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Infrarotsehen bei Schlangen Vier Augen sehen mehr als zwei Vorgestellt von Guido Westhoff.

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Präsentation zum Thema: "Infrarotsehen bei Schlangen Vier Augen sehen mehr als zwei Vorgestellt von Guido Westhoff."—  Präsentation transkript:

1 Infrarotsehen bei Schlangen Vier Augen sehen mehr als zwei Vorgestellt von Guido Westhoff

2 Die Leistungen der Grubenorgane Sensitiv für IR-Strahlung Temperaturunterschiede: Differenzen von 0,003° C Energie: (Agkistrodon) 2,57 * cal/cm²s Binokulares Gesichtsfeld Beutelokalisation Beuteidentifikation Feinderkennung Orientierung und Jagd in absoluter Dunkelheit Auffinden von Aufwärmplätzen Physikalisch Biologisch

3 Elektromagnetische Strahlung wird im Infrarotbereich von den Grubenorganen thermosensitiver Schlangen wahrgenommen max = c / T Verschiebungsgesetz von Wien C = 2884 µm

4 Aufbau und Morphologie von Grubenorganen bei Grubenottern (Crotalinae) Paariges Organ zwischen Nasenloch und Auge angeordnet Prinzip einer Lochkamera Zweikammersystem integriertes Kühlsystem

5 Feinaufbau des Grubenorgans Blutgekühltes Zweikammersystem äußere Kammer Grubenmembran Nervenendigung einer Trigeminusfaser Blutkapillare Nervenfaser des Trigeminus äußere Deckschicht innere Deckschicht ca. 10 µm Grubenrand Ast des Trigeminus luftgefüllte innere Kammer Aus Newman und Hartline, 1982

6 Grubenorgane bei Pythons

7 Rostral gelegene Supralabialgruben Lateral gelegene Sublabialgruben Innerhalb der Schuppen

8 Grubenorgane bei Boas Zwischen den Schuppen der Sub- und Supralabialia

9 IR-Lochkammera versus IR-Komplexauge

10 Innervation der Grubenorgane aus Ästen des Nervus trigeminus tiefen maxillaren Ast ophthalmischen Ast mandibularen Ast Aus Molenaar, 1992 tiefen maxillaren Ast Boidae Crotalinae

11 Verarbeitungsweg von Infrarotsignalen TelencephalonDiencephalonMesencephalonMedulla oblongata Grubenorgan Äste des N. trigeminus ? Crotalinae ? Ganglion Nucleus des lateralen deszendierenden trigeminalen Traktes (LTTD) Nucleus reticularis caloris (RC) Tectum opticum Nucleus pararotundus Nucleus rotundus DVR Dorsoventrikulärer Kamm

12 Neurophysiologie der Infrarotrezeption Neurone im Ganglion feuern spontanaktiv aber abhängig von der Betriebstemperatur. Ein Temperaturanstieg auf der Membran resultiert in einer verstärkten Feuerrate. Kühlere Stimuli verringern die Feuerrate. Ganglion Nucleus des lateralen deszendierenden Traktes (LTTD) Während von der Peripherie bei konstanten Temperaturen auch konstante Interspike Intervalle generiert werden, haben die Intervalle des LTTD keine regulären Verteilungsmuster. Scheinbar werden die konstanten Intervalle nicht genutzt, um Informationen über steady-state Temperaturen zu verarbeiten. Das System verarbeitet auf dem LTTD Level in erster Linie Temperaturänderungen.

13 Neurophysiologie der Infrarotrezeption Hohe Konvergenz (K zwischen 80 und 400) bei gleichzeitig niedrigerer Übertragungsrate (n zwischen 1/400 und 1/1600) bewirkt eine höhere räumliche Auflösung aber auch einen Verlust in der Sensitivität. 1 : K * n = 0.2 Während in der Membran noch keine inhibitorischen rezeptiven Felder zu finden sind, gibt es solche in den LTTD Units. Alle LTTD Units werden von der ipsilateralen Grube getrieben. Nucleus reticularis caloris Bei Boidae in den LTTD integriert, bei Crotalinae separat Nucleus des lateralen deszendierenden Traktes (LTTD)

14 Projektionen von IR- und visueller Sensorik ins Tectum opticum Tectum opticum LTTD Tectum opticum CrotalinaeBoidae Verändert nach Newman und Hartline, 1982

15 Repräsentation der IR-Sensorik im Tectum opticum Vergleich der Oberflächenmaßstäbe bei versch. Vertebraten Aus Hartline, 1984 LeguanKlapperschlangePython Maus

16 Kongruenz der IR- und visuellen Karte im Tectum thermosensitiver Schlangen Crotalus viridisPython reticulatus Aus Newman und Hartline, 1981

17 Vergleich der rezeptiven Felder einzelner Tectumzellen Schraffiert = visuell Achteck = infrarot Ableitposition A: anteriores Tectum B: mittleres Tectum C: caudales Tectum Aus Hartline, 1984

18 Antworttypen bimodaler Neurone ODER-Zelle IR-Reiz allein Licht-Reiz allein Gleichzeitiger Licht und IR-Reiz UND-Zelle IR-verstärkte Licht-Zelle Licht-verstärkte IR-Zelle IR unterdrückte Licht-Zelle Licht unterdrückte IR-Zelle Aus Newman und Hartline, 1981

19 IR-Verarbeitung in nachfolgenden Arealen Nucleus rotundus / N. pararotundus Bimodale Neurone vorhanden Dorsoventrikulärer Kamm Bimodale Neurone im Areal visueller Signalverarbeitung vorhanden

20 Lemnothalamische IR- Repräsentation bei Schlangen? Auditorik Somatosensorik Visuell Infrarot ? Collothalamische Bahn über Tectum/Torus (Colliculi), Thalamus (Nucleus rotundus) zum Telencephalon Lemnothalamische Bahn über Thalamus (Nucleus pararotundus) zum Telencephalon

21 Arbeitsprogramm DFG Antrag Verbindungsstudien Nucleus pararotundus Afferenzen vom LTTD bei Crotalinae? Wohin gehen die Efferenzen? Telenzephale Projektionen? Dorsaler Cortex Visuelle Afferenzen vom Thalamus? Afferenzen von IR- verarbeitenden Arealen?

22 Arbeitsprogramm DFG Antrag Elektrophysiologie Multizell-Ableitungen im Tectum opticum räumlich-zeitliche Antwortmuster der verschiedenen bimodalen Neurone? Latenzen? Eckhorn-System mit 7 Elektroden Ableitungen im dorsalen Cortex visuelle und Ir-Repräsentation?

23 Ende Die Mitwirkenden Bothriechis schlegelii Corallus caninus Crotalus cerastes Morelia viridis Trimeresurus albolabris

24 Visuelle und IR-Sensorik in radiären tectalen Columnen?


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