Elsevier

Vision Research

Volume 8, Issue 9, September 1968, Pages 1205-1216, IN1-IN4, 1217-1225
Vision Research

Visual acuity and ERG-CFF in relation to the morphologic organization of the retina among diurnal and nocturnal primates

https://doi.org/10.1016/0042-6989(68)90028-XGet rights and content

Abstract

Visual acuity and ERG critical flicker frequency (CFF) of 4 diurnal and 2 nocturnal primate species were related to the morphologic organization of photoreceptors and the retina. Acuity thresholds of the diurnal squirrel monkey, marmoset, lemur and tree shrew ranged from 0.5 to 1.5′ and of the nocturnal aotus and galago from 3.5 to 8.0′ of visual angle. Species differences in ERG-CFF included high response rates and fast recovery of cone dominated in contrast to duplex or rod dominated eyes. In the temporal retina, there was a trend toward a differentation of an avascular area coinciding with the fovea of the duplex primate eye. Rods, cones and fovea were observed in the squirrel monkey and marmoset. Mostly rods and an area centralis were found in the aotus and galago. Cones were observed predominantly in the tree shrew. The maximum number of ganglion cells was located around the fovea and the area centralis. The electron microscope indicated similarities in ultrastructure of receptor outer segments. Species differences were found in the inner segments and synaptic contacts of photoreceptors. Significant differences were also observed in visual discrimination learning capacity. From the multidisciplinary comparisons it was concluded that similarities in acuity were associated with the convergence of receptors on ganglion cells, whereas visual learning capacity was associated with differences in visual projection and association areas in the brain.

Résumé

Chez quatre espèces diurnes et deux espèces nocturnes de primates, on étudie l'acuité visuelle et la fréquence critique de fusion (CFF) dans l'ERG, en relation avec la morphologie des photorécepteurs et de l'organisation rétinienne. Les seuils d'acuité des espèces diurnes (singe saïmiri, ouistiti, lémurien et tupaïa) varient entre 0,5 et 1,5′ tandis que pour les espèces nocturnes (aotus et galago) ils varient entre 3,5 et 8,0′. Les différences entre espèces pour le CFF consistent en taux élevés de réponses et récupération rapide dans le cas des yeux où dominent les cônes, en opposition avec les rétines mixtes ou à domination de bâtonnets. Dans la rétine temporale, il existe une tendance à la différentiation de l'aire avasculaire qui coincide avec la fovéa de l'oeil mixte de primate. On observe des bâtonnets, des cônes et une fovéa chez le saïmiri et le ouistiti; surtout des bâtonnets et une area centralis chez aotus et galago; enfin les cônes prédominent chez le tupaïa. Le nombre maximum de cellules ganglionnaires est situé autour de la fovéa et de l'area centralis. Le microscope électronique indique des ressemblances dans l'ultrastructure des segments externes des récepteurs. Entre les espèces on trouve des différences dans les segments internes et les contacts synaptiques des photorécepteurs. On observe aussi des différences significatives dans l'apprentissage à la discrimination visuelle. Les comparaisons entre disciplines diverses permettent de conclure que les ressemblances en acuité sont liées à la convergence des récepteurs sur les cellules ganglionnaires, tandis que l'apprentissage est lié à des différences dans la projection visuelle et les aires d'association dans le cerveau.

Zusammenfassung

Die Sehschärfe und die Flimmerverschmelzungsfrequenz (CFF) von 4 Tag- und 2 Nachtprimatenarten wurden in Zusammenhang mit der morphologischen Organisation der Photorezeptoren und der Netzhaut gebracht. Die Sehschärfeschwellen des amerikanischen Flughörnchenaffen Saimiri sciureus, vom Krallenäffchen Callithrix jacchus, der Lemure Lemur catta und der Baumratte Tupaia glis, variierten von 0,5′ bis 1,5′ und beim südamerikanischen Nachtoder Eulenaffen Actus trivirgatus und der afrikanischen Langohrlemure Galago cras sicaudatus von 3,5′ bis 8,0′ Gesichtsfeldwinkel. Die Unterschi de der einzelnen Arten bei der ERG-CFF ergaben hohe Antwortfrequenzen und kurze Erholzeiten bei Augen mit Zapfendominanz im Gegensatz zu Duplexaugen oder Augen mit Stäbchendominanz. In der temporalen Netzhaut gab es einen Trend zur Differentiation eines gefäβlosen Gebietes, das mit der Fovea des Duplexauges beim Primaten übereinstimmte. Stäbchen, Zapfen und Fovea wurden beim amerikanischen Flughörnchenaffen und beim Krallenäffchen beobachtet. Beim südamerikanischen Eulenaffen und bei der afrikanischen Langohrlemure wurden hauptsächlich Stäbchen und cine Area centralis gefunden. Zupfen wurden überwiegend in der Baumratte gefunden. Die gröβte Anzahl von Ganglienzellen befand sich un die Fovea und die Area centralis. Durch das Elektronenmikroskop wurde auf Similaritäten in der Ultrafeinstruktur der äuβeren Segmente der Rezeptoren hingewiesen. Artbedingte Unterschiede ergaben sich in den inneren Segmenten und den synaptischen Kontakten der Photorezeptoren. Auβerd wurden signifikante Unterschiede in der Lernfähigkeit, in Bezug auf das visuelle Unterscheidungsvermögen, festgestellt. Mit Hilfe multidisziplinärer Vergleiche wurde geschlossen, daβ die Ähnlichkeiten bei der Sehschärfe mit der Konvergenz der Rezeptoren auf die Ganglienzellen zusammenhängt, während die visuelle Lernfähigkeit mit Unterschieden in visuellen Projektions- und Assoziationsgebieten der Hirnrinde zusammenhängt.

Реферат

Ocтpoтa зpeния и кpитичecкaя чacтoтa cвeтoвыч мeлькaний в ЭPГ (КЧM) были cooтнeceны к мopфoлoгичecкoй opгaнизaции фoтopeцeптopoв и ceтчaтoк вooбщe u 4 днeвныч и 2 нoчныч видoв пpимaтoв. Пopoги ocтpoты зpeния днeвныч: caимиpи, мapтышки, лeмupa и тuпaйи были в пpeдeлaч oт 0,5 дo 1,5', a нoчныч миpикины и гaл aгo в пpeдeлaч oт 3,5 дo 8,0' зpитeльнoгo uглa. Bидoвыeocoбeннocтив КЧM-EPГ пpoявлялиcь выcoкoй cкopocтью pcaкции и быcтpым вoccтaнoвлeниeм для глaз c пpeoблaдaниeм кoлбoчeк, в oтличиe oт глaз гдe пpeвaлиpoвaли пaлoчки или были тe и дpuгнe. B виcoчнoй oблacти ceтчaтки имeлacь тeндeнция к диффepeнциaции aвacкuляpнoй зoны, cooтвeтcтвuющeй фoвea двuчcиcтeмнoгo глaзa пpимaтoв. Пaлoчки, кoлбoчки и фoвea нaблюдaлиcь u caимиpи и мapтышки. Пo пpeимuщцecтвu пaлoчки и цeнтpaльнaя зoнa были нaйдeны u миpикины и гaлaгo. Пpeимuщecтвeннo кoлбoчки были oбнapuжeны u тuпaйи. Haибoльшee чиcлo гaнглиoзныч клeтoк былo pacпoлoжeнo вoкpuг фoвea и цeнтpaльнoй зoны. Элeктpoннaя микpocкoпия uкaзывaeт нa cчoдcтвo в uльтpacтpuктupe нapuжныч ceгмeнтoв peцeптopoв. Bидoвыe paзличия были нaйдeны вo внuтpeннич ceгмeнтaч и cинaптичecкич кoнтaктaч фoтopeцeптopoв. знaчитeльныe paзличия были нaблюдaeмы тaкжe в cпocoбнocти нauчeния зpитeльнoмu paзличeнию. Ha ocнoвaнии мнoгocтopoннич cpaвнeний былo cдeлaнo зaключeниe, чтo cчoдcтвo в ocтpoтe зpeния былo cвязaнo c кoнвepгeнциeй peцeптopoв нa гaнглиoзныe клeтки, в тo вpeмя кaк cпocoбнocть к зpитeльнoмu oбuчeнию былa cвязaнa c paзличиями в зpитeльнoй пpoeкции и accoциaциoннoй oблacти в мoзгu.

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      2020, Progress in Retinal and Eye Research
      Citation Excerpt :

      We also consider data obtained from post mortem studies of human retina, and data from studies of marmoset monkeys. Marmosets are small (bodyweight <500 g) foveate diurnal primates with visual acuity comparable to that of humans (the marmoset eye is 5/8 the size of human eye, and marmoset foveal acuity is ~half that of humans) (Ordy and Samorajski, 1968; Troilo et al., 1993). Marmosets are gaining acceptance as an ideal experimental model non-human primate (Solomon and Rosa, 2014; Mitchell and Leopold, 2015), with recent progress including development of germline transgenic phenotypes (Sasaki et al., 2009).

    • Using electroretinograms to assess flicker fusion frequency in domestic hens Gallus gallus domesticus

      2012, Vision Research
      Citation Excerpt :

      The ERG provides an indication of the maximum possible flicker detection rate of the eye at the level of the retina, prior to temporal summation that may occur further along the visual pathway (D’Eath, 1998). Also, as most of the I/FFF curves and CFF values reported in the literature for various animals, including birds, were recorded using ERGs (e.g. Dodt & Enroth, 1954; Dodt & Wirth, 1953; Ordy & Samorajski, 1968) the data presented here should allow for better ‘like-for-like’ comparisons between the domestic chicken and other species, rather than I/FFF curves derived from behaviour. Four non-beak trimmed laying hens of each of the two commercial genotypes LSL (Lohmann Selected Leghorn) and LB (Lohmann Brown) (eight birds in total) were used in this study (Table 1).

    • Behavioural assessment of flicker fusion frequency in chicken Gallus gallus domesticus

      2011, Vision Research
      Citation Excerpt :

      As FFF increases with increases in light intensity, the maximum or critical flicker fusion frequency (CFF), which is the highest flicker fusion frequency at any light intensity is often reported. CFF has been used to compare the temporal resolution capabilities of different animals (e.g. Jenssen & Swenson, 1974; Ordy & Samorajski, 1968). In vertebrates there is a strong relationship between CFF and the relative proportions of rods and cones in the retina.

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    Part of these experimental findings were presented at the “Fine Structure of the Retina U.S.—Japan Seminar”, Sept. 8–10, 1966, at Fukuoka, Japan, sponsored by the National Science Foundation, U.S.A., and the Japan Society for the Promotion of Science. This research has been supported by NIH grants NB-04393 and GRS-05563.

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