connessioni olfattorie secondarie nell`encefalo di anguilla

Biol. Mar. Medit. (2003), 10 (2): 1129-1132
A. Quaglia, D. Minelli, A. Giuliani, L. Dipietrangelo, L. Villani
Dipartimento di Biologia Evoluzionistica Sperimentale, Università degli Studi di Bologna,
Via Selmi, 3 - 40126 Bologna, Italia.
CONNESSIONI OLFATTORIE SECONDARIE NELL’ENCEFALO DI
ANGUILLA ANGUILLA (OSTEICHTHYES, ACTINOPTERYGII)
SECONDARY OLFACTORY CONNECTIONS IN THE BRAIN OF ANGUILLA
ANGUILLA (OSTEICHTHYES, ACTINOPTERYGII)
Abstract
The fluorescent carbocyanine dye DiI has ben used to retrogradely label the neuronal connections between
forebrain and midbrain in the Anguilla anguilla. The present results basically confirm previous observations in
other actinopterygian fishes, cartilaginous fishes and land vertebrates, thus demonstrating a highly conserved
anatomical pattern of the telencephalo-mesencephalic connections in the evolution of the vertebrate brain.
Key-words: Anguilla anguilla, telencephalon, habenular nuclei, tracing secondary olfactory connections.
Introduzione
Le proiezioni che collegano il telencefalo olfattivo (rinencefalo) al mesencefalo
permettono, nei Vertebrati acquatici, il trasferimento degli impulsi olfattivi ai centri
preposti allo svolgimento delle attività riflesse legate alla vita istintiva per la conservazione dell’individuo e della specie. Una delle più importanti vie di collegamento
tra queste aree nervose è rappresentata dalle connessioni tra il rinencefalo, i nuclei
delle abenule ed il nucleo interpeduncolare mesencefalico (Nieuwenhuys et al., 1998).
Questo sistema si presenta nell’evoluzione dei Vertebrati come una delle strutture più
conservate dell’encefalo sia per quanto concerne i collegamenti anatomici sia per
il pattern dei neurotrasmettitori utilizzati nelle diverse vie nervose. Sono però state
osservate differenze nelle linee evolutive pesci ossei-pesci cartilaginei (Giuliani et al.,
2002) ed una complessità maggiore nel passaggio dalla vita acquatica alla vita terrestre.
Nella presente ricerca abbiamo voluto studiare questo sistema di connessioni nella linea
evolutiva dei pesci ossei, utilizzando esemplari dell’Anguillide Anguilla anguilla, che
vive parzialmente in acqua marina e che è evolutivamente più primitivo del Ciprinide
Carassius auratus (Villani et al., 1996) e del Salmonide Oncorhyncus mykiss (Yanez
e Anadon, 1996).
Materiali e metodi
Sono stati utilizzati esemplari adulti di Anguilla anguilla (40 cm) che dopo anestesia (tricainemethanesulphonate MS 222- Sigma, 200 mg/l) sono stati perfusi con
paraformaldeide 4% in tampone fosfato. Alcuni encefali prelevati sono stati poi inclusi
in paraffina e le sezioni colorate con Giemsa.
Per lo studio delle proiezioni nervose è stato utilizzato il colorante fluorescente
indocarbocianina (DiI, Molecular Probe) che diffondendo lungo il doppio strato fosfolipidico delle membrane delle cellule nervose, permette la marcatura anterograda e
retrograda dei neuroni interessati. Piccoli cristalli di DiI sono stati inseriti nei nuclei
delle abenule e nel nucleo interpeduncolare degli encefali fissati in paraformaldeide.
1130
A. Quaglia, D. Minelli, A. Giuliani, L. Dipietrangelo, L. Villani
Dopo 30-40 giorni gli encefali sono stati sezionati e le sezioni sono state osservate con
microscopio Zeiss equipaggiato con filtri per la rodammina e fotografate.
Risultati e conclusioni
I risultati ottenuti dopo l’applicazione di DiI hanno permesso di identificare i
seguenti sistemi di proiezione:
-una connessione diretta telencefalo-interpeduncolare proveniente da neuroni del
nucleo del setto dell’area ventrale del telencefalo (Fig. 1);
Fig. 1 - Sezione di telencefalo (A); la freccia indica l’area centrale (omologa al nucleo del setto)
dove compaiono i neuroni fluorescenti (B-C) dopo inserzione di Dil nelnucleo interpeduncolare.
Telencephalon (A); arrow points at the area ventralis (omologous of mammalian septum). B and C:
fluorescent neurons observed in the area ventralis after Dil insertion in the IPN.
Bars: A=150 μm, B-C=20 μm
-connessioni telencefalo-abenulari provenienti da neuroni della parte dorsale dell’area ventrale del telencefalo, dal nucleo entopeduncolare e dai neuroni dell’area
preottica (Fig. 2);
-una proiezione talamo-abenulare proveniente dalla zona del tubercolo posteriore;
-una connessione abenulo-interpeduncolare (Fig. 3).
I risultati da noi ottenuti dimostrano che nell’Anguillide Anguilla anguilla sono
presenti alcune proiezioni tra nuclei telencefalici, nuclei abenulari diencefalici e nuclei
mesencefalici (Fig. 4). La fluorescenza dei neuroni della porzione dorsale dell’area
ventrale telencefalica dopo marcatura dei nuclei abenulari conferma che questa area
può essere omologata al nucleo del setto dei Vertebrati terrestri (Northcutt e Braford, 1987). Questi risultati concordano sostanzialmente con quanto precedentemente
osservato nei più evoluti Euteleostei: nel Ciprinide Carassius auratus (Villani et al.,
1996) e nel Salmonide Oncorhynchus mykiss (Yanez e Anadon, 1996). Anche nei pesci
Connessioni olfattorie in Anguilla anguilla
1131
Fig. 2 - Sezione del telencefalo (A). La freccia indica il nucleo entopeduncolare. Dopo marcatura
delle abenule appaiono fluorescenti neuroni nel nucleo entopeduncolare (B), del nucleo
preottico(C) e fibre del tratto telencefalo-abenulare (D).
Telencephalon at the level of entopeduncolarnucleus (arrow) (A). Retrograde labeling shows fluorescent cell bodies in the entropeduncolar nucleus (B), preoptic area (C) and fibers of the telencephalo-habenular tract.
Bars: A= 350 μm, B-C = 50 μm, D= 20 μm
Fig. 3 - Sezione del nucleo interpeduncolare (A) che mostra la fluorescenza delle fibre provenienti
dalle abenule (B).
Mesencephalon at the level of IPN (A). After insertion of DiI, fluorescent terminals are seen in the
IPN.
Bars: A= 350 μm, B= 100 μm
1132
A. Quaglia, D. Minelli, A. Giuliani, L. Dipietrangelo, L. Villani
cartilaginei, nonostante una rilevante asimmetria dei nuclei abenulari, si osservano
cospique proiezioni telencefaliche dall’area del setto, dall’area preottica e dal nucleo
entopeduncolare, mentre un’ altra importante proiezione alle abenule proviene dalla
parte dorsale del pallio (Giuliani et al., 2002). E’ confermata nell’anguilla la massiccia
proiezione abenule-nucleo interpeduncolare ed anche la proiezione diretta telencefalonucleo interpeduncolare già osservata nel carassio (Villani et al., 1996) e presente nei
Mammiferi (Villani, 1996). Questi dati confermano che questo sistema di connessioni
risulta particolarmente conservato nell’evoluzione dei pesci ossei e non subisce modificazioni apprezzabili nei pesci d’acqua dolce ed in quelli marini.
Fig. 4 - Schema riassuntivo delle proiezioni olfattorie telencefalo-abenulo-interpeduncolari nell’anguilla. Ab: abenule; NE: nucleo entopeduncolare; NIP nucleo interpeduncolare; NS: nucleo
del setto; Tel: telencefalo; TO: tetto ottico.
Schematic driving that sumarizes the projections between telencephalo-habenulae and IPN. Ab:
habenulae; NE: nucleus entopeduncularis; NIP: nucleus interpeduncularis; NS: nucleus septi; Tel:
telencephalon, TO: tectum opticum.
Bibliografia
GIULIANI A., MINELLI D., QUAGLIA A., VILLANI L. (2002) – Telencephalo-habenulo-interpeduncolar connections in the brain of the shark Chiloscyllium arabicum. Brain Res., 926: 186-190.
YANEZ J., ANADON R. (1996) – Afferent and efferent connections of the habenula in the rainbow
trout (Oncorhynchus mykiss): an indocarbocyanine dye (DiI) study. J. Comp. Neurol., 372: 529543.
NIEUWENHUYS R., TEN DONKELAAR H.J., NICHOLSON C. (1998) – The central nervous
system of Vertebrates. Springer- Verlag Berlin, Heidelberg, 2: 760-1524.
NORTHCUTT R.G., BRAFORD M.R. (1987) – New observations on the organization and evolution
of the telencephalon of actinopterygian fisches. In: Ebbenson S.O.E (ed), Comparative Neurology
of the telencephalon. Plenum Press, New York: 41-98.
VILLANI L. (1996) – The septointerpeduncolar projection in the rat: tracing with the carbocyanine
dye DiI. Brain Res. Bull., 40: 279-282.
VILLANI L., ZIRONI I., GUARNIERI T. (1996) – Telencephalo-habenulo- interpeduncolar connections in the goldfish: a DiI study. Brain Behav. Evol., 48: 205-212.