{"id":{"repo_id":"freiburg-diss","oai_identifier":"oai:freidok.uni-freiburg.de:2118"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/freiburg-diss/oai:freidok.uni-freiburg.de:2118","repository":{"repo_id":"freiburg-diss","name":"University of Freiburg","base_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/oai/oai2.php"},"display":{"title":"Dreidimensionale Rekonstruktion einer exzitatorischen zentralen Synapse : die Held`sche Calyx - Prinzipalneuron Synapse im medialen Nucleus des Trapezkörpers","abstract":"Ziel der vorliegenden Arbeit war die computergestützte 3-D-Rekonstruktion einer Held´schen Calyx - Prinzipalneuron Synapse im medialen Nucleus des Trapezkörpers (MNTB) aus seriellen Ultradünnschnitten einer postnatal Tag 9 alten Ratte.
Der Calyx ist eine sehr große (ca. 20-25 µm im Durchmesser) und komplex aufgebaute glutamaterge axosomatische Nervenendigung, die in Form eines Kelchs mit langen fingerförmigen Fortsätzen das Soma der Prinzipalzelle umgibt.
Die Kontaktfläche zwischen prä- und postsynaptischer Membran nahm eine Fläche von 1022 µm2 ein, was ~40% der Gesamtoberfläche der Prinzipalzelle entsprach. An der Kontaktfläche zwischen prä- und postsynaptischer Membran wurden zwei unterschiedliche Membranspezialisierungen (MS) identifiziert: die synaptischen Kontakte (SK), die aus den aktiven Zonen (AZ) und den dazugehörigen postsynaptischen Dichten (PSD) bestanden, und die puncta adhaerentia (PA). Ungefähr 35% der MS konnten als SK (n = 554), die verbleibenden 65% als PA (n = 1010) klassifiziert werden. Die SK verteilten sich über die gesamte Kontaktfläche, von der sie ca. 5% einnahmen. Im Durchschnitt waren die SK 0.100 µm2 groß und lagen im Mittel 0.59 µm auseinander.
Annähernd die Hälfte aller synaptischen Vesikel in der Calyx befanden sich innerhalb eines Abstandes von 200 nm um eine AZ (~60 Vesikel/AZ). Dabei waren durchschnittlich 2.0 Vesikel pro SK (n = 52 SK) anatomisch an der AZ angedockt.
Die Korrelation der gewonnen strukturellen Parameter mit, aus anderen Arbeiten erhobenen, funktionellen Parametern ergab, dass (1) während eines einzelnen präsynaptischen Aktionspotentials (AP) ~35% der AZ ein Quantum von Transmitter freisetzen, (2) die Anzahl der SK und \"docked vesicles\" mit den unteren Abschätzungen des \"readily releasable pools\" synaptischer Vesikel korrelieren und (3) die hohe Variabilität der PSD-Größe (CV = 0.9) wahrscheinlich der Grund für die große Variabilität der Miniatur EPSC-Amplituden ist. Die Geometrie der rekonstruierten Synapse läßt vermuten, dass jeder der 554 SK unabhängig voneinander zum Anstieg und Maximum des EPSC während eines einzelnen AP beiträgt.
Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden letztendlich die Grundlage für weitere numerische Simulationen verschiedener Parameter synaptischer Transmission, die elektrophysiologischen oder optischen Messungen bisher nicht zugänglich sind.","abstract_html":"Ziel der vorliegenden Arbeit war die computergestützte 3-D-Rekonstruktion einer Held´schen Calyx - Prinzipalneuron Synapse im medialen Nucleus des Trapezkörpers (MNTB) aus seriellen Ultradünnschnitten einer postnatal Tag 9 alten Ratte. <br>Der Calyx ist eine sehr große (ca. 20-25 µm im Durchmesser) und komplex aufgebaute glutamaterge axosomatische Nervenendigung, die in Form eines Kelchs mit langen fingerförmigen Fortsätzen das Soma der Prinzipalzelle umgibt. <br>Die Kontaktfläche zwischen prä- und postsynaptischer Membran nahm eine Fläche von 1022 µm2 ein, was ~40% der Gesamtoberfläche der Prinzipalzelle entsprach. An der Kontaktfläche zwischen prä- und postsynaptischer Membran wurden zwei unterschiedliche Membranspezialisierungen (MS) identifiziert: die synaptischen Kontakte (SK), die aus den aktiven Zonen (AZ) und den dazugehörigen postsynaptischen Dichten (PSD) bestanden, und die puncta adhaerentia (PA). Ungefähr 35% der MS konnten als SK (n = 554), die verbleibenden 65% als PA (n = 1010) klassifiziert werden. Die SK verteilten sich über die gesamte Kontaktfläche, von der sie ca. 5% einnahmen. Im Durchschnitt waren die SK 0.100 µm2 groß und lagen im Mittel 0.59 µm auseinander. <br>Annähernd die Hälfte aller synaptischen Vesikel in der Calyx befanden sich innerhalb eines Abstandes von 200 nm um eine AZ (~60 Vesikel/AZ). Dabei waren durchschnittlich 2.0 Vesikel pro SK (n = 52 SK) anatomisch an der AZ angedockt. <br>Die Korrelation der gewonnen strukturellen Parameter mit, aus anderen Arbeiten erhobenen, funktionellen Parametern ergab, dass (1) während eines einzelnen präsynaptischen Aktionspotentials (AP) ~35% der AZ ein Quantum von Transmitter freisetzen, (2) die Anzahl der SK und "docked vesicles" mit den unteren Abschätzungen des "readily releasable pools" synaptischer Vesikel korrelieren und (3) die hohe Variabilität der PSD-Größe (CV = 0.9) wahrscheinlich der Grund für die große Variabilität der Miniatur EPSC-Amplituden ist. Die Geometrie der rekonstruierten Synapse läßt vermuten, dass jeder der 554 SK unabhängig voneinander zum Anstieg und Maximum des EPSC während eines einzelnen AP beiträgt. <br>Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden letztendlich die Grundlage für weitere numerische Simulationen verschiedener Parameter synaptischer Transmission, die elektrophysiologischen oder optischen Messungen bisher nicht zugänglich sind.","abstract_has_math":false,"creators":["Söhl, Leander"],"institution":null,"degree_name":null,"degree_level":null,"degree_discipline":null,"degree_department":null,"school":null,"contributors":["Frotscher, Michael"],"advisors":[],"committee_chairs":[],"committee_members":[],"year":null,"date_issued":"","date_published":null,"updated_at":"2026-07-24T02:22:40Z","subjects":["Held`sche Calyx","Dreidimensionale Rekonstruktion","Aktive Zonen","Elektronenmikroskopie","Synaptische Vesikel","Calyx of Held","three-dimensional reconstruction","active zones","electron microscopy","synaptic vesicles"],"languages":[],"rights":[],"rights_urls":[],"identifier_entries":[]},"links":{"outbound_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/data/2118","outbound_label":"Repository record","outbound_source":"source_url"},"metadata_groups":[{"id":"people","label":"People","entries":[{"key":"dc:contributor","label":"Contributor","values":["Frotscher, Michael"]},{"key":"dc:creator","label":"Author","values":["Söhl, Leander"]}]},{"id":"academic_context","label":"Academic Context","entries":[{"key":"dc:type","label":"Dc Type","values":["DoctoralThesis"]}]},{"id":"subjects_keywords","label":"Subjects and Keywords","entries":[{"key":"dc:subject","label":"Dc Subject","values":["Held`sche Calyx","Dreidimensionale Rekonstruktion","Aktive Zonen","Elektronenmikroskopie","Synaptische Vesikel","Calyx of Held","three-dimensional reconstruction","active zones","electron microscopy","synaptic vesicles"]}]},{"id":"additional","label":"Additional Metadata","entries":[{"key":"dc:description.abstract","label":"Abstract","values":["Ziel der vorliegenden Arbeit war die computergestützte 3-D-Rekonstruktion einer Held´schen Calyx - Prinzipalneuron Synapse im medialen Nucleus des Trapezkörpers (MNTB) aus seriellen Ultradünnschnitten einer postnatal Tag 9 alten Ratte.
Der Calyx ist eine sehr große (ca. 20-25 µm im Durchmesser) und komplex aufgebaute glutamaterge axosomatische Nervenendigung, die in Form eines Kelchs mit langen fingerförmigen Fortsätzen das Soma der Prinzipalzelle umgibt.
Die Kontaktfläche zwischen prä- und postsynaptischer Membran nahm eine Fläche von 1022 µm2 ein, was ~40% der Gesamtoberfläche der Prinzipalzelle entsprach. An der Kontaktfläche zwischen prä- und postsynaptischer Membran wurden zwei unterschiedliche Membranspezialisierungen (MS) identifiziert: die synaptischen Kontakte (SK), die aus den aktiven Zonen (AZ) und den dazugehörigen postsynaptischen Dichten (PSD) bestanden, und die puncta adhaerentia (PA). Ungefähr 35% der MS konnten als SK (n = 554), die verbleibenden 65% als PA (n = 1010) klassifiziert werden. Die SK verteilten sich über die gesamte Kontaktfläche, von der sie ca. 5% einnahmen. Im Durchschnitt waren die SK 0.100 µm2 groß und lagen im Mittel 0.59 µm auseinander.
Annähernd die Hälfte aller synaptischen Vesikel in der Calyx befanden sich innerhalb eines Abstandes von 200 nm um eine AZ (~60 Vesikel/AZ). Dabei waren durchschnittlich 2.0 Vesikel pro SK (n = 52 SK) anatomisch an der AZ angedockt.
Die Korrelation der gewonnen strukturellen Parameter mit, aus anderen Arbeiten erhobenen, funktionellen Parametern ergab, dass (1) während eines einzelnen präsynaptischen Aktionspotentials (AP) ~35% der AZ ein Quantum von Transmitter freisetzen, (2) die Anzahl der SK und \"docked vesicles\" mit den unteren Abschätzungen des \"readily releasable pools\" synaptischer Vesikel korrelieren und (3) die hohe Variabilität der PSD-Größe (CV = 0.9) wahrscheinlich der Grund für die große Variabilität der Miniatur EPSC-Amplituden ist. Die Geometrie der rekonstruierten Synapse läßt vermuten, dass jeder der 554 SK unabhängig voneinander zum Anstieg und Maximum des EPSC während eines einzelnen AP beiträgt.
Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden letztendlich die Grundlage für weitere numerische Simulationen verschiedener Parameter synaptischer Transmission, die elektrophysiologischen oder optischen Messungen bisher nicht zugänglich sind.","The three-dimensional morphology of the axosomatic synaptic structures between a calyx of Held and a principal neuron in the medial nucleus of the trapezoid body (MNTB) in the brainstem of young (postnatal day 9, P9) rats was reconstructed from serial ultrathin sections. In the apposition zone between the calyx and the principal neuron two types of membrane specializations were identified: synaptic contacts (SCs) with active zones (AZs) and their associated postsynaptic densities (PSDs) constituted about 35% (n = 554) of the specializations, the remaining 65% (n = 1010) were puncta adhaerentia (PA). Synaptic contacts comprised about 5% of the apposition area of pre- and postsynaptic membranes. A SC had an average area of 0.100 µm2 and nearest-neighbors were separated, on average, by 0.59 µm. About one half of the synaptic vesicles in the calyx were clustered within a distance of 200 nm of the AZ membrane area, a cluster consisting of about 60 synaptic vesicles (n = 52 SCs). About 2 synaptic vesicles per SC were \"anatomically docked\"
Comparing the geometry of the synaptic structure with its previously studied functional properties we find that during a single presynaptic action potential (AP) (i) about 35% of the AZs release a transmitter quantum (ii) the number of SCs and anatomically docked vesicles is comparable to the low estimates of the \"readily releasable\" pool (RRP) of quanta and (iii) the broad distribution of PSD areas (coefficient of variation (CV) = 0.9) is likely to contribute to the large variability of miniature excitatory postsynaptic current (EPSC) peak. The geometry of the reconstructed synapse suggests that each of the hundreds of SCs is likely to contribute independently to the size and rising phase of the EPSC during a single AP."]},{"key":"dc:format.medium","label":"Dc Format Medium","values":["application/pdf"]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Dreidimensionale Rekonstruktion einer exzitatorischen zentralen Synapse : die Held`sche Calyx - Prinzipalneuron Synapse im medialen Nucleus des Trapezkörpers","Three-dimensional reconstruction of the calyx of held and its postsynaptic principal neuron in the medial nucleus of the trapezoid body"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor":["Frotscher, Michael"],"dc:creator":["Söhl, Leander"],"dc:description.abstract":["Ziel der vorliegenden Arbeit war die computergestützte 3-D-Rekonstruktion einer Held´schen Calyx - Prinzipalneuron Synapse im medialen Nucleus des Trapezkörpers (MNTB) aus seriellen Ultradünnschnitten einer postnatal Tag 9 alten Ratte.
Der Calyx ist eine sehr große (ca. 20-25 µm im Durchmesser) und komplex aufgebaute glutamaterge axosomatische Nervenendigung, die in Form eines Kelchs mit langen fingerförmigen Fortsätzen das Soma der Prinzipalzelle umgibt.
Die Kontaktfläche zwischen prä- und postsynaptischer Membran nahm eine Fläche von 1022 µm2 ein, was ~40% der Gesamtoberfläche der Prinzipalzelle entsprach. An der Kontaktfläche zwischen prä- und postsynaptischer Membran wurden zwei unterschiedliche Membranspezialisierungen (MS) identifiziert: die synaptischen Kontakte (SK), die aus den aktiven Zonen (AZ) und den dazugehörigen postsynaptischen Dichten (PSD) bestanden, und die puncta adhaerentia (PA). Ungefähr 35% der MS konnten als SK (n = 554), die verbleibenden 65% als PA (n = 1010) klassifiziert werden. Die SK verteilten sich über die gesamte Kontaktfläche, von der sie ca. 5% einnahmen. Im Durchschnitt waren die SK 0.100 µm2 groß und lagen im Mittel 0.59 µm auseinander.
Annähernd die Hälfte aller synaptischen Vesikel in der Calyx befanden sich innerhalb eines Abstandes von 200 nm um eine AZ (~60 Vesikel/AZ). Dabei waren durchschnittlich 2.0 Vesikel pro SK (n = 52 SK) anatomisch an der AZ angedockt.
Die Korrelation der gewonnen strukturellen Parameter mit, aus anderen Arbeiten erhobenen, funktionellen Parametern ergab, dass (1) während eines einzelnen präsynaptischen Aktionspotentials (AP) ~35% der AZ ein Quantum von Transmitter freisetzen, (2) die Anzahl der SK und \"docked vesicles\" mit den unteren Abschätzungen des \"readily releasable pools\" synaptischer Vesikel korrelieren und (3) die hohe Variabilität der PSD-Größe (CV = 0.9) wahrscheinlich der Grund für die große Variabilität der Miniatur EPSC-Amplituden ist. Die Geometrie der rekonstruierten Synapse läßt vermuten, dass jeder der 554 SK unabhängig voneinander zum Anstieg und Maximum des EPSC während eines einzelnen AP beiträgt.
Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden letztendlich die Grundlage für weitere numerische Simulationen verschiedener Parameter synaptischer Transmission, die elektrophysiologischen oder optischen Messungen bisher nicht zugänglich sind.","The three-dimensional morphology of the axosomatic synaptic structures between a calyx of Held and a principal neuron in the medial nucleus of the trapezoid body (MNTB) in the brainstem of young (postnatal day 9, P9) rats was reconstructed from serial ultrathin sections. In the apposition zone between the calyx and the principal neuron two types of membrane specializations were identified: synaptic contacts (SCs) with active zones (AZs) and their associated postsynaptic densities (PSDs) constituted about 35% (n = 554) of the specializations, the remaining 65% (n = 1010) were puncta adhaerentia (PA). Synaptic contacts comprised about 5% of the apposition area of pre- and postsynaptic membranes. A SC had an average area of 0.100 µm2 and nearest-neighbors were separated, on average, by 0.59 µm. About one half of the synaptic vesicles in the calyx were clustered within a distance of 200 nm of the AZ membrane area, a cluster consisting of about 60 synaptic vesicles (n = 52 SCs). About 2 synaptic vesicles per SC were \"anatomically docked\"
Comparing the geometry of the synaptic structure with its previously studied functional properties we find that during a single presynaptic action potential (AP) (i) about 35% of the AZs release a transmitter quantum (ii) the number of SCs and anatomically docked vesicles is comparable to the low estimates of the \"readily releasable\" pool (RRP) of quanta and (iii) the broad distribution of PSD areas (coefficient of variation (CV) = 0.9) is likely to contribute to the large variability of miniature excitatory postsynaptic current (EPSC) peak. The geometry of the reconstructed synapse suggests that each of the hundreds of SCs is likely to contribute independently to the size and rising phase of the EPSC during a single AP."],"dc:format.medium":["application/pdf"],"dc:subject":["Held`sche Calyx","Dreidimensionale Rekonstruktion","Aktive Zonen","Elektronenmikroskopie","Synaptische Vesikel","Calyx of Held","three-dimensional reconstruction","active zones","electron microscopy","synaptic vesicles"],"dc:title":["Dreidimensionale Rekonstruktion einer exzitatorischen zentralen Synapse : die Held`sche Calyx - Prinzipalneuron Synapse im medialen Nucleus des Trapezkörpers","Three-dimensional reconstruction of the calyx of held and its postsynaptic principal neuron in the medial nucleus of the trapezoid body"],"dc:type":["DoctoralThesis"]},"updated_at":"2026-07-24T02:22:40Z"}