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"Circulation" of nerve impulse in lateral giant axons of the crayfish: a remnant of an evolutionary past?

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[The high-frequency repetitive discharge of the lateral giant axons evoked in isolated abdominal nerve cord of the crayfish by a single short electrical pulse has been described forty years ago in two independent papers (Burmistrov, 1965; Kusano & Grundfest, 1965). This phenomenon never was commented, though it seems hardly compatible with recent evidence concerning the lateral giant circuitry underlying the tail-flip escape reaction in modern crayfish. This paper is an attempt to explain the repetitive discharge of the lateral giants in the light of recent data about their structure and functions. It is concluded that (1) long repetitive high-frequency discharge of the lateral giants obtained in the isolated ventral nerve cord can hardly occur under natural conditions; (2) nevertheless, this phenomenon, caused by "circulation" of nerve impulse in loops of the lateral giants resulting from their ladder-like structure, needs to be explained; (3) one may suggest that it is a remnant of the evolutionary past when the lateral giants had chemical connections with their output neurons (fast flexor and swimmeret motor neurons); (4) this easily reproduced phenomenon may be used for the experimental study of functional abilities of commissural junctions as well as for model studies of reverberatory processes in various structures. La décharge répétitive à haute fréquence des axones géants latéraux, en réponse à une unique courte impulsion électrique, connue dans la corde nerveuse abdominale isolée de l'écrevisse, a été décrite il y a quarante ans dans deux articles indépendants (Burmistrov, 1965; Kusano & Grundfest, 1965). Ce phénomène n'avait jamais été commenté, bien qu'il semble peu compatible avec la mise en évidence récente des circuits géants latéraux responsables de la réaction d'échappement (coup de queue) chez les écrevisses. Cet article est un essai d'explication de la décharge répétitive des axones géants latéraux à la lumière des données récentes sur leur structure et leurs fonctions. La conclusion est que (1) la longue décharge répétitive à haute fréquence des axones géants latéraux obtenus sur la corde ventrale nerveuse isolée peut difficilement être produite dans des conditionsnaturelles; (2) néanmoins, ce phénomène, causé par la "circulation" de l'influx nerveux dans des boucles fermées des géants latéraux résultant de leur structure «en échelle» doit être expliqué; (3) on peut suggérer qu'il s'agit d'un reste du passé évolutif quand les circuits géants latéraux avaient des connexions chimiques avec leurs neurones efférents (neurones de flexion rapide et ceux de nage, c'est-à-dire, des pléopodes); (4) ce phénomène facilement reproduit peut être utilisé pour l'étude expérimentale des capacités fonctionnelles des jonctions commissurales ainsi que les études de processus de répercussion dans des structures variées., The high-frequency repetitive discharge of the lateral giant axons evoked in isolated abdominal nerve cord of the crayfish by a single short electrical pulse has been described forty years ago in two independent papers (Burmistrov, 1965; Kusano & Grundfest, 1965). This phenomenon never was commented, though it seems hardly compatible with recent evidence concerning the lateral giant circuitry underlying the tail-flip escape reaction in modern crayfish. This paper is an attempt to explain the repetitive discharge of the lateral giants in the light of recent data about their structure and functions. It is concluded that (1) long repetitive high-frequency discharge of the lateral giants obtained in the isolated ventral nerve cord can hardly occur under natural conditions; (2) nevertheless, this phenomenon, caused by "circulation" of nerve impulse in loops of the lateral giants resulting from their ladder-like structure, needs to be explained; (3) one may suggest that it is a remnant of the evolutionary past when the lateral giants had chemical connections with their output neurons (fast flexor and swimmeret motor neurons); (4) this easily reproduced phenomenon may be used for the experimental study of functional abilities of commissural junctions as well as for model studies of reverberatory processes in various structures. La décharge répétitive à haute fréquence des axones géants latéraux, en réponse à une unique courte impulsion électrique, connue dans la corde nerveuse abdominale isolée de l'écrevisse, a été décrite il y a quarante ans dans deux articles indépendants (Burmistrov, 1965; Kusano & Grundfest, 1965). Ce phénomène n'avait jamais été commenté, bien qu'il semble peu compatible avec la mise en évidence récente des circuits géants latéraux responsables de la réaction d'échappement (coup de queue) chez les écrevisses. Cet article est un essai d'explication de la décharge répétitive des axones géants latéraux à la lumière des données récentes sur leur structure et leurs fonctions. La conclusion est que (1) la longue décharge répétitive à haute fréquence des axones géants latéraux obtenus sur la corde ventrale nerveuse isolée peut difficilement être produite dans des conditionsnaturelles; (2) néanmoins, ce phénomène, causé par la "circulation" de l'influx nerveux dans des boucles fermées des géants latéraux résultant de leur structure «en échelle» doit être expliqué; (3) on peut suggérer qu'il s'agit d'un reste du passé évolutif quand les circuits géants latéraux avaient des connexions chimiques avec leurs neurones efférents (neurones de flexion rapide et ceux de nage, c'est-à-dire, des pléopodes); (4) ce phénomène facilement reproduit peut être utilisé pour l'étude expérimentale des capacités fonctionnelles des jonctions commissurales ainsi que les études de processus de répercussion dans des structures variées.]

Affiliations: 1: Institute for Information Transmission Problems, Russian Academy of Sciences, Bol'shoj Karetnyj 19, Moscow 127994, Russia; 2: Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Butlerova 5a, Moscow 117485, Russia

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