W. Feldberg and A. Fessard- The Cholinergic Nature of the Nerves to the Electric Organ of the...

8/3/2019 W. Feldberg and A. Fessard- The Cholinergic Nature of the Nerves to the Electric Organ of the Torpedo (Torpedo Ma

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J . P h y s i o l . ( I 9 4 2 ) I O I , 2 0 0 - 2 I 6 5 4 7 * 4 3 5 - 2 9 2 : 6 I 2 . 8 I 3

THE CHOLINERGIC NATURE OF THE NERVES TOTHE ELECTRIC ORGAN OF THE TORPEDO( T Q R P E D O MARMORATA)

BY W. FELDBERG AND A . FESSARDF r o m t h e S t a t i o n M a r i t i m e , A r c a c h o n

( R e c e i v e d 7 D e c e m b e r 1 9 4 1 )S I N C E t h e f i r s t e v i d e n c e [ D a l e , F e l d b e r g & V o g t , 1 9 3 6 ] f o r t h e t h e o r y t h a tt h e t r a n s m i s s i o n o f m o t o r - n e r v e i m p u l s e s . t o s t r i a t e d m u s c l e s a t t h em o t o r e n d - p l a t e s i s m e d i a t e d b y t h e r e l e a s e o f a c e t y l c h o l i n e , manyf a c t s h a v e b e e n b r o u g h t f o r w a r d s u p p o r t i n g t h i s c o n c e p t i o n . T h e e x p e r i -m e n t s d e s c r i b e d i n t h i s p a p e r w e r e u n d e r t a k e n i n o r d e r t o d i s c o v e rw h e t h e r t h e n e r v e s t o t h e e l e c t r i c o r g a n o f t h e T o r p e d o a c t i n a s i m i l a rw a y . T h i s o r g a n , i n t h e T o r p e d o a n d i n s o m e o t h e r f i s h e s , m ay b e r e g a r d e da s a c o l l e c t i o n o f m o d i f i e d m o t o r e n d - p l a t e s l a c k i n g t h e c o n t r a c t i l es t r u c t u r e o f v o l u n t a r y m u s c l e f i b r e s .

T h e e l e c t r i c o r g a n o f t h e T o r p e d o c o n s i s t s o f a g r e a t n u m b e r o f p r i s m sa r r a n g e d s i d e b y s i d e , e a c h p r i s m b e i n g b u i l t u p o f a b o u t 5 0 0 s u p e r p o s e dp l a t e s , w h i c h a r e c o v e r e d o n t h e i r v e n t r a l s u r f a c e s b y a t e r m i n a l n e r v en e t . A t t h e m o m e n t o f t h e d i s c h a r g e t h e v e n t r a l s i d e s o f a l l p l a t e sb e c o m e n e g a t i v e t o t h e d o r s a l n e r v e - f r e e s i d e s . V a r i o u s h y p o t h e s e s h a v eb e e n f o r m e d t o e x p l a i n t h i s s p e c i a l e l e c t r o g e n i c p h e n o m e n o n . R e c e n t l y ,

t I t w a s o r i g i n a l l y i n t e n d e d t o p u b l i s h o u r e x p e r i m e n t s i n t h e A r c h i v e s I n f e r n a t i o n a l e 8 d eP h y 8 i o l o g i e t o g e t h e r w i t h t h o s e o f Dr N a c h m a n s o h n i n w h i c h h e c o m p a r e d t h e c h o l i n -e s t e r a s e c o n t e n t o f t h e e l e c t r i c o r g a n o f d i f f e r e n t s p e c i e s o f f i s h e s a n d i n o t h e r t i s s u e s o f t h eT o r p e d o . A s h o r t c o m m u n i c a t i o n b y a l l t h r e e o f u s w a s p u b l i s h e d i n t h e P r o c e e d i n g 8 o ft h i s J o u r n a l ( 1 9 4 0 , 9 7 , 3 ) . I n t h e m e a n t i m e Dr N a c h m a n s o h n h a s f o u n d i t m o r e c o n v e n i e n tt o p u b l i s h t h e m a i n p a r t o f h i s r e s u l t s e l s e w h e r e ( S c i e n c e , 1 9 4 0 , 9 1 , 4 0 5 ; J . N e u r o - P h y s i o l .1 9 4 1 , 4 , 3 4 8 ) . I a m t h e r e f o r e p u b l i s h i n g t h e r e s u l t s o f t h e e x p e r i m e n t s o f P r o f . F e s s a r da n d m y s e l f i n t h i s J o u r n a l , p u b l i c a t i o n i n t h e A r c h i v e s I n t e r n a t i o n a l e s h a v i n g b e c o m ei m p o s s i b l e . T h e t e x t i s i n t h e m a i n a t r a n s l a t i o n f r o m a n a g r e e d F r e n c h m a n u s c r i p t , w i t hs o m e s m a l l a l t e r a t i o n s a n d a d d i t i o n s w h i c h a r e t h e o u t c o m e o f s u b s e q u e n t d i s c u s s i o n s .

) by guest on October 27, 2010jp.physoc.orgDownloaded from J Physiol (
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ELECTRIC ORGAN OF TORPEDOt h e p o s s i b i l i t y t h a t t h e d i s c h a r g e r e s u l t s f r o m r e l e a s e o f an e l e c t r i c a l l ya c t i v e s u b s t a n c e h a s b e e n c o n s i d e r e d o n t h e b a s i s o f r e s e a r c h e s f r o m t w oi n d e p e n d e n t s o u r c e s . '

A u g e r & F e s s a r d [ 1 9 3 8 , 1 9 3 9 a ] , w o r k i n g o n i s o l a t e d p r i s m s o f t h eo r g a n , c o n c l u d e d f r o m t h e l a t e n c y a n d f o r m o f t h e d i s c h a r g e f o l l o w i n gt h e i r e l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n t h a t e x c i t a t i o n was a l w a y s i n d i r e c t . T h e y w e r ea b l e t o c o n f i r m G a r t e n ' s [ 1 9 1 0 ] o r i g i n a l o b s e r v a t i o n o f t h e i m p o s s i b i l i t yo f o b t a i n i n g a d i s c h a r g e f r o m t h e w h o l e o r g a n b y m e c h a n i c a l o r e v e ne l e c t r i c a l s t i m u l a t i o n a f t e r d e g e n e r a t i o n o f i t s n e r v e s . T h e f a c t t h a t t h ed e n e r v a t e d o r g a n w a s i n e x c i t a b l e e v e n b y t h e s t i m u l u s o f a n e l e c t r i cs h o c k r e n d e r e d i t d i f f i c u l t t o i m a g i n e t h a t t h e n e r v e i m p u l s e i n t h en o r m a l l y i n n e r v a t e d o r g a n s h o u l d t r a n s m i t i t s e x c i t a t i o n b y m e a n s o f i t se l e c t r i c a l v a r i a t i o n o n l y . F r o m a n a l o g y w i t h t h e a c t i o n o f n e r v o u si m p u l s e s a t m o t o r e n d - p l a t e s o f s t r i a t e d m u s c l e t h e y t h o u g h t t h e m o s tl i k e l y c a u s e f o r t h e d i s c h a r g e t o b e t h e e f f e c t o f a p o l a r i z i n g o r a d e -p o l a r i z i n g s u b s t a n c e , s u c h a s a c e t y l c h o l i n e , r e l e a s e d b y t h e a r r i v a l o ft h e n e r v e i m p u l s e a t t h e t e r m i n a l n e r v e n e t . R e s u l t s o b t a i n e d w i t he s e r i n e , c u r a r e a n d a t r o p i n e o n i s o l a t e d p r i s m s w e r e i n a g r e e m e n t w i t ht h i s h y p o t h e s i s .

T h e f i n d i n g o f a n e x t r e m e l y h i g h c o n c e n t r a t i o n o f c h o l i n e s t e r a s e i nt h e e l e c t r i c o r g a n o f t h e T o r p e d o [ M a r n a y , 1 9 3 7 ; N a c h m a n s o h n &L e e l e r e r , 1 9 3 9 ] r e p r e s e n t e d t h e o t h e r a n d m o r e d i r e c t e v i d e n c e i n t h i sd i r e c t i o n . M a r n a y & N a c h m a n s o h n [ 1 9 3 7 ] h a d f o u n d t h a t t h e c o n c e n -t r a t i o n o f c h o l i n e s t e r a s e i n s t r i a t e d m u s c l e w a s g r e a t e r i n t h o s e p a r t s o ft h e f i b r e c o n t a i n i n g t h e e n d - p l a t e s , s u g g e s t i n g a h i g h c o n c e n t r a t i o n o f t h ee n z y m e a t t h e s e r e g i o n s . A s t h e e n d - p l a t e s a r e a n a l o g o u s t o t h e e l e m e n t so f w h i c h t h e e l e c t r i c o r g a n o f t h e T o r p e d o i s c o m p o s e d , N a c h m a n s o h nc o n s i d e r e d t h e p o s s i b i l i t y o f a n i d e n t i c a l m e c h a n i s m 6 f t r a n s m i s s i o n o ft h e n e r v ou s i m p u l s e s i n b o t h s t r u c t u r e s , a n d , a t h i s s u g g e s t i o n , M a r n a ye x a m i n e d t h e c h o l i n e s t e r a s e c o n t e n t o f t h e e l e c t r i c o r g a n .O u r e x p e r i m e n t s w e r e p l a n n e d t o d e t e r m i n e w h e t h e r t h e e l e c t r i co r g a n c o n t a i n s a c e t y l c h o l i n e ; i f s o , w h e t h e r t h e s u b s t a n c e i s l i b e r a t e d

1 W e a r e g r a t e f u l t o S i r H e n r y D a l e f o r d r a w i n g o u r a t t e n t i o n t o T . R . E l l i o t t ' s b r i l l i a n ta n t i c i p a t i o n o f t h i s mode o f a c t i o n . E l l i o t t , who w a s t h e f i r s t t o c o n c e i v e t h e i d e a o fc h e m i c a l t r a n s m i s s i o n i n t h e a u t o n o m i c n e r v o u s s y s t e m , d i s c u s s e d t h i s p o s s i b i l i t y f o r t h ee l e c t r i c o r g a n i n 1 9 1 4 i n h i s S y d n e y R i n g e r M e m o r i a l L e c t u r e a n d e v e n made a n a t t e m p t t oe x t r a c t t h e a c t i v e s u b s t a n c e . He w r i t e s : ' I h a v e t r i e d i n v a i n t o d i s c o v e r a n a c t i v e s u b -s t a n c e i n t h e m u s c l e p l a t e s o f s t r i p e d m u s c l e s . An d P r o f e s s o r H e r r i n g w a s a l s o d i s a p p o i n t e dw h e n h e e x a m i n e d f o r t h i s p u r p o s e t h e e l e c t r i c a l o r g a n s o f t h e s k a t e w h i c h a r e e x a g g e r a t e dm o t o r e n d - p l a t e s . . . . B u t i t i s h a r d t o f o r g o t h e b e l i e f t h a t s u c h d i s c o v e r i e s l i e i n t h e l a p o ft h e f u t u r e . 'P u . C T . 1 4

2 0 1



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W . FELDBERG AND A . FESSARDd u r i n g s t i m u l a t i o n o f i t s n e r v e s ' : a n d w h e t h e r a n a r t e r i a l i n j e c t i o n o fa c e t y l c h o l i n e i n t o t h e o r g a n h a s a n e l e c t r o g e n i c e f f e c t . I n a d d i t i o n ,o b s e r v a t i o n s w e r e m a d e o n t h e e f f e c t o f e s e r i n e o n t h e d i s c h a r g e .

M E T H O D SE x t r a c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e . S m a l l p i e c e s o f t h e f r e s h o r g a n w e r em i n c e d i n a m o r t a r w i t h s a n d i n a c i d i f i e d s a l i n e s o l u t i o n t o w h i c h w a sa d d e d e s e r i n e 1 i n 1 0 , 0 0 0 . T h e m i x t u r e w a s b r o u g h t t o b o i l i n g - p o i n t ,c o o l e d , m a d e u p t o a g i v e n v o l u m e a n d a s s a y e d o n t h e e s e r i n i z e d r e c t u sa b d o m i n i s m u s c l e o f t h e f r o g . I n s o m e i n s t a n c e s t h e t i s s u e , a f t e r b e i n gc u t i n t o s m a l l p i e c e s , w a s t h r o w n i n t o b o i l i n g w a t e r c o n t a i n i n g n oe s e r i n e , b u t a c i d i f i e d b y H C I t o pH o f a b o u t 4 . T h e m i x t u r e w as f i l t e r e d

a n d t h e r e s i d u e a g a i n m i n c e d i n a s m a l l v o l u m e o f a c i d i f i e d w a t e r w i t hs a n d , b o i l e d a n d a d d e d a f t e r f i l t r a t i o n t o t h e m a i n e x t r a c t , t h e w h o l em i x t u r e b e i n g t h e n m a d e u p t o a g i v e n v o l u m e . T h i s e x t r a c t r e m a i n e da c t i v e f o r s e v e r a l d a y s w h e n k e p t i n t h e c o l d .P e r f u s i o n o f t h e e l e c t r i c o r g a n . F o r t h e s t u d y - o f t h e e f f e c t s o f a r t e r i a li n j e c t i o n s o f a c e t y l c h o l i n e a n d i t s l i b e r a t i o n d u r i n g n e r v e s t i m u l a t i o np a r t o f t h e e l e c t r i c o r g a n w a s p e r f u s e d . T h e o r g a n i s s u p p l i e d b y f o u ra r t e r i e s w h i c h e n t e r i t w i t h t h e n e r v e s a n d a r e a c c o m p a n i e d b y t h e v e i n s .P e r f u s i o n w a s c a r r i e d o u t f r o m t h e a r t e r y a c c o m p a n y i n g t h e s e c o n dn e r v e . I n j e c t i o n s o f I n d i a n i n k s h o w e d t h a t t h i s a r t e r y s u p p l i e d a n a r e ai n n e r v a t e d b y t h e f i r s t a n d s e c o n d n e r v e s , t h e a r t e r y s u p p l y i n g t h ef o r m e r b e i n g v e r y s m a l l . T h e T o r p e d o s w e r e k i l l e d b y p i t h i n g t h e c e n t r a ln e r v o u s s y s t e m ; t h e e l e c t r i c o r g a n w a s t h e n c u t o u t , l e a v i n g t h e a r t e r yt o b e c a n n u l a t e d i n t a c t a n d c o n n e c t e d w i t h t h e f i s h u n t i l t h e l a s t m o m e n t .T h e a r t e r y w a s l i g a t e d a n d c u t c e n t r a l l y , t h u s c o m p l e t e l y i s o l a t i n g t h eo r g a n , w h i c h w a s t h e n w a s h e d i n s e a w a t e r . A f i n e g l a s s o r m e t a lc a n n u l a w a s t i e d i n t o t h e a r t e r y a n d p e r f u s i o n s t a r t e d a t o n c e . I n t h o s ee x p e r i m e n t s i n w h i c h t h e l i b e r a t i o n o f a c e t y l c h o l i n e w a s s t u d i e d t h eo r g a n w a s p l a c e d i n a s u i t a b l y - s h a p e d p a r a f f i n b a s i n w h i c h h a d a t i t sl o w e s t p o i n t a n o u t l e t f o r c o l l e c t i n g t h e v e n o u s e f f l u e n t . On t h e i n n e rs u r f a c e o f t h e b a s i n a n u m b e r o f s m a l l p i e c e s o f c o r k w e r e p i n n e d t o k e e pt h e o r g a n o u t o f c l o s e c o n t a c t w i t h t h e b a s i n a n d p r e v e n t r e t e n t i o n o ff l u i d . T h e r a t e o f p e r f u s i o n w a s 3 - 6 c . c . / m i n . T h e f l u i d l e f t t h e o r g a nm a i n l y t h r o u g h t h e g r e a t v e i n s , w h i c h w e r e c u t i n t h e c o u r s e o f p r e -p a r a t i o n . T h e f l u i d w a s c o l l e c t e d i n 3 - 1 5 m i n . s a m p l e s .

T h e c o m p o s i t i o n o f t h e p e r f u s i o n f l u i d v a r i e d . I n t h e e x p e r i m e n t sd e s i g n e d f o r d e m o n s t r a t i n g t h e r e l e a s e o f a c e t y l c h o l i n e w e u s e d f i r s t , a sr e c o m m e n d e d b y F i i h n e r , a s a l t s o l u t i o n r i c h i n u r e a ( 2 5 g . u r e a , 2 0 g .

2 0 2



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W . FELDBERG AND A . FESSARDs t i m u l a t i n g c u r r e n t . S i n g l e o r r e p e a t e d s h o c k s ( c o n d e n s o r d i s c h a r g e s )w e r e a p p l i e d t o t h e n e r v e s . F o r r e p e a t e d s t i m u l a t i o n a r o t a r y c o m -m u t a t o r w a s u s e d ; t h e r a t e o f s t i m u l a t i o n v a r i e d b e t w e e n 2 a n d 2 0 p e rs e c . , u s u a l l y a b o u t 1 5 . T h e s t i m u l i w e r e a l w a y s s u p r a m a x i ma l . U s e w a so f t e n m a d e o f l o c a l m e c h a n i c a l s t i m u l a t i o n , w h i c h i s , i n f a c t , a s t i m u -l a t i o n o f t h e t e r m i n a l n e r v e f i b r e s , i n o r d e r t o t e s t t h e s u r v i v a l o f t h ep e r f u s e d o r g a n o r t o m e a s u r e r o u g h l y t h e c h a n g e s i n s e n s i t i v i t y d u r i n gt h e p e r f u s i o n . F o r t h a t p u r p o s e l i g h t p r e s s u r e was e x e r t e d on t h e s k i nw i t h a n e b o n i t e r o d .O b s e r v a t i o n a n d r e c o r d i n g o f d i s c h a r g e s . T h e e l e c t r o d e s u s e d f o r l e a d i n go f f w e r e a l w a y s z i n c p l a t e s o f a f e w s q u a r e c e n t i m e t r e s , o n e s i d e b e i n gc o a t e d w i t h a n i n s u l a t i n g v a r n i s h t h e o t h e r s i d e b e i n g p l a c e d u n d e r t h ev e n t r a l s u r f a c e o f t h e o r g a n i n g o o d c o n t a c t w i t h t h e s k i n . T h e y w e r ec o n n e c t e d t o t h e a m p l i f i e r b y f l e x i b l e l e a d s s o a s t o a v o i d t r a n s m i s s i o no f t h e m e c h a n i c a l v i b r a t i o n s s e t u p a t t h e moment o f a n i n j e c t i o n . T n ec h a n g e s i n p o t e n t i a l w e r e l e d t o a d i r e c t - c u r r e n t a m p l i f i e r , b u t s o m e t i m e s ,t o a v o i d c o n t i n u o u s r e a d j u s t m e n t n e c e s s i t a t e d b y s l o w c h a n g e s i np o l a r i z a t i o n a n d b y v a r i o u s o t h e r d i s t u r b a n c e s , we u s e d c o n d e n s e rc o u p l i n g w i t h a t i m e c o n s t a n t o f a b o u t 1 s e c . T h e v a r i a t i o n s r e c o r d e df o l l o w i n g a r t e r i a l i n j e c t i o n s o f a c e t y l c h o l i n e w e r e r e c or d e d w i t h t h i sa r r a n g e m e n t a n d h a v e t h e r e f o r e u n d e r g o n e s o m e d i s t o r t i o n . T h e d i p h a s i cf o r m o f t h e w a v e i n F i g . 5 , f o r i n s t a n c e , i s n o t . a r e a l e f f e c t o f t h e i n j e c t e da c e t y l c h o l i n e , b u t i s d u e t o t h e p e c u l i a r i t i e s o f t h e r e c o r d i n g a r r a n g e m e n t .T h e a m p l i f i c a t i o n w a s a d a p t e d i n e a c h c a s e t o t h e s i z e o f t h e d e -f l e x i o n u n d e r e x a m i n a t i o n . A s e n s i t i v i t y o f 1 0 p V . w a s o f t e n n e c e s s a r yf o r t h e d i s c h a r g e s c a u s e d b y m e c h a n i c a l s t i m u l a t i o n a n d f o r t h e d i s -c h a r g e s o c c u r r i n g s p o n t a n e o u s l y u n d e r c e r t a i n c o n d i t i o n s . T h e p r o p e rr a n g e f o r d e t e c t i n g t h e e l e c t r i c a l v a r i a t i o n s c a u s e d b y s m a l l d o s e s o fa c e t y l c h o l i n e w a s 0 4 1 - 1 0 m V . O f t h e t o t a l d i s c h a r g e o n s t i m u l a t i o n o ft h e n e r v e s , a s m a l l f r a c t i o n o n l y w a s a l l o w e d t o e n t e r t h e a m p l i f i e r . T h ea r r a n g e m e n t a l l o w e d q u i c k c h a n g e s f r o m o n e s e n s i t i v i t y t o a n o t h e r .C o u p l e d w i t h t h e a m p l i f i e r w a s a D u b o i s e l e c t r o m a g n e t i c o s c i l l o g r a p hf o r p h o t o g r a p h i c r e g i s t r a t i o n a n d a c a t h o d e - r a y t u b e f o r o b s e r v i n g t h ed e f l e x i o n s d u r i n g t h e e x p e r i m e n t .

T h e u s u a l p r e c a u t i o n s w e r e t a k e n t o a v o i d e l e c t r i c a l a n d m e c h a n i c a ld i s t u r b a n c e s . T h e i n j e c t i o n e x p e r i m e n t s w e r e m a d e i n a c h a m b e r w i t hm e t a l w a l l s . T h e p e r s o n m a k i n g t h e i n j e c t i o n s w o r e r u b b e r g l o v e s , a n dm a d e c e r t a i n e a c h t i m e t h a t h i s m o v e m e n t s a t t h e m o m e n t o f i n j e c t i o nd i d n o t p r o d u c e a n y a p p r e c i a b l e v a r i a t i o n .

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ELECTRIC ORGAN OF TORPEDOR E S U L T S

A c e t y l c h o l i n e c o n t e n tE s e r i n i z e d s a l i n e e x t r a c t s o f t h e e l e c t r i c o r g a n e q u i v a l e n t t o a s m a l l

a m o u n t o f f r e s h t i s s u e h a d a s t r o n g s t i m u l a t i n g a c t i o n w h e n t e s t e d o n t h ef r o g ' s r e c t u s m u s c l e . N o s u c h e f f e c t w a s o b t a i n e d w i t h s a l i n e e x t r a c t sp r e p a r e d w i t h o u t e s e r i n e o r w i t h e s e r i n i z e d s a l i n e e x t r a c t s m a d e a l k a l i n eb y N aOH a n d k e p t i n t h i s c o n d i t i o n f o r s e v e r a l m i n u t e s . F o r i n s t a n c e ,i n F i g . 1 a r e s h o w n t h e e f f e c t s o f s o l u t i o n s c o n t a i n i n g t h e e q u i v a l e n t o f1 m g . f r e s h t i s s u e p e r c . c . o f a n e s e r i n i z e d s a l i n e e x t r a c t ( B a n d F ) , t h ee q u i v a l e n t o f 2 - 5 m g . t i s s u e p e r c . c . o f t h e s a m e e x t r a c t a f t e r t r e a t m e n t

F i g . 1 . R e s p o n s e s o f t h e e s e r i n i z e d f r o g ' s r e c t u s m u s c l e t o a c e t y l c l h o h m e c h l o r i d e ( A a n d C )a n d t o e x t r a c t s o f t h e e l e c t r i c a l o r g a n . B , D , F = e s e r i n i z e d s a l i n e e x t r a c t ; D t r e a t e dw i t h a l k a l i . E = s a l i n e e x t r a c t . T i m e i n m i n u t e s . ( D e t a i l s s e e t e x t . )

w i t h N a O H , b u t n e u t r a l i z e d b e f o r e t e s t i n g ( D ) a n d t h e e q u i v a l e n t o f2 - 5 m g . t i s s u e p e r c . c . o f a s a l i n e e x t r a c t , m a d e w i t h o u t e s e r i n e f r o ma n o t h e r p i e c e o f t h e s a me o r g a n ( E ) . O n l y t h e e s e r i n i z e d s a l i n e e x t r a c t ,n k o t t r e a t e d w i t h a l k a l i , c a u s e d a c o n t r a c t i o n w h i c h w as w e a k e r t h a n t h a tp r o d u c e d b y a s o l u t i o n o f a c e t y l c h o l i n e c h l o r i d e c o n t a i n i n g 0 4 1 p g . / c . . c .a n d s t r o n g e r t h a n one c o n t a i n i n g 0 - 0 6 7 u i g . / c . c . ( A a n d C ) . I n t h e a b s e n c eo f e s e r i n e t h e a c t i v e p r i n c i p l e w a s n o t d e s t r o y e d w h e n t h e t i s s u e w a se x t r a c t e d w i t h b o i l i n g a c i d i f i e d w a t e r . ( p H , a b o u t 4 ) o r w i t h t r i c h l o r a c e t i ca c i d . T h e s e f a c t s r e n d e r e d i t h i g h l y p r o b a b l e t h a t t h e a c t i v e p r i n c i p l ew as a c e t y l c h o l i n e . T h e c o n c l u s i o n w as s u b s t a n t i a t e d b y a m o re c o m p l e t ep h a r m a c o l o g i c a l a n a l y s i s o f an e x t r a c t m a d e w i t h b o i l i n g a c i d i f i e d w a t e r .T h e e x t r a c t w a s n e u t r a l i z e d b e f o r e t e s t i n g . L i k e a c e t y l c h o l i n e , s m a l la m o u n t s o f t h e e x t r a c t - c a u s e d c o n t r a c t i o n o f t h e e s e r i n i z e d m u s c l e o f t h eb o d y w a l l o f t h e l e e c h a n d o f t h e f r o g ' s r e c t u s a b d o m i n i s , i n h i b i t e d t h e

2 0 5



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W . FELDBERG AND A . FESSARDf r o g ' s h e a r t a n d l o w e r e d t h e a r t e r i a l b l o o d p r e s s u r e o f t h e c a t w h e ni n j e c t e d i n t r a v e n o u s l y , a n d , w h e n i n j e c t e d i n l a r g e r amounts i n t o t h ec e n t r a l s t u m p o f t h e c o e l i c a r t e r y a f t e r e v i s c e r a t i o n o f t h e c a t # n d g i v i n ga t r o p i n e , c a u s e d a r i s e o f a r t e r i a l p r e s s u r e d u e t o o u t p u t o f a d r e n a l i n ef r o m t h e s u p r a r e n a l s . A t r o p i n e a b o l i s h e d t h e d e p r e s s o r a c t i o n , t h ec a r d i o - i n h i b i t o r e f f e c t , a n d t h e c o n t r a c t i o n o f t h e f r o g ' s r e c t u s m u s c l e .T h e r e w a s g o o d q u a n t i t a t i v e a g r e e m e n t b e t w e e n t h e d e p r e s s o r , c a r d i o -i n h i b i t o r a n d l e e c h - m u s c l e s t i m u l a t i n g a c t i o n s o f t h e e x t r a c t , w h e na s s a y e d i n t e r m s o f t h e a c t i o n s o f a c e t y l c h o l i n e o n t h e s ame t i s s u e s . T h ee x t r a c t w a s i n a c t i v a t e d w h e n l e f t f o r a f e w m i n u t e s w i t h d o g ' s p l a s m aw h i c h i s r i c h i n c h o l i n e s t e r a s e ; t h i s i n a c t i v a t i o n d i d n o t o c c u r w h e ne s e r i n e w a s a d d e d t o t h e p l a s m a . T h e s e r e s u l t s a p p e a r t o j u s t i f y t h e c o n -c l u s i o n t h a t t h e a c t i v e p r i n c i p l e w a s a c e t y l c h o l i n e , a n d f o r r o u t i n ee s t i m a t i o n s i t w a s t h o u g h t s u f f i c i e n t t o a s s a y t h e e s e r i n i z e d s a l i n e e x t r a c t so n t h e f r o g ' s r e c t u s m u s c l e .

T h e e l e c t r i c o r g a n s w e r e t h u s f o u n d t o c o n t a i n 4 0 - 1 0 0 ; L g . o f a c e t y l -c h o l i n e p e r g r a m o f f r e s h t i s s u e . I n o n e f i s h i n w h i c h t h e o r g a n s w e i g h e d1 7 5 g . e a c h , t h e a c e t y l c h o l i n e c h l o r i d e e q u i v a l e n t was n e a r l y 9 0 , u g . / g . ,s o t h a t t h e t o t a l a c e t y l c h o l i n e c o n t e n t o f b o t h o r g a n s t o g e t h e r a m o u n t e dt o a b o u t 3 0 m g . S i n c e t h e e l e c t r i c o r g a n i s a n e x t r e m e l y w e t t i s s u e ,c o n t a i n i n g 92% o f w a t e r , t h e a c e t y l c h o l i n e c o n t e n t p e r u n i t o f d r yw e i g h t i s p r o b a b l y t h e h i g h e s t y e t o b s e r v e d i n a n y o r g a n .

L i b e r a t i o n o f a c e t y l c h o l i n e d u r i n g n e r v e s t i m u l a t i o nWhen t h e v e n o u s e f f l u e n t f r o m t h e e l e c t r i c o r g a n p e r f u s e d w i t he s e r i n i z e d s a l t s o l u t i o n w a s t e s t e d i n a f i v e f o l d d i l u t i o n o n t h e l e e c hm u s c l e , t h e s a m p l e s c o l l e c t e d d u r i n g t h e b e g i n n i n g o f t h e r e s t i n g p e r -f u s i o n h a d s o m e s t i m u l a t i n g e f f e c t w h i c h d i m i n i s h e d p r o g r e s s i v e l y f r o m

s a m p l e t o s a m p l e , u n t i l e v e n t u a l l y t h e f l u i d b e c a m e i n a c t i v e . S u c h a ne f f e c t w a s a l s o o b s e r v e d w i t h t h e f i r s t s a m p l e s o f p e r f u s a t e f r o m t h e o n ee x p e r i m e n t i n w h i c h n o e s e r i n e h a d b e e n a d d e d t o t h e p e r f u s i o n f l u i d ,s u g g e s t i n g t h a t t h e e f f e c t w a s p o s s i b l y n o t d u e t o a c e t y l c h o l i n e . S t i m u -l a t i o n o f t h e n e r v e s w a s n o t s t a r t e d u n t i l t h e s a m p l e s h a d e i t h e r b e c o m ei n a c t i v e , o r e x e r t e d o n l y v e r y s l i g h t e f f e c t s o n t h e l e e c h m u s c l e . Whent h e n e r v e s w e r e t h e n s t i m u l a t e d f o r a f e w m i n u t e s , t h e p e r f u s a t e c o l -l e c t e d d u r i n g t h e s t i m u l a t i o n p e r i o d c a u s e d a s t r o n g c o n t r a c t i o n o f t h el e e c h m u s c l e , a s i l l u s t r a t e d b y t h e e x p e r i m e n t o f F i g . 2 . A l l s a m p l e sw e r e d i l u t e d f i v e f o l d b e f o r e t e s t i n g . T h e e f f e c t s o f t w o c o n s e c u t i v es a m p l e s c o l l e c t e d b e f o r e t h e s t i m u l a t i o n o f t h e n e r v e s a r e s h o w n a t Aa n d B . T h e r e i s a s l i g h t c o n t r a c t i o n a t A , b u t n o n e a t B . T h e s t r o n g

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ELECTRIC ORGAN OF TORPEDOc o n t r a c t i o n a t C w a s p r o d u c e d b y t h e s a m p l e c o l l e c t e d d u r i n g a 3 m i n .p e r i o d o f s t i m u l a t i o n a t a f r e q u e n c y o f 1 2 p e r s e c . T h e 3 m i n . s a m p l ec o l l e c t e d i m m e d i a t e l y a f t e r t h e p e r i o d o f s t i m u l a t i o n w a s a g a i n n e a r l yi n a c t i v e ( D ) . T h e n e x t 3 m i n . s a m p l e w a s i n a c t i v e ( E ) . T h i s w a s t h e u s u a lr e s u l t . I n o n e e x p e r i m e n t o n l y d i d t h e s a m p l e c o l l e c t e d i n t h e f i r s t f e wm i n u t e s a f t e r t h e s t i m u l a t i o n c a u s e s t r o n g c o n t r a c t i o n , a l t h o u g h w e a k e rt h a n t h a t p r o d u c e d b y t h e s a m p l e c o l l e c t e d d u r i n g s t i m u l a t i o n . Whent h e n e r v e s w e r e r e s t i m u l a t e d a f t e r t h e v e n o u s e f f l u e n t h a d a g a i n b e c o m e

' F i g . 2 . R e s p o n s e s o f t h e e s e r i n i z e d l e e c h m u s c l e t o a c e t y l c h o h i n e 1 i n 1 5 0 m i l l i o n s ( F ) a n dt o p e r f u s a t e f r o m e l e c t r i c a l o r g a n p e r f u s e d w i t h e s e r i n i z e d s a l t s o l u t i o n . A a n d Bs a m p l e s c o l l e c t e d b e f o r e , C d u r i n g , D a n d E a f t e r s t i m u l a t i o n o f t h e n e r v e s . A l ls a m p l e s t e s t e d i n f i v e f o l d d i l u t i o n . T i m e i n m i n u t e s .

i n a c t i v e , t h e s t i m u l a t i o n s a m p l e r e g a i n e d i t s s t i m u l a t i n g e f f e c t , b u t t h i sw a s u s u a l l y l e s s p r o n o u n c e d t h a n t h a t o b s e r v e d w i t h t h e s a m p l e c o l l e c t e dd u r i n g t h e f i r s t s t i m u l a t i o n p e r i o d .I t a p p e a r s j u s t i f i a b l e t o a t t r i b u t e t h e a c t i v i t y o f t h e s t i m u l a t i o ns a m p l e t o t h e p r e s e n c e o f a c e t y l c h o l i n e . T h e h i g h a c e t y l c h o l i n e y i e l do b t a i n e d on e x t r a c t i o n o f t h e o r g a n i s i n f a v o u r o f t h i s c o n c l u s i o n . W eh a v e f u r t h e r s h o w n t h a t t h e a c t i v e p r i n c i p l e r e l e a s e d b y s t i m u l a t i o n w a sd e s t r o y e d b y a l k a l i a n d t h a t i t d i d n o t a p p e a r i n t h e a b s e n c e o f e s e r i n ef r o m t h e p e r f u s i o n f l u i d . F i g . 3 g i v e s a r e c o r d o f t h e one e x p e r i m e n t d o n ew i t h o u t e s e r i n e . A g a i n t h e f i r s t s a m p l e h a d s o me s t i m u l a t i n g e f f e c t ont h e l e e c h m u s c l e ( B ) , w h i c h d i m i n i s h e d g r e a t l y w i t h t h e s e c o n d s a m p l e( C ) . T h e s a m p l e c o l l e c t e d d u r i n g t h e p e r i o d o f s t i m u l a t i o n s h o w e d o n l y as l i g h t i n c r e a s e i n a c t i v i t y ( D ) w h i c h w a s n e g l i g i b l e i n c o m p a r i s o n w i t ht h e s t r o n g a c t i v i t y o f t h e s t i m u l a t i o n s a m p l e i n t h e e x p e r i m e n t i l l u s t r a t e d

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W . FELDBERG AND A . FESSARDi n F i g . 2 . E s h o w s t h e e f f e c t o f t h e s a m p l e c o l l e c t e d i m m e d i a t e l y a f t e rt h e s t i m u l a t i o n .

When t h e a c t i v e s a m p l e s w e r e a s s a y e d a g a i n s t a c e t y l c h o l i n e i t w a sf o u n d t h a t i n a d d i t i o n t o t h e i r d i r e c t s t i m u l a t i n g a c t i o n t h e y d e c r e a s e dt h e s e n s i t i v i t y o f t h e l e e c h m u s c l e t o s u b s e q u e n t d o s e s o f a c e t y l c h o l i n e .T h e d e p r e s s i o n l a s t e d f o r a p e r i o d o f s e v e r a l m i n u t e s . T h e e f f e c t h a s n o tb e e n f u r t h e r e x a m i n e d , b u t i t r e n d e r e d a n a c c u r a t e q u a n t i t a t i v e c o m -p a r i s o n d i f f i c u l t . I t w a s p o s s i b l e , h o w e v e r , t o o b t a i n a n a p p r o x i m a t ee s t i m a t e o f t h e c o n c e n t r a t i o n o f a c e t y l c h o l i n e i n t h e u n d i l u t e d s a m p l e s .I n d i f f e r e n t - e x p e r i m e n t s i t v a r i e d b e t w e e n 1 i n 1 8 m i l l i o n a n d 1 i n 1 0 0m i l l i o n . I n F i g . 2 , f o r i n s t a n c e , t h e e f f e c t o f a f i v e f o l d d i l u t e d s a m p l e

F i g . 3 . R e s p o n s e s o f e s e r i n i z e d l e e c h m u s c l e t o a c e t y l c h o l i n e 1 i n 1 5 0 m i l l i o n s ( A ) a n d t op e r f u s a t e f r o m e l e c t r i c a l o r g a n p e r f u s e d w i t h n o n - e s e r i n i z e d s a l t s o l u t i o n . B a n d Cs a m p l e s c o l l e c t e d b e f o r e , D d u r i n g a n d E i m m e d i a t e l y a f t e r s t i m u l a t i o n o f t h e n e r v e s .A l l s a m p l e s t e s t e d i n - f i v e f o l d d i l u t i o n . T i m e i n m i n u t e s .

t e s t e d a t C w a s s t r o n g e r t h a n t h a t c a u s e d b y a s o l u t i o n o f a c e t y l c h o l i n e1 i n 1 5 0 m i l l i o n t e s t e d a t F . A c l o s e r a p p r o x i m a t i o n g a v e a n a c e t y l -c h o l i n e c o n c e n t r a t i o n o f t h e u n d i l u t e d s a m p l e o f o v e r 1 i n 2 0 m i l l i o n .S i n c e t h e v e n o u s o u t f l o w e x c e e d e d 3 c . c . / m i n . , t h e a m o u n t o f a c e t y l -c h o l i n e r e l e a s e d p e r m i n u t e w a s a t l e a s t 0 - 1 5 , u g . O n l y i n t h e s u p e r i o rc e r v i c a l g a n g l i o n o f t h e c a t , a n o r g a n i n w h i c h a l s o t h e c o n c e n t r a t i o n o fs y n a p t i c j u n c t i o n i s v e r y h i g h i n r e l a t i o n t o t h e t i s s u e v o l u m e , h a v ec o n c e n t r a t i o n s o f a c e t y l c h o l i n e b e e n r e c o v e r e d i n t h e p e r f u s i o n e f f l u e n t ,d u r i n g s t i m u l a t i o n , o f s o h i g h a n o r d e r a s t h o s e w h i c h w e o b s e r v e d i ns o m e o f t h e f e w e x p e r i m e n t s . w h i c h w e w e r e a b l e t o m a k e o n t h e e l e c t r i co r g a n o f t h e T o r p e d o .

E f f e c t s o f e s e r i n e o n t h e n e r v o u s d i s c h a r g e f r o m t h e p e r f u s e d o r g a nT h e e f f e c t s o f e s e r i n e w e r e s i m i l a r t o t h o s e o b t a i n e d b y A u g e r &F e s s a r d [ 1 9 3 9 a ] o n t h e i s o l a t e d p r i s m s o f t h e e l e c t r i c o r g a n .A f t e r t h e a d d i t i o n o f e s e r i n e t o t h e p e r f u s i o n f l u i d , t h e d i s c h a r g e so b t a i n e d f r o m s t i m u l a t i o n o f t h e n e r v e t r u n k s , o r f r o m l i g h t p r e s s u r e o n

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ELECTRIC ORGAN OF TORPEDOt h e s k i n w i t h a n e b o n i t e r o d , w e r e m o d i f i e d i n a c h a r a c t e r i s t i c m a n n e r .T h e r e w a s a g r e a t p r o l o n g a t i o n i n t h e d e s c e n d i n g p h a s e o f t h e e l e c t r i c a ld e f l e x i o n o f t h e s i n g l e d i s c h a r g e . On t h e o t h e r h a n d , w i t h c o n t i n u o u ss t i m u l a t i o n o f t h e n e r v e s t o t h e p e r f u s e d p a r t , a t a f r e q u e n c y o f 5 - 1 5 p e rs e c . , f a t i g u e s e t i n much m o r e r a p i d l y t h a n i n c o r r e s p o n d i n g e x p e r i m e n t sw i t h o u t e s e r i n e . I n t h e a b s e n c e o f e s e r i n e s u c h r e p e a t e d s t i m u l a t i o n sc o u l d b e c o n t i n u e d f o r 1 0 - 1 5 m i n . w i t h o u t g r e a t d i m i n u t i o n i n t h ee l e c t r i c a l r e s p o n s e s ; i n t h e p r e s e n c e o f e s e r i n e t h e y d i m i n i s h e d w i t h i n2 - 3 m i n . a n d d i s a p p e a r e d a f t e r a f u r t h e r 2 - 3 m i n . When s t i m u l a t i o n w a st h e n d i s c o n t i n u e d f o r 2 0 - 3 0 s e c . , t h e f i r s t s t i m u l i o n r e n e w a l o f s t i m u -l a t i o n p r o d u c e d g o o d r e s p o n s e s , b u t s t i m u l a t i o n q u i c k l y b e c a m e i n -e f f e c t i v e a g a i n , a n d w i t h r e n e w e d p e r i o d s o f r e s t a n d r e s t i m u l a t i o n , t h es u c c e s s i v e p e r i o d s o f r e c o v e r e d e x c i t a b i l i t y b e c a m e s h o r t e r .

I n s o m e e x p e r i m e n t s t h e p e r f u s i o n w a s s t a r t e d w i t h o u t e s e r i n e a n d ,w h i l e t h e a r r a n g e m e n t f o r o b s e r v i n g t h e d i s c h a r g e s r e m a i n e d i n p l a c e ,t h e p e r f u s i o n f l u i d w a s c h a n g e d t o o n e c o n t a i n i n g e s e r i n e . I n t h e s ei n s t a n c e s w e o b t a i n e d t h e d e f i n i t e i m p r e s s i o n t h a t a t t h e c o m m e n c e m e n to f t h e e s e r i n e p e r f u s i o n , t h e s e n s i t i v i t y o f t h e o r g a n t o s t i m u l a t i o n b ys l i g h t p r e s s u r e o n t h e s k i n w i t h a n e b o n i t e r o d i n c r e a s e d , b u t n o a c -c u r a t e q u a n t i t a t i v e e x a m i n a t i o n o f t h i s p h e n o m e n o n w a s m a d e . D u r i n gt h i s p e r i o d t h e r e m o v a l o f t h e p r e s s u r e f r o m t h e s k i n w a s o f t e n f o l l o w e db y a p e r i o d i n w h i c h s p o n t a n e o u s d i s c h a r g e s o c c u r r e d , e i t h e r i s o l a t e d o ri n g r o u p s . A t l a t e r s t a g e s o f a p r o l o n g e d p e r f u s i o n w i t h e s e r i n e t h e o r g a nb e c a m e d e f i n i t e l y much l e s s s e n s i t i v e t o m e c h a n i c a l s t i m u l a t i o n .

A r t e r i a l i n j e c t i o n s o f a c e t y l c h o l i n e i n t o t h e p e r f u s e d o r g a nP e r f u s i o n w i t h o u t e s e r i n e . T h e a r t e r i a l i n j e c t i o n s o f r e l a t i v e l y s t r o n gd o s e s o f a c e t y l c h o l i n e i n t o t h e p e r f u s e d o r g a n , c o n n e c t e d w i t h a n a m p l i -f i e r , c a u s e d a p o t q n t i a l c h a n g e i n t h e s a m e d i r e c t i o n a s t h a t p r o d u c e d b yt h e n o r m a l d i s c h a r g e , b u t l a s t i n g much l o n g e r . T h e s e n s i t i v i t y t o a c e t y l -c h o l i n e v a r i e d i n d i f f e r e n t e x p e r i m e n t s ; i n s o m e e x p e r i m e n t s i t w a sn e c e s s a r y t o i n j e c t 1 0 0 p g . , i n o t h e r s e f f e c t s w e r e o b t a i n e d w i t h 2 0 a n de v e n w i t h 1 0 , u g . R e p e a t e d i n j e c t i o n s o f t h e s a m e d o s e g a v e c o m p a r a b l er e s p o n s e s . C o n t r o l i n j e c t i o n s o f s a l i n e p r o d u c e d n o c h a n g e s i n p o t e n t i a l o rs l i g h t d e v i a t i o n s i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n . F i g . 4 i l l u s t r a t e s t h e e f f e c t so f 2 0 0 , 1 0 0 , 2 0 a n d 5 j g : o f a c e t y l c h o l i n e ( a t I , I I , I V a n d V ) . T h e f i r s tt w o d o s e s o f a c e t y l c h o l i n e w e r e i n j e c t e d i n a v o l u m e o f 0 5 , t h e t h i r d i na v o l u m e o f 0 - 2 a n d t h e f o u r t h i n a v o l u m e o f 0 . 1 c . c . I t w i l l b e s e e n t h a tt h e d e g r e e a n d d u r a t i o n o f t h e e l e c t r i c a l v a r i a t i o n a r e d e p e n d e n t u p o nt h e d o s e . I n c o m p a r i n g t h e r e s p o n s e s t h e f a c t h a s t o b e t a k e n i n t o

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W . FELDBERG AND A . FESSARDa c c o u n t t h a t t h e s e n s i t i v i t y o f t h e a m p l i f i e r w a s i n c r e a s e d f o u r t i m e sa f t e r t h e s e c o n d i n j e c t i o n . T h e m a x i m a l v a r i a t i o n a f t e r 2 0 0 , u g . a m o u n t e dt o a b o u t 0 7 mV. a n d a f t e r 2 0 j i g . t o l e s s t h a n 0 . 1 m V . 5 p g . w e r e w i t h -o u t e f f e c t ( V ) .I t i s d i f f i c u l t t o c o m p a r e t h e s e v a r i a t i o n s i n p o t e n t i a l w i t h t h o s eo b t a i n e d d u r i n g t h e n o r m a l d i s c h a r g e , s i n c e w e d o n o t know t h e n u m b e ro f p l a t e s i n v o l v e d i n t h e r e s p o n s e . T h e d i s c h a r g e o b t a i n e d f r o m a s m a l ln u m b e r o f p l a t e s , b y l i g h t p r e s s u r e o n t h e s k i n w i t h a n e b o n i t e r o d ,p r o d u c e s v a r i a t i o n s o f a f e w h u n d r e d t h s o f a m i l l i v o l t a n d r e q u i r e s a g r e a ti n c r e a s e i n a m p l i f i c a t i o n .

. . . . ' ". . . . . . . .

5~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.. . S ; . . . . . . . ;

F i g . 4 . F i g . 5 .F i g . 4 . E l e c t r o g e n i c e f f e c t s o f 2 0 0 , 1 0 0 , 2 0 a n d 5 p g . o f a c e t y l c h o l i n e ( I , I I , I V a n d V )i n j e c t e d a r t e r i a l l y i n t o e l e c t r i c a l o r g a n p e r f u s e d w i t h n o n - e s e r i n i z e d s a l t s o l u t i o n . A tI I I i n j e c t i o n o f 0 5 c . c . p e r f u s i o n f l u i d . B e t w e e n I I a n d I I I s e n s i t i v i t y i n c r e a s e d f o u r -f o l d . 0 5 mV . i n d i c a t e d a t I , 0 1 mV. a t I V . T i m e i n s e c o n d s .F i g . 5 . E l e c t r o g e n i c e f f e c t s o f 1 0 , 5 a n d 2 - 5 i & g . o f a c e t y l c h o l i n e ( I , I I a n d I V ) i n j e c t e da r t e r i a l l y i n t o e l e c t r i c a l o r g a n p e r f u s e d w i t h e s e r i n i z e d s a l t s o l u t i o n . A t I I I i n j e c t i o n

o f 0 - 5 c . c . p e r f u s i o n f l u i d . 0 - 5 mV. i n d i c a t e d a t I I . T i m e i n s e c o n d s .T h e s t r i k i n g d i f f e r e n c e i s t h e s h o r t n e s s o f t h e n o r m a l d i s c h a r g e , a s

c o m p a r e d w i t h t h e l o n g - l a s t i n g d e v i a t i o n f o l l o w i n g a n i n j e c t i o n o f a c e t y l -c h o l i n e . T h e n o r m a l d i s c h a r g e t a k e s 2 - 6 m s e c . , w h e r e a s - t h e d e v i a t i o nc a u s e d b y 2 0 , g . o f a c e t y l c h o l i n e l a s t s m o r e t h a n a s e c o n d , a n d t h a tc a u s e d b y 2 0 0 , u g . h a s n o t c o m e t o a n e n d a f t e r s e v e r a l s e c o n d s . W i t hd o s e s o v e r - 5 0 , u g . t h e r e i s a l w a y s s o m e r e s i d u a l d e p o l a r i z a t i o n . W i t h ad e c r e a s e i n d o s a g e t h e a s c e n d i n g p h a s e o f t h e d i s c h a r g e b e c o m e s m o r ea b r u p t a n d t h e r e i s a g r e a t s h o r t e n i n g o f t h e d e s c e n d i n g p h a s e .

P e r f u s i o n w i t h e s e r i n e . T h e e f f e c t s o f a c e t y l c h o l i n e w e r e e x a m i n e dd u r i n g t h e f i r s t s t a g e s o f p e r f u s i o n w i t h e s e r i n e . U n d e r t h e s e c o n d i t i o n st h e s e n s i t i v i t y o f t h e o r g a n t o a c e t y l c h o l i n e w a s f o u n d t o b e much g r e a t e r

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ELECTRIC ORGAN OF TORPEDOt h a n d u r i n g p e r f u s i o n w i t h o u t e s e r i n e . T h e e x p e r i m e n t o f F i g . 5 s h o w st h a t u n d e r e s e r i n e i t i s p o s s i b l e t o o b t a i n a n e f f e c t e v e n w i t h 2 - 5 , u g . o fa c e t y l c h o l i n e , i n j e c t e d i n 0 - 2 c . c . ( I V ) , t h e m a x i m a l c h a n g e i n p o t e n t i a lb e i n g 0 ' 5 mV. T h e m a i n w a v e i s s o m e t i m e s f o l l o w e d b y s m a l l s e c o n d a r yu n d u l a t i o n s , s u c h a s t h o s e s e e n i n t h e r e c o r d . I n t h e e x p e r i m e n t o fF i g . 5 a c o n t r o l i n j e c t i o n o f p e r f u s i o n f l u i d c a u s e d a d e v i a t i o n i n t h eo p p o s i t e d i r e c t i o n ( I I I ) , p r o b a b l y d u e t o t h e m e c h a n i c a l d i s t u r b a n c e ,w h i c h i t i s d i f f i c u l t t o a v o i d c o m p l e t e l y w i t h a r a p i d i n j e c t i o n . T h e e f f e c tb e c o m e s s m a l l e r w h e n a c o n t r o l i n j e c t i o n i s m a d e m o r e s l o w l y . I t i s s e e na l s o w h e n a c e t y l c h o l i n e i s i n j e c t e d , c a u s i n g a s l i g h t d e f l e x i o n d o w n w a r d sw h i c h p r e c e d e s t h e r e s p o n s e t o a c e t y l c h o l i n e . I t t h e r e f o r e i n v o l v e s as l i g h t d e f o r m a t i o n o f t h e r e s p o n s e , b u t i t h a s , o n t h e o t h e r h a n d , t h ea d v a n t a g e o f m a r k i n g t h e moment o f i n j e c t i o n a n d d e m o n s t r a t i n g t h ee x i s t e n c e o f a l a t e n c y o f a f e w t e n t h s o f a s e c o n d b e t w e e n i n j e c t i o n a n dt h e s t a r t o f t h e a c e t y l c h o l i n e r e s p o n s e . T h e c h a n g e p r o d u c e d b y 5 , u g .o f a c e t y l c h o l i n e ( I I ) w a s s t r o n g e r t h a n t h a t p r o d u c e d w i t h o u t e s e r i n e b y2 0 0 , t g . , a s s h o w n i n t h e e x p e r i m e n t o f F i g . 4 . W i t h 1 0 / i g . ( I ) t h ep o t e n t i a l c h a n g e i s g r e a t e r t h a n 3 m V . , i n f a c t t h e h e i g h t a n d d u r a t i o no f t h e d e v i a t i o n s i n F i g . 5 a r e s h o r t e n e d a l i t t l e , s i n c e f o r t h i s e x p e r i m e n tt h e a m p l i f i e r w a s c o u p l e d w i t h a c o n d e n s e r w i t h a t i m e c o n s t a n t o fa b o u t 1 s e c .I n t w o e x p e r i m e n t s w e h a v e u s e d a v e r y s e n s i t i v e a m p l i f i c a t i o n i no r d e r t o b e a b l e t o s e e i f t h e r e a r e b r i e f a n d s m a l l d i s c h a r g e s s u p e r i m p o s e do n t h e s l o w v a r i a t i o n o f p o l a r i z a t i o n , w h i c h w a s k e p t d o w n b y i n s e r t i n ga s m a l l c a p a c i t y c o n d e n s e r . S o m e t i m e s w e o b s e r v e d g r o u p s o f b r i e fd i s c h a r g e s a t t h e moment o f t h e i n j e c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e , b u t t h e e f f e c tw a s n o t r e g u l a r l y o b t a i n e d a n d o c c u r r e d s o m e t i m e s w i t h c o n t r o l i n -j e c t i o n s . I t i s t h e r e f o r e p r o b a b l y t o b e a t t r i b u t e d t o a m e c h a n i c a l e f f e c to f t h e i n j e c t i o n . I t a p p e a r s l i k e l y t h a t t h e s h o c k o n t h e a d j o i n i n g t i s s u ew h e n t h e a r t e r i e s a r e s u d d e n l y f i l l e d a t t h e m o m e n t o f i n j e c t i o n i ss u f f i c i e n t t o p r o v o k e s o m e r h y t h m i c d i s c h a r g e s f r o m a f e w p l a t e s .

D i s c u s s i o NO u r e x p e r i m e n t s h a v e c o n f i r m e d o u r i n i t i a l h y p o t h e s i s o f t h e c h o l i n -e r g i c n a t u r e o f t h e n e r v e s t o t h e e l e c t r i c o r g a n o f t h e T o r p e d o . T h e

s t r o n g c o n c e n t r a t i o n o f c h o l i n e s t e r a s e , a s s h o w n e a r l i e r b y M a r n a y a n db y N a c h m a n s o h n & L e d e r e r , a n d o f a c e t y l c h o l i n e i n t h e s e o r g a n s w h i c hh a v e a 9 2 % w a t e r c o n t e n t , t h e a p p e a r a n c e o f a c e t y l c h o l i n e i n t h ev e n o u s e f f l u e n t o f t h e p e r f u s e d o r g a n d u r i n g s t i m u l a t i o n o f i t s n e r v e s

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W . FELDBERG AND A . FESSARDa n d t h e e l e c t r o g e n i c e f f e c t o f a r t e r i a l i n j e c t i o n s o f s m a l l d o s e s o f a c e t y l -c h o l i n e , e a c h a s u g g e s t i v e f a c t i n i t s e l f , w o u l d n o t s e p a r a t e l y b e s u f f i c i e n tt o e s t a b l i s h t h e h y p o t h e s i s . T a k e n i n c o n j u n c t i o n , h o w e v e r , t h e y p r o v i d es t r o n g e v i d e n c e i n i t s s u p p o r t a n d m a k e i t p o s s i b l e t o a c c e p t t h e i d e at h a t t h e e l e c t r i c a l p h e n o m e n a i n t h e s e o r g a n s a r e m e d i a t e d b y a c h o l i n -e r g i c n e r v o u s m e c h a n i s m .

F r o m t h e s e r e s u l t s , v i e w e d i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e e f f e c t s o f n e r v ed e g e n e r a t i o n , t h e a c t i o n s o f d r u g s a n d t h e l a t e n c y o f t h e r e s p o n s e , w emay p i c t u r e t h e n a t u r a l d i s c h a r g e a s a n e f f e c t , o n t h e p o l a r i z a t i o n o f t h ef u n c t i o n a l i n t e r f a c e s , o f m i n u t e a m o u n t s o f a c e t y l c h o l i n e r e l e a s e ds i m u l t a n e o u s l y a t t h e v e n t r a l s u r f a c e s o f a l l t h e p l a t e s a n d t h e n d e -s t r o y e d w i t h i n t h e b r i e f r e f r a c t o r y p e r i o d . T h e r e i s n o n e c e s s i t y f o rp o s t u l a t i n g a s p e c i a l , i n d e p e n d e n t l y e x c i t a b l e s t r u c t u r e , c o m p a r a b l e t ot h e c o n t r a c t i l e s t r u c t u r e o f t h e s t r i a t e d m u s c l e f i b r e . T h e l i b e r a t i o n o fa c e t y l c h o l i n e a p p e a r s t o b e t h e f i n a l e v e n t , d e v o i d o f a n y f u r t h e r s t i m u -l a t i n g a c t i o n , a n d r e s p o n s i b l e i n i t s e l f f o r t h e s u d d e n c h a n g e i n p o l a r i z a -t i o n w h i c h c o n s t i t u t e s t h e d i s c h a r g e o f t h e o r g a n .T h e e f f e c t s o f e s e r i n e o n t h e r e s p o n s e t o n e r v o u s s t i m u l a t i o n ma y b ee x p l a i n e d o n t h i s a s s u m p t i o n . I f we c o m p a r e i t s e f f e c t s w i t h t h o s eo b t a i n e d o n t h e r e s p o n s e o f s t r i a t e d m u s c l e t o m o t o r n e r v e i m p u l s e s[ B r o w n , D a l e & F e l d b e r g , 1 9 3 6 ; B r i s c o e , 1 9 3 6 ; B a c q & B r o w n , 1 9 3 7 ] ,t h e r e i s a s t r i k i n g p a r a l l e l a n d a c h a r a c t e r i s t i c d i f f e r e n c e . I n b o t h t i s s u e st h e r e s p o n s e s t o s t i m u l i r e p e a t e d a t s u f f i c i e n t l y s h o r t i n t e r v a l s a r ed e p r e s s e d , t h o s e t o a d e q u a t e l y s p a c e d s i n g l e s t i m u l i a r e e n h a n c e d , b u tt h e e n h a n c e m e n t i s o f a d i f f e r e n t k i n d . I n t h e m u s c l e t h e s i n g l e t w i t c hi s c h a n g e d i n t o a b r i e f , w a n i n g t e t a n u s w h i c h c a n b e e x p l a i n e d o n t h ea s s u m p t i o n t h a t t h e r e l e a s e d a c e t y l c h o l i n e , a n d t h e c o n s e q u e n t c h a n g e i np o l a r i z a t i o n o f t h e e n d - p l a t e s , p e r s i s t s t h r o u g h s e v e r a l s u c c e s s i v e r e -f r a c t o r y p e r i o d s o f t h e m u s c l e f i b r e . O n l y t h e e n d - p l a t e b e i n g p r e s e n t i nt h e e l e c t r i c o r g a n , n o d i s c o n t i n u o u s d i s c h a r g e c a n b e e x p e c t e d , d e l a y i nt h e d e s t r u c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e o n t h e a c t i v e i n t e r f a c e s m e r e l y l e n g t h e n -i n g t h e w a v e o f p o t e n t i a l , p a r t i c u l a r l y i n i t s d e s c e n d i n g p h a s e . T h i s , i nf a c t , w a s t h e o b s e r v e d c h a n g e b r o u g h t a b o u t b y e s e r i n e . I t i s i n t e r e s t i n gt o n o t e t h a t t h e f o r m o f t h e n a t u r a l d i s c h a r g e f r o m t h e e l e c t r i c o r g a n o ft h e r a y [ A u g e r & F e s s a r d , 1 9 3 9 b ] r e s e m b l e s t h a t f r o m t h e e l e c t r i c o r g a no f t h e T o r p e d o a f t e r e s e r i n e . T h e c h o l i n e s t e r a s e c o n c e n t r a t i o n i n t h ee l e c t r i c o r g a n o f t h e r a y b e i n g o n l y a s m a l l f r a c t i o n o f t h a t f o u n d i n t h a to f t h e T o r p e d o [ N a c h m a n s o h n , 1 9 4 0 ] , t h e r e s e m b l a n c e c a n b e e x p l a i n e da s d u e t o d e l a y e d d e s t r u c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e i n b o t h i n s t a n c e s . T h er a p i d o n s e t o f f a t i g u e t o r e p e a t e d s t i m u l a t i o n a f t e r e s e r i n e r e s e m b l e s s o

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ELECTRIC ORGAN OF TORPEDOc l o s e l y t h e p a r a l y s i n g o r c u r a r e - l i k e a c t i o n w h i c h e s e r i n e e x e r t s o n t h er e s p o n s e s t o r a p i d l y r e p e a t e d n e r v e i m p u l s e s i n s t r i a t e d m u s c l e s , a s w e l la s i n t h e s y m p a t h e t i c g a n g l i o n [ B r o w n & F e l d b e r g , 1 9 3 6 ] a s t o s u g g e s ti d e n t i c a l m e c h a n i s m s i n a l l t h r e e i n s t a n c e s . F o r t h e m u s c l e , a s w e l l a sf o r t h e g a n g l i o n , t h e r e i s g o o d e v i d e n c e f o r a t t r i b u t i n g a t l e a s t p a r t o f t h ee f f e c t t o t h e p a r a l y s i s p r o d u c e d b y e x c e s s o f a c e t y l c h o l i n e , w h e n a l l o w e dt o a c t f o r a s u f f i c i e n t l y l o n g t i m e o n t h e m o t o r e n d - p l a t e s o r t h e g a n g l i o nc e l l s . W e h a v e n o t a s y e t m a d e t h e e x p e r i m e n t r e q u i r e d t o o b t a i n d i r e c te v i d e n c e f o r a s i m i l a r a c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e on t h e p l a t e s o f t h e e l e c t r i co r g a n , b u t t h e r e s u l t s w i t h e s e r i n e a r e a t l e a s t s u g g e s t i v e .I f we p i c t u r e t h e n o r m a l d i s c h a r g e f r o m t h e e l e c t r i c o r g a n a s a na c t i o n o f t h e r e l e a s e d a c e t y l c h o l i n e o n t h e s t a t e o f p o l a r i z a t i o n o f t h ef u n c t i o n a l i n t e r f a c e s , t h e r e i s n o n e c e s s i t y t o e x p e c t t h a t a n a r t e r i a li n j e c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e w i l l p r o d u c e a d i s c o n t i n u o u s r e s p o n s e , a s i ns t r i a t e d m u s c l e . I n s t r i a t e d m u s c l e a n i n j e c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e c a u s e sa r e p e t i t i v e a c t i v i t y i n t h e f o r m o f a n a s y n c h r o n o u s t e t a n u s [ B r o w n ,1 9 3 7 ] . T h e a n a l o g y o f t h e c o n t i n u o u s c h a n g e i n t h e s t a t e o f p o l a r i z a t i o no c c u r r i n g a t t h e p l a t e s o f t h e e l e c t r i c o r g a n , w h e n a c e t y l c h o l i n e i si n j e c t e d i n t o i t s a r t e r i a l s y s t e m , s t r o n g l y s u g g e s t s t h a t t h e r e p e t i t i v es e r i e s o f e x c i t a t o r y w a v e s a n d c o r r e s p o n d i n g t e t a n u s o b s e r v e d i n t h ev o l u n t a r y m u s c l e , w h e n a c e t y l c h o l i n e i s s i m i l a r l y a p p l i e d , r e p r e s e n t t h ed i s c o n t i n u o u s r e s p o n s e o f t h e f i b r e s t o a c o n t i n u o u s c h a n g e i n t h e s t a t eo f p o l a r i z a t i o n o f t h e e n d - p l a t e s . T h e s a m e a n a l o g y w o u l d a p p l y t o t h ec o n t r a s t e d r e s p o n s e s o f t h e e l e c t r i c o r g a n a n d o f t h e v o l u n t a r y m u s c l et o a s i n g l e n e r v e v o l l e y u n d e r e s e r i n e . I n t h e e l e c t r i c o r g a n r e p e t i t i v ed i s c h a r g e s a r e o b t a i n e d o n l y b y r e p e t i t i v e s t i m u l a t i o n o f t h e n e r v e .T h e s t r i k i n g d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e r e s p o n s e o f t h e e l e c t r i c o r g a n t o as i n g l e n e r v e v o l l e y a n d t h a t p r o d u c e d b y a r t e r i a l i n j e c t i o n o f a c e t y l -c h o l i n e i s t h e l o n g d u r a t i o n o f t h e l a t t e r , w h i c h l a s t s f o r s e v e r a l s e c o n d s ,c o m p a r e d w i t h t h e f e w m i l l i s e c o n d s o f t h e f o r m e r . On t h e o t h e r h a n d ,w i t h i n j e c t e d a c e t y l c h o l i n e t h e v o l t a g e i s m u c h s m a l l e r t h a n t h a t o f t h er e s p o n s e o f t h e w h o l e o r g a n t o a n e r v e v o l l e y , a l t h o u g h i t ma y b es e v e r a l h u n d r e d t i m e s g r e a t e r t h a n t h e p a r t i a l d i s c h a r g e f r o m a s m a l ln u m b e r o f p l a t e s , a s . b r o u g h t i n t o a c t i v i t y , f o r e x a m p l e , b y e x e r t i n gl i g h t p r e s s u r e o n t h e o r g a n . T o i n t e r p r e t t h e s e d i f f e r e n c e s w e h a v e t ot a k e i n t o a c c o u n t t h e f a c t t h a t a n a r t e r i a l i n j e c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e i su n a b l e t o i m i t a t e t h e l i b e r a t i o n o f a c e t y l c h o l i n e o c c u r r i n g a t t h e m o m e n to f t h e n e a r l y s i m u l t a n e o u s a r r i v a l o f a n i m p u l s e a t a l l t h e n e r v e e n d i n g s .I f t h i s l i b e r a t i o n r e p r e s e n t s , a s w e a s s u m e , t h e f i n a l e f f e c t o f t h e n e r v ei m p u l s e , t h e f o r m a n d d u r a t i o n o f t h e p o t e n t i a l d e v i a t i o n w i l l d e p e n d

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W . FELDBERG AND A . FESSARDo n t h e r a p i d i t y a n d s i m u l t a n e i t y w i t h w h i c h t h e a c e t y l c h o l i n e a p p e a r sa n d d i s a p p e a r s a t t h e a c t i v e i n t e r f a c e s . B o t h p r o c e s s e s p r o c e e d m o r es l o w l y u n d e r t h e a r t i f i c i a l c o n d i t i o n o f i n j e c t i o n t h a n u n d e r t h e n o r m a lc o n d i t i o n o f n e r v o u s e x c i t a t i o n . T h e m o s t a b r u p t i n j e c t i o n i s l o n g c o m -p a r e d w i t h t h e s h o r t n e s s o f a n e r v e v o l l e y . I n a d d i t i o n , t h e a c e t y l -c h o l i n e , f o r c e d t h r o u g h t h e v e s s e l s , w i l l r e a c h t h e s p a c e s b e t w e e n t h ep l a t e s b e f o r e r e a c h i n g t h e a c t i v e r e g i o n s , a n d , o n c e a c c u m u l a t e d i n t h e s es p a c e s , o r e v e n h a v i n g i m p r e g n a t e d t h e w h o l e o r g a n , i t w i l l t a k e s o m et i m e t o d i s a p p e a r . T h i s p r o c e s s w i l l b e f u r t h e r d e l a y e d i n t h e p r e s e n c e o fe s e r i n e . I n a d d i t i o n t o t h e s e f a c t o r s w h i c h a r e o p e r a t i n g o n e a c h p l a t e ,f u r t h e r l e n g t h e n i n g o f t h e r e s p o n s e must b e c a u s e d b y t e m p o r a l d i s -p e r s i o n , w h i c h e x i s t s i n d e e d t o s o m e e x t e n t e v e n w i t h n e r v o u s s t i m u -l a t i o n , b u t i s n a t u r a l l y much m o r e p r o n o u n c e d w i t h i n j e c t i o n , o w i n g t ot h e t r a n s m i s s i o n o f t h e f l u i d t h r o u g h v e s s e l s o f d i f f e r e n t l e n g t h s . T h i sc a n e a s i l y b e s h o w n b y m a k i n g a n a r t e r i a l i n j e c t i o n o f I n d i a n i n k i n t ot h e p e r f u s e d o r g a n , a f t e r r e m o v a l o f t h e s k i n ; t h e t i m e n e c e s s a r y f o r t h ei n k t o s p r e a d t h r o u g h t h e e x p o s e d p a r t i s o f t h e o r d e r o f a s e c o n d . S u c ha l a c k o f s y n c h r o n i s m w o u l d b y i t s e l f e x p l a i n t h e l o n g d u r a t i o n o f t h ed e f l e x i o n a n d i t s r e l a t i v e l y s m a l l a m p l i t u d e . T h e r e d u c t i o n o f a m p l i t u d ei n c o m p a r i s o n t o t h a t o f t h e n a t u r a l d i s c h a r g e d o e s n o t r e s u l t s o l e l y f r o mt h e f a c t t h a t t h e r e i s a s m a l l e r n u m b e r o f p l a t e s d i s c h a r g i n g a t e a c hg i v e n m o m e n t , a n d h a v i n g a d d i t i v e e f f e c t s , b u t a l s o , a n d t o a g r e a t e re x t e n t , f r o m t h e f a c t t h a t t h e m a s s o f t h e p l a t e s i n a c t i v e a t a n y o n emoment f o r m s a p a s s i v e c o n d u c t i n g m e d i u m , i n t o w h i c h t h e d i s c h a r g e so f t h e a c t i v e p l a t e s may b e d i v e r t e d . H e n c e o n l y a f r a c t i o n o f t h e r e a lp o t e n t i a l i s l e d o f f b y t h e e l e c t r o d e s .I t s e e m s u s e l e s s a t t h e p r e s e n t moment t o p u s h f u r t h e r t h e i n t e r -p r e t a t i o n o f t h e f o r m o f t h e e l e c t r i c a l d e f l e x i o n p r o d u c e d b y i n j e c t e da c e t y l c h o l i n e , s i n c e w e d o n o t k n o w t h e n u m b e r o f p l a t e s w h i c h b e c o m ea c t i v a t e d a n d w e h a v e n o d a t a e n a b l i n g u s t o s t a t e p r e c i s e l y h o w m u c ho f t h e l e n g t h e n i n g o f t h e d e v i a t i o n i s d u e t o t h e f a c t o r s o p e r a t i n g a ts i n g l e p l a t e s , a n d h o w much t o t h o s e d u e t o t e m p o r a l d i s p e r s i o n . T h el a t t e r c e r t a i n l y p l a y a n i m p o r t a n t r o l e a s r e v e a l e d b y t h e f a c t t h a t b o t hp h a s e s o f t h e d e f l e x i o n a r e p r o g r e s s i v e l y s h o r t e n e d w i t h d i m i n u t i o n o ft h e d o s e o f a c e t y l c h o l i n e , w i t h w h i c h t h e n u m b e r o f a c t i v a t e d p l a t e sd e c r e a s e s . An i n c r e a s e i n t h e d u r a t i o n o f t h e e l e c t r i c a l v a r i a t i o n o n e a c hp l a t e , h o w e v e r , m u s t a l s o p l a y a n i m p o r t a n t r o l e . A p a r t f r o m t h ea r g u m e n t s a l r e a d y p u t f o r w a r d i n f a v o u r o f t h i s a s s u m p t i o n , t h e r e i s t h ef a c t t h a t t h e s l o w w a v e o f p o t e n t i a l c h a n g e u s u a l l y d o e s n o t s h o w a n yo s c i l l a t i o n s . T h i s c o m p l e t e s m o o t h n e s s o f t h e w a v e i s n o t e a s i l y r e c o n c i l e d

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ELECTRIC ORGAN OF TORPEDOw i t h t h e i d e a t h a t t h e y a r e b u i l t u p b y o v e r l a p p i n g o f s i n g l e n o r m a l d i s -c h a r g e s o f t h e p l a t e s , e a c h h a v i n g a d u r a t i o n o n l y o n e t h o u s a n d t h o ft h a t o f t h e w a v e p r o d u c e d b y i n j e c t i n g a c e t y l c h o l i n e .New e x p e r i m e n t s a r e n e c e s s a r y t o i n t e r p r e t q u a n t i t a t i v e l y t h ec h a r a c t e r o f t h e r e s p o n s e t o i n j e c t e d a c e t y l c h o l i n e , b u t t h e r e i s n oi n h e r e n t d i f f i c u l t y i n u n d e r s t a n d i n g why t h e e l e c t r i c a l r e s p o n s e t o i t i sn o t r e p e t i t i v e , a n d why i t d i f f e r s i n d u r a t i o n a n d a m p l i t u d e f r o m t h en o r m a l d i s c h a r g e .

T h e c o m p a r i s o n o f t h e e l e c t r i c o r g a n w i t h m o t o r e n d - p l a t e s o fs t r i a t e d m u s c l e s w a ' s t o a g r e a t e x t e n t r e s p o n s i b l e f o r t h e t r e n d o u re x p e r i m e n t s h a v e t a k e n . T h e e v i d e n c e , h o w e v e r , o n c e o b t a i n e d , a l s ot h r o w s l i g h t o n , a n d g i v e s a d d i t i o n a l s u p p o r t t o , t h e t h e o r y o f c h e m i c a lt r a n s m i s s i o n o f m o t o r i m p u l s e s a t t h e e n d - p l a t e s o f s t r i a t e d m u s c l e s .

S U M M A R YT h e c h o l i n e r g i c n a t u r e o f t h e n e r v e s t o t h e e l e c t r i c o r g a n o f t h eT o r p e d o , i n d i c a t e d b y e a r l i e r o b s e r v a t i o n s , a p p e a r s t o b e w e l l e s t a b l i s h e db y t h e f o l l o w i n g o b s e r v a t i o n s :( 1 ) T h e e l e c t r i c o r g a n y i e l d s o n e x t r a c t i o n 4 0 - 1 0 0 , u g . o f a c e t y l -c h o l i n e p e r g r a m o f f r e s h t i s s u e , c o r r e s p o n d i n g t o m o r e t h a n 0 - 1 % o f t h ed r y w e i g h t .( 2 ) D u r i n g s t i m u l a t i o n o f t h e n e r v e s t o t h e o r g a n , p e r f u s e d w i t h a ne s e r i n i z e d s a l i n e s o l u t i o n , a n a l k a l i u n s t a b l e s u b s t a n c e w h i c h s t i m u l a t e st h e e s e r i n i z e d l e e c h m u s c l e a p p e a r s i n t h e v e n o u s e f f l u e n t . T h i s d o e s n o ta p p e a r i n t h e a b s e n c e o f e s e r i n e f r o m t h e p e r f u s i o n f l u i d . I t i s c o n c l u d e dt h a t t h e s u b s t a n c e s o l i b e r a t e d i s a c e t y l c h o l i n e .( 3 ) E s e r i n e l e n g t h e n s t h e d e s c e n d i n g p h a s e o f t h e s i n g l e n e r v o u sd i s c h a r g e f r o m t h e p e r f u s e d o r g a n a n d c a u s e s r a p i d f a t i g u e o f t h e

r e s p o n s e t o r e p e t i t i v e n e r v e s t i m u l a t i o n . S i m i l a r e f f e c t s h a v e b e e no b t a i n e d b y A u g e r a n d F e s s a r d o n i s o l a t e d p r i s m s .( 4 ) An a r t e r i a l i n j e c t i o n o f a c e t y l c h o l i n e i n t o t h e p e r f u s e d o r g a n h a sa n e l e c t r o g e n i c e f f e c t . When t h e p e r f u s i o n f l u i d c o n t a i n s e s e r i n e s u c h a ne f f e c t c a n b e o b t a i n e d w i t h a s l i t t l e a s 2 - 5 , u g . o f a c e t y l c h o l i n e .

2 1 5



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2 1 6 W . FELDBERG AN D A . FESSARD

REFERENCESA u g e r , D . & F e s s a r d , A . [ 1 9 3 8 ] . C . R . S o c . B i o l . , P a r i s , 1 2 8 , 1 0 6 7 .A u g e r , D . & F e s s a r d , A . [ 1 9 3 9 a ] . L i v r o d e H o m n a g e m a o s P r o f e s s o r e s A l v a r o e M i g u e lO z o r i o d e A i m e i d a , p . 2 5 . R i o d e J a n e i r o .A u g e r , D . & F e s s a r d , A . [ 1 9 3 9 b ] . A n n . P h y s i o l . 1 5 , 2 6 1 .B a c q , Z . M . & B r o w n , G . L . [ 1 9 3 7 ] . J . P h y s i o l . 8 9 , 2 2 0 .B r i s c o e , G . [ 1 9 3 6 ] . L a n c e t , 1 , 4 6 9 .B r o w n , G . L . [ 1 9 3 7 ] . J . P h y s i o l . 8 9 , 2 2 0 .B r o w n , G . L . , D a l e , H . H . & F e l d b e r g , W . [ 1 9 3 6 ] . J . P h y s i o l . 8 6 , 3 9 4 .B r o w n , G . L . & F e l d b e r g , W . [ 1 9 3 6 ] . J . P h y s i o l . 8 0 , 2 6 5 .D a l e , H . H . , F e l d b e r g , W V . & V o g t , M . [ 1 9 3 6 ] . J . P h y s i o l . 8 6 , 1 3 5 3 .E l l i o t t , T . R . [ 1 9 1 4 ] . B r i t . M e d . J . 1 , 1 3 9 3 .G a r t e n , S . [ 1 9 1 0 ] . H a n d b . v e r g l . P h y s i o l . p . 1 0 5 .M a r n a y , A . [ 1 9 3 7 ] . C . R . S o c . B i o l . , P a r i s , 1 2 6 , 5 7 3 .M a r n a y , A . & N a c h m a n s o h n , D . [ 1 9 3 7 ] . C . R . S o c . B i o l . , P a r i s , 1 2 4 , 9 4 2 .N a c h m a n s o h n . D . [ 1 9 4 0 ] . S c i e n c e , 9 1 , 4 0 5 .N a c h m a n s o h n , D . & L e d e r e r , E . [ 1 9 3 9 ] . B u l l . S o c . C h i m . b i o l . , P a r i s , 2 1 , 7 9 7 .
http://jp.physoc.org/

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W. Feldberg and A. Fessard- The Cholinergic Nature of the Nerves to the Electric Organ of the...

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