Katzen haben so viel für die menschliche Gesundheit und den wissenschaftlichen Fortschritt gegeben!

In den Biowissenschaften und der medizinischen Forschung sind Tierversuche für viele Studien unverzichtbar. Man verwendet den Begriff „weiße Mäuse“ normalerweise für Versuchstiere, die in der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt werden. Zu den Versuchstieren zählen jedoch nicht nur Mäuse, sondern auch Fadenwürmer, Zebrafische, Fruchtfliegen, Nacktmulle, Kaninchen, Hunde, Affen und -

Unsere lieben Katzen.

Ja, dieses süße kleine Tier, das eine große Zahl von Anhängern des „Katzenkults“ hat, hat noch eine andere Identität: es ist ein zertifiziertes Versuchstier. Sie trugen sogar dazu bei, dass die Wissenschaftler den Nobelpreis erhielten.

1912: Katzen werden einer Nierentransplantation unterzogen

Die Verbindung zwischen Katzen und dem Nobelpreis lässt sich bis ins Jahr 1912 zurückverfolgen.

In diesem Jahr erhielt der französische Arzt Alexis Carrel den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für seine Arbeit über Dreipunkt-Gefäßanastomose und Organtransplantation . Carrel wurde später wegen seiner politischen Überzeugungen kritisiert, doch aufgrund seiner herausragenden Leistungen in seiner Jugend wurde er immer noch als „Vater der Organtransplantation“ bezeichnet. Neben diesem Titel wurde er auch für eine Reihe von Organtransplantationsexperimenten erwähnt, die er an verschiedenen Tieren durchführte.

Die vielleicht am weitesten verbreitete Geschichte über Carrel ist die, dass er erfolgreich zwei Nieren von einem Hund auf einen anderen Hund transplantierte, der bereits eine Nierentransplantation erhalten hatte. Tatsächlich hatte er auch erfolgreich Doppelnierentransplantationen bei Katzen durchgeführt. Darüber hinaus führte er 1908 erfolgreich die erste Einzelnierentransplantation an einer Katze durch und bewies damit, dass mit einer Einzelnierentransplantation normale Lebensaktivitäten aufrechterhalten werden können .

Eine Katze, die eine Nierentransplantation hinter sich hatte. So sah es 21 Tage nach der Operation aus. Es betrachtete ein Stück Fleisch. Referenz [1]

Wenn wir Carrels zwischen 1906 und 1908 veröffentlichte Arbeiten durchsehen, finden wir zahlreiche Aufzeichnungen über Nierentransplantationen bei Katzen:

Experiment 9. 14. Oktober 1907

Präparierter Wirt: Graue weibliche Katze, lebt seit mehreren Monaten im Labor; jung und bei guter Gesundheit.

Am 1. Oktober wurde der Urin untersucht – er war gelb und klar, mit einer Dichte von 1,039, einem Harnstoff von 5,9 g/ml und ohne Albumin. Öffnen Sie den Bauch und die Eingeweide wie gewohnt. Der Darm wurde mit einem sterilen, mit Vaseline beschichteten japanischen Seidentuch geschützt. Dissektion und Entfernung beider Nieren: Unterbindung der Eierstockvene, der unteren und oberen Nierenvenen und beider Seitenäste der Aorta.

…

Am 15. Oktober sah die Katze etwas krank aus, trank Wasser und lief in ihrem Käfig umher. Von gestern 16 Uhr bis heute hatte ich nur 25 ml Urin, dunkelgelbe Farbe, mit etwas Blut und Albumin und einer Dichte von 1,051.

Am 16. Oktober ging es der Katze besser, sie trank Milch und aß ein wenig Fleisch und das Urinvolumen betrug 16 ml.

Am 17. Oktober war ich in guter Verfassung. Ich habe Milch getrunken und Fleisch gegessen.

18. Oktober, wie oben

Am 21. Oktober hatte sich die Katze vollständig erholt und war wie vor der Operation wieder ganz normal.

…

7. November Die Katze war etwas deprimiert und lief in ihrem Käfig auf und ab.

Am Morgen des 14. November schien es der Katze gut zu gehen, doch am Abend sah sie krank aus, gab Geräusche aus der Nase und verweigerte das Fressen.

18. November Die Katze ist sehr schwach

Gestorben am 19. November um 13:00 Uhr.

Dank Carrels Beweis, dass „ nach der Entfernung beider Nieren durch die Transplantation nur einer Niere ein Leben gerettet werden kann “, wurde den Menschen klar, dass Spender nur die Hälfte ihrer Nieren spenden müssen, um Leben zu retten, was auch den Grundstein für spätere Nierentransplantationen bei Lebenden legte.

In den folgenden Jahrzehnten gelang es den Ärzten John P. Merrill und David Hume von der Harvard University in den USA im Jahr 1954 mit der Weiterentwicklung der Technologie, die erste Organtransplantation bei lebenden Tieren in der Geschichte der Menschheit durchzuführen. Sie spendeten die Niere eines eineiigen Zwillingsbruders seinem älteren Bruder, der an Urämie litt. Auf diese Weise wurde das Leben des älteren Bruders um weitere acht Jahre verlängert, und auch der jüngere Bruder, der eine Niere verloren hatte, erreichte unbeschadet das Alter von 79 Jahren.

Für die Menschen dieser Zeit war Urämie eine tödliche Krankheit, die sich nicht von einem Tumor unterschied, und die Fünfjahresüberlebensrate war nicht hoch. Der Erfolg einer Lebendnierentransplantation gibt den Patienten zweifellos Hoffnung auf ein Überleben.

1932: Katzenklassenzimmer

Etwa zur selben Zeit, als Carrels Katzen Organtransplantationen erhielten, untersuchte der Neurophysiologe Charles S. Sherrington mit Hilfe von Katzen neuronale Reflexe und Propriozeption. Für seine Forschung erhielt er 1932 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Während seiner Lehrtätigkeit an der Universität Oxford war Sherrington immer von Katzen umgeben. Er unterrichtet einen Kurs über Säugetiere und im Unterrichtsraum sind normalerweise fünf oder sechs Katzen als Lehrmittel anwesend. Sein Labor wird von den Studenten „ Katzenklasse “ genannt, weil man überall Versuchskatzen sieht.

Im Jahr 1898 entdeckte Sherrington, dass eine Katze, wenn man ihren Hirnstamm zwischen den oberen und unteren Colliculi des Mittelhirns horizontal durchtrennte, in einem starren Zustand erschien: Kopf und Schwanz waren erhoben, die Wirbelsäule war steif und die Gliedmaßen waren gerade. Dieses Phänomen wird als Dezerebrationsrigidität bezeichnet und wird durch eine übermäßige Anspannung der Streckmuskeln (auch als Anti-Schwerkraft-Muskeln bekannt, die die Gliedmaßen oder andere Körperteile strecken können, wenn sie sich zusammenziehen) verursacht. Auf dieser Grundlage entdeckte Sherrington den Dehnungsreflex , einen Reflex, der auftritt, wenn Muskeln zu stark angespannt werden.

A. Katze im Dezirebrationszustand; B. Stimulation der linken Vorderpfote einer Katze im Dezerebrationszustand; C. Stimulation der linken Hinterpfote einer Katze im Dezerebrationszustand | Referenz [3]

Sherrington interessierte sich auch dafür, wie Katzen stehen und gehen. Im Jahr 1910 beschrieb Sherrington ein Phänomen, bei dem eine Katze auch nach der Entfernung ihres Gehirns noch stehen und regelmäßige abwechselnde Gehbewegungen ausführen konnte. Er glaubte daher, dass das Stehen und regelmäßige Gehen der Tiere auf die sensorische Stimulation zurückzuführen sei, die durch die Berührung der unteren Gliedmaßen mit dem Boden erzeugt werde. Der durch die sensorische Stimulation ausgelöste „Stehreflex“ bzw. „Trittreflex“ erforderte keine Beteiligung des Gehirns, sondern verlief direkt über das Rückenmark, was den Menschen ein tieferes Verständnis von Bewegung ermöglichte .

Eine Katze, deren Gehirn entfernt wurde | Referenzen [4]

Im Jahr 1917 wandte Sherrington seine Aufmerksamkeit dem Katzenohr und den Reflexen zu, die es erzeugen konnte . Er definierte und untersuchte sorgfältig die verschiedenen Reflexe des Katzenohrs, darunter den Rückzugsreflex, den Faltreflex, den Abdeckreflex, den Juckreizreflex und den Kopfschüttelreflex, und bewies, dass diese Reflexe keine Beteiligung des Gehirns erforderten. In der Zeitung schrieb er:

„Die Ohrmuscheln der Katze sind empfindlich und flexibel und lösen eine Reihe von Reflexen aus. Einen davon habe ich in früheren Studien kurz erwähnt, und mir ist keine andere Aufmerksamkeit bekannt, die ihnen gewidmet wurde, obwohl sie zweifellos von anderen Beobachtern beobachtet wurden.“

Handgezeichnete Katzenohren aus Sherringtons Papier | Referenzen [5]

Gleichzeitig stellte er fest, dass Katzen auf Hundegebell, Katzenmiauen und Vogelgesang mit Schwanzwedeln oder Aufstellen der Haare reagieren können, ohne dass ihr Gehirn daran beteiligt sein muss. Diese Studien zu verschiedenen Reflexformen wie Katzenohren und Schwanzwedeln haben den Menschen bewusst gemacht, dass die Arten neuronaler Reflexe viel vielfältiger sind als gedacht.

1981: Die echte Katze mit Augenklappe

Hätte man für die Nobelpreisverleihung 1981 ein Maskottchen wählen müssen, wäre eine Katze wahrscheinlich das passendste gewesen, denn der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ging in diesem Jahr an zwei Wissenschaftlerteams, und beide Teams entschieden sich dafür, Katzen für ihre Experimente einzusetzen. Dabei handelt es sich um Roger W. Sperry, der die funktionelle Spezialisierung der Großhirnhemisphären entdeckte, sowie David H. Hubel und Torsten N. Wiesel, die die Informationsverarbeitung im visuellen System herausfanden.

Zu Sperrys Zeiten hatte man durch anatomische Untersuchungen herausgefunden, dass die linke und die rechte Gehirnhälfte durch ein Faserbündel miteinander verbunden sind. Dieses Faserbündel hatte eine flache Form, war etwa 10 cm lang und wurde „ Corpus callosum “ genannt. Damals wusste man allerdings nur, dass das Corpus callosum die linke und rechte Gehirnhälfte strukturell verbindet, kannte aber seine spezifische funktionelle Rolle nicht. Deshalb wollte Sperry versuchen, das Corpus callosum zu durchtrennen, um zu sehen, ob es Informationen zwischen den beiden Gehirnhälften übertragen kann.

Er wählte visuelle Signale als die Informationen, die das Gehirn empfangen musste, sodass er durch das Abdecken eines Auges problemlos eine Signaleingabe in eine Gehirnhälfte erreichen konnte.

In einer 1953 veröffentlichten Studie legte Sperry Katzen, denen ein Corpus Callosotomie-Schnitt durchgeführt worden war, Augenbinden an und brachte ihnen bei, zwischen Quadraten und Kreisen zu unterscheiden. Er ließ die Katzen zunächst ihr linkes Auge abdecken und mit dem rechten Auge lernen, verschiedene Formen zu unterscheiden. Dann drehte er die Situation um und bedeckte das rechte Auge, sodass die Katzen mit ihrem linken Auge lernen konnten, genau dieselben Formen zu unterscheiden.

Die Ergebnisse zeigten, dass bei einer normalen Informationsübertragung zwischen den Gehirnen der zweite Lernvorgang den Inhalt des ersten Lernvorgangs verstärkt und die Lernrate daher viel schneller ist als beim ersten Lernvorgang. Doch den Kätzchen, deren Corpus callosum durchtrennt war, war das mit dem rechten Auge erlernte Wissen noch immer völlig unbekannt, als sie es beim zweiten Mal mit dem linken Auge lernten. Dies zeigt, dass die beiden Gehirnhälften nach der Durchtrennung des Corpus callosum keine Informationen mehr übertragen konnten .

Eine Katze, deren eines Auge verdeckt ist, muss ihr anderes Auge verwenden, um mehrere unterschiedliche Formensätze unterscheiden zu können. Referenz [6]

Nachdem sich herausgestellt hatte, dass das Corpus callosum die Brücke für den Informationsaustausch zwischen den beiden Gehirnhälften darstellt, erkannte Sperry, dass Patienten, deren Corpus callosum zur Behandlung von Epilepsie durchtrennt worden war, zweifellos die besten Versuchspersonen für die Untersuchung der linken und rechten Gehirnfunktionen wären. Infolgedessen wurde Sperry zu einer führenden Persönlichkeit auf dem Gebiet der kognitiven Neurowissenschaft und spielte eine unverzichtbare Rolle bei der Entwicklung der Gehirnforschung.

Huber und Wiesel interessierten sich auch für die Erforschung der Katzenaugen. Dies liegt daran, dass Katzen kürzere Schnauzen haben, die der flachen Gesichtsstruktur des Menschen ähnlicher sind. Außerdem ist es bei visuellen Experimenten einfacher, Sichtfelder zu blockieren. Darüber hinaus sind die Augenhöhlen von Katzen größer als ihr Schädel und ihr Sehsystem ist vollständiger, sodass sie leichter zu untersuchen sind.

Während ihrer 25-jährigen Zusammenarbeit haben Huber und Wiesel die Erforschung der neuronalen Mechanismen des Sehens vorangetrieben . Sie entwickelten eine Methode zur Messung der Aktivität einzelner Zellen im visuellen Kortex und zeigten Katzen dann Lichtbänder unterschiedlicher Richtungen und Wellenlängen, während sie mithilfe von Mikroelektroden Veränderungen im Potenzial visueller Neuronen maßen, um unterschiedliche Typen visueller Neuronen zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigten, dass einige Zellen im primären visuellen Kortex der Katze sehr empfindlich auf die Lichtrichtung reagieren, während andere Zellen auf die Wellenlänge des Lichts reagieren.

Katze schaut im Experiment auf Lichtstreifen | Referenzen [7]

Darüber hinaus untersuchten sie die Auswirkungen monokularer Sehbehinderung auf den visuellen Kortex während der Sehentwicklungsphase, indem sie die Augenlider von Kätzchen vernähten. Sie fanden heraus, dass die visuelle Kodierung erst nach der Geburt gebildet wird und einen notwendigen Faktor erfordert, nämlich die „visuelle Stimulation“. Wenn Sie in der Hauptphase der Sehentwicklung Ihre Augen nur für ein paar Tage schließen, kommt es zu dauerhaften Funktionsänderungen im visuellen Kortex. Auf dieser Grundlage schlugen sie das Konzept der „ kritischen Phase “ der Entwicklung des Sehnervs vor.

Auf dieser Grundlage wurde später durch weitere Forschungen bewiesen, dass nicht nur das Sehen in den frühen Entwicklungsstadien auf die Stimulation durch externe Informationen angewiesen ist, sondern auch das Hören, der Spracherwerb und die Motorik. Gleichzeitig hat die Einführung des Konzepts der kritischen Phase der neurologischen Entwicklung neue Möglichkeiten zum Verständnis und zur Behandlung von Katarakten und Strabismus bei Kindern eröffnet. Wenn wir die kritische Phase der Sehentwicklung nutzen können, um Kindern eine chirurgische Behandlung und Sehkorrektur zukommen zu lassen, können viele Kinder einer lebenslangen Sehschwäche oder Blindheit entgehen.

Tatsächlich gibt es viele Geschichten über Katzen in der wissenschaftlichen Forschung (nicht nur Forschung, die mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde). Einige dieser Forschungsarbeiten stehen in engem Zusammenhang mit der menschlichen Gesundheit, wie etwa die physiologische Forschung an Bauchspeicheldrüse und Leber, die Entdeckung von Acetylcholin, die Entwicklung von Antidepressiva usw. Katzen sind in allen diesen Bereichen vertreten.

Sagen wir: Danke, Katze.

Bild: Giphy.com

Verweise

[1] Carrel, A., Transplantation bei Nierentumoren. J Exp Med, 1908. 10(1): p. 98-140.

[2]Ebeling, AH und A. Carrel, Fernergebnisse der vollständigen Homotransplantation der Hornhaut. J Exp Med, 1921. 34(5): p. 435-40.

[3]Sherrington, CS, Decerebrate Rigidity und Reflexkoordination von Bewegungen. J Physiol, 1898. 22(4): p. 319-32.

[4]Sherrington, CS, Beugereflex der Extremität, gekreuzter Streckreflex und Reflex beim Gehen und Stehen. J Physiol, 1910. 40(1-2): p. 28-121.

[5]Sherrington, CS, Bei der Katze durch Vibrissen und Kiefer auslösbare Reflexe. J Physiol, 1917. 51(6): p. 404-31.

[6]Myers, RE, Interokulare Übertragung der Musterunterscheidung bei Katzen nach Schnitt durch gekreuzte optische Fasern. J Comp Physiol Psychol, 1955. 48(6): p. 470-3.

[7]Hubel, DH, Einzeleinheitsaktivität im seitlichen Kniehöcker und Tractus opticus von nicht fixierten Katzen. J Physiol, 1960. 150: S. 91-104.

Autor: A Hardy

Herausgeber: Maiya Yang

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