem 5. Tag der Inkubation deutlich wird. Es bilden sich axo-dendritische, axosomatische und axo-axonale Synapsen.Die mögliche physiologische Bedeutung der Synapsen auf Grund ihrer Ultrastruktur und die Bedeutung der ‚membrane junctions” wird diskutiert.

The cytology of the developing molecular layer of mouse motor cortex

SummaryThe cytological differentiation of the first and uppermost cortical layer of the mouse motor cortex has been studied, having used the Golgi-Cox technique and electronmicroscopy.The present investigation concentrates on the following topics: the differentiation of 1 neuroglia and 2. neurons in this layer and 3. the ultrastructure of the developing neuropil. Whenever possible the lightmicroscopy of the Golgi section has been compared with relevant features in electronmicroscopy.1.Two types of neuroglial cells have been found. One specialised type which is responsible for sealing on the neuroectoderm from the pia and delivers the membrana limitans gliae. The other type has the structure of an ordinary astrocyte.2.The horizontal cell changes from a primitive bipolar cell into a multipolar cell around the 6thday of postnatal life. It takes about 3 weeks before the general shape and the ultrastructure has reached maturity.3.The development of the neuropil has been studied paying special attention to synaptic organisation. Axo-dendritic synapses of horizontal cells can be detected one day after birth, while axo-somatic synapses are established from the 9th day onwards. Increasing complexity of synaptic organisation occurs with progressing maturation.ZusammenfassungDie Cytodifferenzierung der Schicht I des motorischen Cortex der weißen Maus wird mit Hilfe der Golgi-Methode und elektronenmikroskopisch untersucht.Die Gliadifferenzierung wird unter besonderer Berücksichtigung der Feinstruktur der „membrana limitans gliae“ verfolgt. Die Gliazellen der Molekularis lassen sich im Laufe der Entwicklung in zwei Typen unterteilen. Es bleibt fraglich, ob es sich um zwei unterschiedliche Modifikationen von Astrocyten handelt.Die Peinstruktur des sich entwickelnden Neuropils wird beschrieben. Axodendritische Synapsen finden sich in der Molekularis bereits am 1. Tag der postnatalen Entwicklung. Axosomatische Synapsen der Horizontalzellen fanden sich ab dem 9. Tag nach der Geburt.Die Horizontalzellen beginnen um den 6. Tag nach der Geburt ihre anfängliche, embryonale, bipolare Gestalt zu ändern und Fortsätze auszusenden. Nach etwa drei Wochen haben sie ihre endgültige, morphologische Reife erreicht.

Die Feinstruktur und Differenzierung des inneren Segmentes und des Paraboloids der Photorezeptoren in der Retina von Hhnerembryonen

SummaryThe development of the inner segment of the chick photoreceptors has been studied from the 6th to 21st day of incubation.The inner segment is essentially an elongation of the apical cytoplasm of the growing receptor, distally from the outer limiting membrane. An emigration of mitochondria follows, forming the ellipsoid.The paraboloid is a portion of the agranular endoplasmic reticulum and occupies a sharply localised non variable position within the receptor.Possible interrelatations between paraboloid, endoplasmic reticulum and Golgi apparatus are discussed. The presence of glycogen in the paraboloid seems to indicate that this specialised portion of e.r. may be either involved in glycolysis or a store for glycogen.The development of the inner segment of the chick photoreceptors has been studied from the 6th to 21st day of incubation.

Die Oberflächenstruktur der olfaktorischen Drüsen des Goldfisches (Carassius auratus)

SummaryThe appearance and fine structure of the surface of endoepithelial glands in the regio olfactoria of Carassius auratus are described. The phases of accumulation of secretory droplets, their excretion, and their significance for the production of the terminal mucous film are demonstrated and discussed.Two different kinds of endoepithelial glands formation are described. It is possible that these glands are only modifications of a single cell type. The first modification is referred to as goblet cells; the second as endoepithelial glands with balloon-like projections over the surface of the olfactory epithelium.On the surface of the goblet cells, two classes of microvilli, which differ in structure and pattern of distribution, can be seen. In addition, membrane protrusions, which are interpreted as bundles of fused cilia, can sometimes be found.The goblet cells always appear with ciliated cells in well defined areas. The cilia of ciliated cells are characterized by the existence of “microspines”.The terminal mucous film, which until now was described only in land-living vertebrates is demonstrated in fish for the first time.ZusammenfassungIn der Regio olfactoria des Goldfisches (Carassius auratus) werden intraepitheliale Drüsen und deren Oberflächenstruktur beschrieben. Die Stadien der Sekretanhäufung, der Sekretausscheidung und der Bedeutung für die Bildung des Schleimfilmes über der olfaktorischen Rosette werden demonstriert und diskutiert. Zwei unterschiedliche Erscheinungsbilder von Drüsen werden beschrieben, bei denen es sich jedoch möglicherweise nur um zwei Modifikationen ein und desselben Zelltyps handelt: 1. Drüsen, die als Becherzellen bezeichnet werden und 2. Drüsen, deren ballonartige Vorwölbungen ihrer distalen Zellpole weit über die Oberfläche des olfaktorischen Epithels hinausragen. Diese beiden Drüsen unterscheiden sich in ihrer Häufigkeit, ihrer Verteilung auf den Lamellen der olfaktorischen Rosette, ihrem Sekretionsmechanismus und ihrer Oberflächenbeschaffenheit, nicht jedoch im lichtmikroskopischen Erscheinungsbild ihrer Sekrettropfen.Auf der Oberfläche der Becherzellen lassen sich zwei verschiedene Typen von Mikrovilli mit jeweils unterschiedlichem Verteilungsmuster erkennen: 1) ca. 0,15–0,5 μ lange Mikrovilli die in wechselnder Dichte über die gesamte Oberfläche der Drüsenzellen verteilt sein können und 2) bis ca. 1 μ lange Mikrovilli, die wie ein Stäbchensaum den Verlauf benachbarter Zellmembranen markieren. Außer diesen beiden Oberflächenprofilen kommen noch Strukturen vor, die in Ein- oder Mehrzahl auf der Oberfläche der Becherzellen erscheinen können und als Bündel verwachsener Zilien interpretiert werden. Sie sind bis zu 5 μ lang, ihr Basisdurchmesser beträgt ca. 1 μ und sie verjüngen sich im allgemeinen zur Spitze hin.Die Existenz von „microspines“ an den Zilien der den Becherzellen stets benachbarten Flimmerzellen wird beschrieben.Die Existenz eines terminalen Filmes auch über dem olfaktorischen Saum von Teleostiern konnte erstmalig nachgewiesen werden.

Ontogeny of the mouse motor cortex. The polymorph layer or layer VI. A Golgi and electronmicroscopical study

SummaryThe development of neurons and their synapses of the mouse motor cortex has been studied from the first postnatal day up to an age of three weeks both electronmicroscopically and with the Golgi method. Special attention has been paid to the maturation of the different cell types in the sixth cortical layer and their dendritic organization within this layer.The polymorph layer is subdivided into two zones: an internal (VIb) and an external one (VIa). In these zones six different cell types can be identified both electronmicroscopically and with the Golgi method: large, small and inverted pyramidal cells in VIa; horizontal cells, star cells and small pyramidal cells in VIb.Spines of apical dendrites of large pyramidal cells in sublayer VIa can be detected as early as the 6th postnatal day. About the ninth day the basal dendrites as well show emerging spines. Somatic spines are found only on the large pyramidal cells and disappear slowly towards the end of the 3rd postnatal week.The small pyramidal cells show developing spines on their apical dendrite in the first half of the second postnatal week. The final density and distribution of spines is reached by the stem dendrites towards the end of the second week, by the basal dendrites during the third week. The maturation process of the “improperly orientated” neurons occurs in time in between the large and the small pyramidal cells.The axo-somatic synapses appear in general at a later date than the axo-dendritic ones. In the horizontal cells axo-somatic synapses are visible already at the seventh postnatal day.At the end of the first week especially in layer VIb many immature neurons with an ovoid or round nucleus are present having little if any endoplasmic reticulum organised as ergastoplasm.Towards the end of the second week however most neurons in the polymorph layer have a well developed endoplasmic reticulum.Electronmicroscopical pictures reveal in outgrowing dendrites many enlargements filled with vesicles, these correspond to the varicosities seen in Golgi pictures. At nine days postnatally the first myelinated fibres appear.

The behavior of trypsinized choroid plexus cells in tissue cultures. An electron microscopic study

SummaryPlexus cells of 10 days old chicken embryos were trypsinized. After various periods of culturing the material was studied both light- and electronmicroscopically. Directly after dissociation most of the plexus cells are found to be separated from each other in the liquid medium. However after 12 hours of culturing the individual cells reaggregate themselves in small rosettes which enlarge until the stages of 36 hours. Simultaneously the aggregational process of previously dissociated cells is combined with an ultrastructural differentiation and desmosomes, basal labyrinth, basement membrane and ergastoplasm are formed.Both the isolated cells and the rosettes exhibit quick rotational movements due to their ciliar action.ZusammenfassungDie Plexus chorioidei der Seitenventrikel 10 Tage alter Hühnerembryonen wurden trypsiniert, kultiviert und anschließend licht- und elektronenmikroskopisch untersucht. Unmittelbar nach der Trypsinierung sind die Plexuszellen bei der Kultivation in flüßigen Medium als Einzelzellen anzutreffen. Nach 12stündiger Kulturzeit sieht man kleine Rosetten, deren Größe bis zum Alter von 36 Std noch zunimmt. Die isolierten Zellen und die Zellen der Rosetten weisen eine rege Zilientätigkeit auf, durch die sie in lebhafter Bewegung gehalten werden.Mit der Zusammenlagerung der isolierten Zellen zu Gewebsverbänden geht gleichzeitig eine feinstrukturelle Differenzierung einher. Es treten Desmosomen, ein basales Labyrinth, eine Basalmembran und oft ein Ergastoplasma auf.

Die Inkorporation von Leucin-H3 in Plexus chorioideus-Zellen in der Gewebekultur

SummaryThe uptake of tritium-labelled leucine by choroid plexus cells of the chick embryo during various stages of development was examined with electronmicroscopical autoradiography.In contrast to the developmental stage just prior to hatching, the early embryonic plexus cells do not possess an endoplasmic reticulum.The choroid plexus of the 9 days old chick embryo shows a marked uptake of labelled leucine by the nucleus, the Golgiapparatus and the free cytoplasm. Plexus cells of the 17 days old chick embryo show, unlike the earlier stages, a decreased incorporation and a near selective localization of the silver granules over the endoplasmic reticulum in the basal part of the cell.The distribution of the incorporated material in the nucleus and in the Golgiapparatus is comparable in both developmental stages examined. The younger cells incorporate a greater amount of labelled aminoacids.In comparison with the older cells younger cells retain the labelled aminoacids for a larger period after the incorporation.The significance of this difference for the metabolic rate of the labelled substances between the two developmental stages examined, is discussed.ZusammenfassungDie Aufnahme tritiummarkierten Leucins von unterschiedlich reifen Plexus chorioideus-Zellen von Hühnerembryonen wird mit Hilfe der elektronenmikroskopischen Autoradiographie untersucht.Die frühen embryonalen Plexuszellen haben im Gegensatz zu den Entwicklungsstadien vor dem Schlüpfen noch kein endoplasmatisches Retikulum ausgebildet.In den Plexus chorioideus-Zellen 9 Tage alter Hühnerembryonen läßt sich eine ausgeprägte Aufnahme markierten Leucins in den Kern, den Golgiapparat und das freie Zytoplasma beobachten. Plexuszellen 17 Tage alter Hühnerembryonen zeigen gegenüber dem jüngeren Stadium eine verminderte Inkorporationsrate und eine nahezu selektive Lokalisation der Silbergrana über dem endoplasmatischen Retikulum im basalen Zellanteil.Die Verteilung des inkorporierten Materials im Kern und im Golgiapparat ist in den beiden Entwicklungsstadien vergleichbar. Die jüngeren Zellen inkorporieren eine größere Menge der markierten Aminosäure. Sie halten die markierte Substanz längere Zeit nach der Inkorporation zurück als ältere Elemente.Die Bedeutung des unterschiedlich schnellen Abbaus der markierten Verbindung in den untersuchten Entwicklungsstadien wird diskutiert.