Anatomie und Physiologie

Schallempfang - Elektrophysiologische Beobachtungen

Elektrophysiologische Beobachtungen

Bei elektrophysiologischen Beobachtungen eines Hörmechanismus wird eine Elektrode (ein Anschluss, im Allgemeinen ein feiner Draht, in einem Stromkreis) auf einen Nerv oder eine andere sensorische Struktur im Mechanismus gelegt. Töne, die mit unterschiedlichen Frequenzen und Intensitäten präsentiert werden, erzeugen neuronale oder sensorische Veränderungen, bei denen es sich tatsächlich um elektrische Entladungen oder elektrische Änderungen handeltPotential von extrem geringer Größe. DasImpulse werden von der Elektrode aufgenommen und an ein Instrument übertragen, mit dem sie verstärkt, beobachtet und aufgezeichnet werden können. Sowohl bei Verhaltens- als auch bei elektrophysiologischen Beobachtungen kann die Hörempfindlichkeit eines Tieres gegenüber Geräuschen unterschiedlicher Frequenzen durch eine Kurve dargestellt werden.

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Die elektrophysiologischen Methode wurde zuerst in der Forschung auf dem Insekt verwendet Ohr im Jahr 1933 mit den Bemerkungen , vor allem auf zwei katydid und eine Cricket - Arten. Das Trommelfellorgan dieser Insekten befindet sich auf einem der Segmente des Vorderbeins; Sein Nerv geht zu einem Ganglion im Thorax. Wenn eine Elektrode auf diesen Nerv gelegt wird, können ihre Schwellenempfindlichkeit und ihr Gesamtfrequenzbereich durch Variieren der Intensität und Frequenz der auf das Trommelfell einwirkenden Geräusche bestimmt werden. Es wurde festgestellt, dass das Trommelfellorgan dieser Insekten schlecht auf tiefe Töne (solche mit niedriger Frequenz) reagiert, sich jedoch schnell verbessert, wenn die Frequenz auf eine maximale Empfindlichkeit von 3.000 bis 5.000 Hertz ansteigt. Bei höheren Frequenzen nimmt die Empfindlichkeit ab, bis eine Grenze von 30.000 Hertz erreicht ist. Es ist wahrscheinlich, dass die Identifizierung der eigenen Spezies durch das Insekt anhand von Liedern hauptsächlich in Bezug auf Intensität und Zeitmuster erfolgt, wobei die schnellen Intensitätsänderungen eine herausragende Rolle spielen. Die Möglichkeit, dass auch die Frequenz in das Muster eintritt, kann jedoch nicht ausgeschlossen werden.

Eine weitere Frage betrifft die Wahrnehmung der Richtung einer Schallquelle . Wenn eine Frau einen zwitschernden Mann suchen und finden soll, hängt die Effektivität ihrer Leistung natürlich von der Fähigkeit ab, den Klang zu lokalisieren. Experimente zeigen, dass die Größe der elektrischen Reaktionen des N. tympanalis bei Katydiden systematisch variiert, wenn ein bestimmter Schall unter verschiedenen Winkeln präsentiert wird, während der Abstand konstant gehalten wird. Die Insekten zeigen dieses Richtungsmuster auch nach Entfernung eines der Trommelfellorgane weiter. Wie bereits erwähnt, fand Regen diese FrauGrillen, denen ein Trommelfellorgan entzogen war, konnten immer noch einen zwitschernden Mann lokalisieren, wenn auch weniger effektiv als wenn beide Organe intakt waren.

Nachweis von Gehör und Kommunikation in Spinnen

Ob Spinnen einen Gehörsinn haben, ist seit langem umstritten. Frühe anekdotische Beobachtungen zu diesem Thema wurden nun sowohl durch Verhaltens- als auch durch elektrophysiologische Beweise untermauert, die zweifelsohne zeigen, dass Spinnen empfindlich gegenüber mechanischen Schwingungen und auch gegenüber Luftgeräuschen sind. Ob diese Empfindlichkeit als Gehör angesehen werden sollte, wird später in diesem Abschnitt nach einer Überprüfung der anatomischen und Verhaltensnachweise geprüft.

Anatomische Beweise

Die Körper von Spinnen enthalten viele schlitzartige Öffnungen, die genannt werden lyriforme Organe, die als sensorisch angesehen wurden. Die meisten dieser Organe haben wahrscheinlich eine kinästhetische Funktion und liefern somit Informationen über lokale Bewegungen von Körperteilen. Es gibt jedoch einen Typ eines lyriformen Organs, der sich in seiner Lage und in bestimmten strukturellen Details von den anderen unterscheidet. Es befindet sich auf dem Mittelfußsegment (vorletztes Segment) jedes der acht Beine in der Nähe des Gelenks, das dieses Segment mit demTarsus (das letzte Segment oder der letzte Fuß) und besteht aus einer Reihe von Schlitzen - etwa 10 in der gewöhnlichen Hausspinne -, die das Bein teilweise umgeben. Jeder Schlitz enthält eine Flüssigkeitskammer, deren Innenwand von einem Röhrchen durchbohrt ist, durch das ein dünnes Filament zu einer der beiden Seitenwände (Lamellen) läuft, die den Schlitz umschließen. Dieses Filament ist offensichtlich der Abschluss einer Ganglienzelle, die tiefer im Bein liegt. Es wurde vorgeschlagen, dass eine abwechselnde Kompression der Lamellen das Endfilament stimuliert.

Die Reaktion der gewöhnlichen Hausspinne auf Luftgeräusche und mechanische Vibrationen umfasst einen weiten Bereich von unter 20 bis zu 45.000 Hertz. Innerhalb dieses Bereichs variiert die Empfindlichkeit, gemessen an elektrischen Potentialen, für Luftgeräusche stark; In einigen Experimenten wurden enge Frequenzbereiche gefunden, in denen bei den höchsten verfügbaren Intensitäten keine Antworten erhalten werden konnten. Diese Variationen der Empfindlichkeit werden mechanischen Resonanzen in der lyriformen Struktur zugeschrieben.

Der Tarsus spielt offensichtlich eine wichtige Rolle bei der Reaktion auf Geräusche. Das Entfernen von Teilen des Tarsus reduziert die Reaktionen ungefähr proportional zur entfernten Menge; Die Immobilisierung des Tarsus beeinträchtigt die Empfindlichkeit erheblich. Es scheint daher, dass der Tarsus als Sensorelement dient, das Schwingungen auf das lyriforme Organ überträgt, das somit ein Geschwindigkeitstyp des Ohrs ist.

Behavioral Beweise

Es wurde berichtet, dass Spinnen auf charakteristische Weise auf ein summendes Insekt reagieren, das in ihrem Fang gefangen ist Netz. The spider apparently locates the insect at once, runs to it, and attacks it. An inactive object, however, such as a small pebble enmeshed in the web, produces a different response: the spider manipulates the strands of the web, locates the object, and cuts away the filaments surrounding it so that the object drops to the ground. The reactions of a house spider to a mechanical vibrator applied to a point on the web have been observed. Such a stimulus elicits a response similar to that of an active insect if the vibratory frequency is between 400 and 700 hertz. For frequencies above 1,000 hertz, however, the spider reacts either by running to a secluded corner of the web or, if the intensity is too great, by abandoning the web altogether. From this and similar evidence it has been concluded that the spider has the ability of Tonhöhen- (Ton-) Unterscheidung zwischen niedrigen und hohen Bereichen und kann möglicherweise zwischen Tönen des unteren Bereichs unterscheiden.

Spinnen reagieren auch auf Lufttöne von einer künstlichen Quelle wie einem Lautsprecher. Diese Reize lösen eine Orientierungsreaktion aus, bei der die Spinne der Quelle zugewandt ist und mit den beiden Vorderbeinen nach außen greift. In Anbetracht der hohen Empfindlichkeit sowohl gegenüber Luft- als auch mechanischen Reizen kann der Empfang von Geräuschen in der Spinne wahrscheinlich als echtes Hören und das lyriforme Organ als eine Form des Ohrs angesehen werden. Es ist offensichtlich ein Geschwindigkeitstyp des Ohrs, da es kein Trommelfell gibt, das auf Schalldrücke reagiert, und die kleinen Beinsegmente scheinen auf die Schwingungsbewegungen der Luftpartikel zu reagieren.