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The need for the diversification of utilised species has emerged in the present aquaculture
production environment. Shifts in consumer interest, climate change-induced temperature
increases, and major fish disease outbreaks have put a strain on this industry. In this context,
the pikeperch (Sander lucioperca) has become a new target species for aquaculture in Central
Europe. This new aquaculture focus species exhibits high numbers of offspring, fast growth,
and high consumer acceptance. It can also effectively deal with higher temperatures and turbid
water. However, the rate of successful rearing is still low, as various developmental
transformations and environmental effects commonly lead to high mortality rates during the
early ontogenetic stages. The aim of this doctoral project was thus to obtain insight into
embryonic to larval developmental changes during pikeperch ontogeny. Specifically, the times
of change that influence survival were of focus. Based on the available literature, particular
attention was paid to general growth patterns and the connected developmental changes, the
determination of myogenesis gene marker expression changes, and the support of animal
welfare efforts for pikeperch rearing procedures. To achieve the aims of the study, a methodical
setup consisting of morphometric and developmental observations was combined with
transcriptome gene marker analysis for the different ontogenetic stages.
Three developmental phases were differentiated during the embryo-larval transition. Each of
these possessed distinct growth patterns with different growth rates. The intermediate
threshold phase showed internal organ development that focused on digestive, neuronal, and
heart tissues. Three activity phases of myogenesis were determined: during early embryonic
development, before hatching, and after hatching during the larval stages. Therefore, muscle
development seemed to be regulated to balance energy expenditures. Additionally, two
coinciding skeletogenic phases were found. Furthermore, a cell line from whole embryos was
developed to support the replacement of animals in future experimental setups. A software
system for video analyses was developed to support rearing procedures in aquaculture
facilities. This prototype can be used to automate the counting of specimens and thus allows
for faster responses to increasing mortalities. Based on the results of this thesis project, further
insights into the early development of pikeperches were obtained. This will facilitate the design
and adaptation of raising and husbandry protocols, which can help to further establish
pikeperch as an aquaculture species and support its application in modern recirculatory
systems.
Die hier vorliegende Studie bestätigt die Hypothese, dass die Integration der 3D-
Voxel-basierten morphometrischen Analyse in den klinisch diagnostischen
Algorithmus der Epilepsien und insbesondere bei der Diagnostik der kryptogenen
Epilepsien einen entscheidenden Vorteil bringt. Der diagnostische Mehrwert für KFE
lag dabei in der Detektion von vorher unbekannten FCD bei 3,6% (3 aus 84) und
führte in weiteren 6% (5 aus 84) zur Diagnoseänderung durch teilweise sehr subtile
und teilweise sehr eindeutige Befunde, welche zuvor in der nativen Bildgebung
übersehen wurden. Dabei besitzt diese Analyse eine hohe Sensitivität (1,0) und
leidet unter einer geringen Spezifität (0,23-0,25), welche durch erneute Betrachtung
und Konsensfindung erhöht wird. Über eine erweiterte Diagnostik und die
Epilepsiechirurgie kann das MAP zu einer ökonomischeren und erfolgreicheren
Therapie von kryptogenen Epilepsien und zu einer besseren Anfallskontrolle und
damit Lebensqualität für den Patienten führen. Die Implementierung dieses
Verfahrens in den Diagnostikalgorithmus in einem tertiären Epilepsiezentrum ist
wenig zeit- und kostenintensiv und bietet zusätzlich durch eine Übertragbarkeit in
andere Fachgebiete und durch einen „zweiten diagnostischen Blick“ auf bereits
gesehene Bilder einen Vorteil gegenüber rein nativer Bildgebung. Die
Weiterentwicklung beispielsweise durch künstliche Intelligenz ist Gegenstand
aktueller Studien.
Die vorliegende Studie basiert auf der Untersuchung von 89 verschiedenen Säugetierschädeln und 14 menschlichen Schädeln aus dem Institut für Anatomie und Zellbiologie der Universität Greifswald.
Die Arbeit vergleicht die Morphologie der knöchernen Schädel der Säugetiere mit denen des Menschen. Dabei wird von kieferorthopädischen Messpunkten, wie sie beim Menschen bereits seit längerer Zeit angewendet werden, ausgegangen. Sämtliche Messpunkte, die in der Kieferorthopädie herangezogen werden, finden sich auch an den Säugetierschädeln, sodass von einem gemeinsamen Schädelbauplan ausgegangen werden kann. Systematische Untersuchungen an einer größeren Gruppe von Säugetieren mit kieferorthopädischem Ansatz wurden, soweit ersichtlich, bisher noch nicht durchgeführt. Ziel dieser Arbeit ist es damit auch, eine dementsprechende Datengrundlage zu schaffen. Die dreidimensionale Vermessung erfolgte mit dem MicroScribe 3DX Digitalisierer (Immersion Corp., San Jose, CA) sowie einem digitalen Messschieber. Die Schädel wurden entsprechend der in der Literatur angewandten Taxonomie in Gruppen eingeteilt. Aus der Ordnung der Primaten wurden die Hominoidea, Platyrrhini, Cercopithecoidea und Lemuriformes untersucht, bei den Carnivora die Feliformia, Canidae, Ursidae und Pinnipedia. Bei den Cetartiodactyla wurden Ruminantia und Suidae vermessen, bei den Mesaxonia die Equidae.
In einem ersten Teil der Arbeit kommt die klassische Morphometrie zu Anwendung. Dabei werden klassische KFO- Messpunkte wie Nasion, Menton, Gonion, Pogonion, Zygion, Spina nasialis antetior, etc. verwendet, ebenso klassische Indizes wie Bolton-Analyse, Pont- Index und Izard- Index. In einem zweiten Teil kommt die geometrische Morphometrie zur Anwendung. Diese in der Biologie und Anthropologie bereits häufiger angewandte Methode wird jetzt auch vermehrt in der Kieferorthopädie angewandt. Durch die sogenannte Procrustes Transformation können dabei die vermessenen Schädel in Form und Gestalt unabhängig von der Größe verglichen werden. Bei sämtlichen Messungen werden die Unterschiede bzw. Gemeinsamkeiten zwischen Mensch und den einzelnen Säugetierarten herausgearbeitet und tabellarisch und graphisch dargestellt.
So können die beim Menschen nachgewiesenen kieferorthopädischen Indizes auch teilweise bei den Säugetieren gefunden werden. Sowohl beim Izard- Index als auch bei der Bolton- Analyse und der Tonn- Relation können Gemeinsamkeiten festgestellt werden. Größere Abweichungen gibt es dagegen beim Pont- Index, dem Gaumenhöhen- Index und dem Gaumen- Index. Auch der Jugomandibularindex zeigt wenig Übereinstimmung mit dem Menschen.
Dass die Primaten und hier insbesondere die Hominoidea und Cercopithecoidea dem Menschen schädelbezüglich am ähnlichsten sind, war zu erwarten und kann durch die hier vorliegenden Ergebnisse auch bestätigt werden. Allerdings weichen die Primaten bei der Gaumenform stärker vom Menschen ab, während bei der Gesichts- und Kieferform eine weniger zu erwartende Übereinstimmung mit Feliformia und Canidae festgestellt werden kann.
Das evolutionsbedingt stärkste Unterscheidungsmerkmal zu den Säugetieren ist der beim Menschen im Vergleich zur Schädellänge relativ kurze Gesichtsschädel.
Die in der Literatur beschriebene Taxonomie der Säugetiere, die durch eine Vielzahl verschiedener Untersuchungen hervorgegangen ist, kann hier sowohl mit Hilfe der klassischen Morphometrie als auch insbesondere durch die geometrische Morphometrie bestätigt werden. Bei der letzteren wird nach der Procrustes Transformation durch Clusterbildung sowohl nach deutlich voneinander abweichenden, als auch nach in sich homogenen Gruppen differenziert.
Durch die in dieser Studie differenziert herausgearbeiteten anatomische Strukturen in verschiedenen Schädelbereichen würde sich zusätzlich die Möglichkeit ergeben, bei kieferorthopädischen Tierversuchen in kraniofazialen Schädelregionen das anatomisch geeignete Tiermodell zu bestimmen, d.h. nicht eine einzelne Tierart ist für alle Versuche geeignet, sondern je nach Fragestellung müssen in unterschiedlichen Schädelbereichen verschiedene Tierarten herangezogen werden.