Zeitschrift für vergleichende Physiologie

In contrast to insect species, light-activated influx of divalent ions into Limulus ventral photoreceptors has proven difficult to demonstrate. We used the quench of the fluorescent indicator dye, fura-2, to measure Mn2+ influx. Limulus ventral photoreceptors were injected with fura-2 and excited at 360 nm. When the photoreceptors were bathed in 1 mmol · l−1 Mn2+, an approximately 1% per 10 s decline in the fura-2 fluorescence during intervals between 50-ms flashes was taken as a measure of Mn2+ entry in darkness. Fluorescence decline during 10-s flashes was used to monitor Mn2+ entry during the photoresponse. During the 10-s flashes we observed a small rapid decline of the fura-2 fluorescence even in the absence of Mn2+. This reflected a contamination of the fluorescence signal arising from light-induced release of intracellular calcium stores. A subsequent slower decline in fluorescence during the 10-s flash, amounting to approximately 9% per 10 s, was only observed in the presence of extracellular Mn2+ and was attributed to Mn2+ influx. This light-activated influx was not through voltage-gated calcium channels since it persisted under voltage clamp, was not stimulated by depolarizing current injections, nor blocked by NiCl2. Depletion of internal calcium stores by cyclopiazonic acid treatment did not accelerate Mn2+ influx.

Als Material dienten Ixodes ricinus L. und Hyalomma marginatum brionicum P. Sch. und Schl. Zecken besitzen ein Perzeptionsvermögen für mechanische Reize, das sie über die Beschaffenheit des Untergrundes, auf dem sie kriechen, genau orientiert. Positiv-anemotaktische Bewegungen waren nur unter besonderen Bedingungen des auftreffenden Luftstromes zu beobachten. Untersuchungen des Bewegungstypus zeigten, daß Zecken die Einwirkung aller möglichen Reize mit lebhafter Tätigkeit des ersten Beinpaares beantworten. Dabei verläuft zwischen Einwirkung des Reizes und der ersten Perzeptionsbewegung eine gewisse Reaktionszeit. Ferner ist bei ihnen ein ausgeprägter Temperatursinn vorhanden. In einem Temperaturgefälle bevorzugen sie einen bestimmten Bereich, in dem sie ein Optimum entwickeln. Dabei ist die Reaktion der Larven bei weitem nicht so exakt wie die anderer Stadien. Die Lage des Optimums ist abhängig von der Temperatur, in der die Zecken vor dem Versuch gehalten wurden. Während es zu gewöhnlicher Jahreszeit bei imagines über, bei Nymphen und Larven innerhalb der Zuchttemperatur lag, sank es in der Überwinterungsperiode bei allen Stadien unter die Haltetemperatur. In der Überwinterungsperiode wurde also eine kühlere Zone bevorzugt. Mit steigender Entwicklungsstufe wurde die Differenz zwischen Sommer- und Winteroptimum ebenfalls größer. Eine Beeinflussung des Temperaturoptimums durch veränderte Feuchtigkeitsverhältnisse oder bei Dunkelhaltung der Tiere war nicht zu beobachten. Die Orientierung innerhalb des Temperaturgefälles trägt phobischen Charakter. Die Versuchstiere zeigen ferner eine Adaptation an veränderte Temperaturen, die bei Imagines nach 2 1/2 Stunden, bei Nymphen nach 2 Stunden beendet ist. Dabei war die Adaptationszeit sowohl an höherer wie niederer Temperatur gleich lang, wenn die neugewählte Temperatur gleichen Abstand von der Ausgangstemperatur besaß. Das Unterscheidungsvermögen für Temperaturunterschiede ist nach Amputation der letzten Beine oder eines von diesen bei Imagines und Nymphen merklich herabgesetzt. Diese Tatsache, wie auch andere Versuchsergebnisse, läßt sich erklären, wenn man zwei physiologisch verschieden arbeitende Temperaturorgane annimmt. Solche die der „Temperaturkontaktperzeption“ dienen und im wesentlichen am letzten Beinpaar lokalisiert sind und solche, die die „Temperaturfernperzeption“ vermitteln und am übrigen Körper sitzen. Bei Ausschaltung des Geruchsorganes führt feuchte Wärme zur Verankerung der Mundwerkzeuge auf nichtbiologischem Substrat, also zur Einleitung des Saugaktes. Ein stark ausgeprägter Geruchssinn läßt Zecken vor einer Zone unbiologischer Reize zurückschrecken, während sie biologische Substanzen aufsuchen. Der Geruchssinn ist im „Hallerschen Organ“ — und in diesem allein — lokalisiert. Ein Geschmacksvermögen für sauer und salzig konnte nicht nachgewiesen werden. Wahrscheinlich sind überhaupt keine Geschmacksorgane vorhanden. Im Geruchsgefälle suchen Zecken einen engen Bereich auf, zeigen also ein sehr feines Unterscheidungsvermögen für Duftstoffintensitäten. Für das Zustandekommen des Optimums ist nur die Duftkomponente und nicht der Feuchtigkeitswert der verwendeten Reizsubstanz verantwortlich zu machen. Während der Überwinterung konnte keine Veränderung des Verhaltens im Gefälle beobachtet werden. Die Kriechbahnen in ihm zeigen phobischen Charakter. Nüchterne Zecken sind bei Lichtreizen aus verschiedenen Wellenlängenbereichen des Spektrums nicht zu hoher Intensität positiv, in vollgesogenem Zustand negativ. Die Lichtperzeption erfolgt wahrscheinlich ausschließlich oder zum großen Teil durch einen Hautlichtsinn. Die Empfindlichkeit dieses Hautsinnes ist abhängig vom jeweiligen Pigmentierungszustand des Integumentes. Die Orientierung in einer Lichtrichtung erfolgt tropotaktisch. In einem Lichtgefälle suchen Zecken phobisch einen bestimmten Bereich auf. Ein Fernperzeptionsvermögen für Feuchtigkeit besitzt bei der Orientierung auf dem Wirt und zur Einleitung des Saugaktes große Bedeutung. Die Sinne nehmen eine verschieden wichtige Stellung im Leben der Zecken ein. Der dominante Sinn ist das Geruchsvermögen. Ihm folgen in weitem Abstand Temperatur- und Lichtsinn. Von diesen beiden kommt dem Temperatursinn die größere Bedeutung zu. Werden Imagines und Nymphen durch Amputation des ersten Beinpaares des Hallerschen Organes, d. h. ihres Geruchsorganes, beraubt, so lassen sie sich durch Einwirkung feuchter Wärme auf einer künstlichen Membran zum Saugen bringen. Dabei dienten als Nahrung außer Blut alle möglichen unbiologischen Flüssigkeiten. Der Saugakt gelang niemals bei Larven, auch nicht bei Imagines und Nymphen, wenn diesen das letzte Beinpaar amputiert wurde.

Using operant conditioning methods, the pigeon's wavelength discrimination abilities were assessed in two experiments to generate discrimination functions. Both these functions showed three minima at 460, 530 and 595 nm. In the second wavelength discrimination experiment, extending measurements into the UV spectral region, pigeons also maintained good discrimination between wavelengths within the UV range tested. A fourth minimum was indicated at the lower end of the spectral range tested (365–385 nm). The results point to the complexity of the pigeon's chromatic system, which must be at least tetrachromatic, probably pentachromatic.

We have investigated the effects of alterations of several temporal parameters of auditory stimuli, as well as of stimulus intensity changes, on the attractiveness of these stimuli to femaleTeleogryllus oceanicus, as measured by monitoring sound-elicited flight steering responses. AlthoughT. oceanicus has a rhythmically complex calling song, females are attracted by a simpler model consisting of regularly repeating sound pulses. We have found that the two major temporal features of this model, sound pulse duration and pulse repetition rate, are both important for eliciting phonotactic steering responses. Stimuli with altered temporal features had intensity thresholds indistinguishable from the control stimulus (Fig. 3). The majority of crickets, however, ceased to respond to the altered stimuli when the stimulus intensity was sufficiently increased (Figs. 4–7). In some cases, intensity increases resulted in a reversal of the steering response from positive to negative (Fig. 10). Effects of altered temporal parameters were also apparent at lower stimulus intensities, where the amplitudes of steering responses to stimuli with altered parameters were smaller than those in response to the control stimulus (Figs. 8, 9). We considered the possibility that the cessation of responsiveness to stimuli with altered temporal features was due to a temporal pattern-specific diminution of binaural cues for sound localization at high intensities. Experiments performed with unilaterally deafened crickets (Fig. 11) led us to conclude that this was not the case, and that our findings instead reflect the properties of the song recognition mechanism.

Der Sauerstoffverbrauch des Goldfisches fällt, bei Aufenthalt in der Durchströmungsapparatur, bis zur 8. Std erheblich. Er sinkt auch danach in geringen Grenzen weiter bis zu einem Minimum ab. Helligkeit und Dunkelheit sind ohne wesentlichen Einfluß auf den O2-Verbrauch. Injektion von physiologischer Kochsalzlösung ruft für 30–40 min eine Beunruhigung hervor, die sich in einer O2-Verbrauchserhöhung von etwa 20% bemerkbar macht. Eine einmalige Injektion von Thyroxin bewirkt einen Anstieg des O2-Verbrauchs bis zu 5 1/2 Std nach der Injektion. Im Sommer beträgt die Erhöhung maximal über 100%. Die Kontrollen zeigen weiteres Absinken des O2-Verbrauchs. Es zeigt sich ein deutlicher Unterschied der Thyroxinwirkung zwischen Jungund Alttieren (Grenze 15 g). Jungtiere zeigen weit geringere Reaktion. Einmalige Injektion von thyreotropem Hormon zeigt ebenfalls einen Anstieg des O2-Verbrauchs. Im Unterschied zur Thyroxinwirkung erfolgt er in kürzerer Zeit und steigt auf höhere Werte (maximal über 200%). Auch hier ist ein deutlicher Wirkungsunterschied zwischen Jungund Alttieren vorhanden. An Stelle von Thyreoidektomie wird Methylthiouracil zur Ausschaltung der Schilddrüse Verwendet. 0,1 cm3 einer 5% igen Na-Lösung wirken über 4 Tage stoffwechselsenkend und lassen thyreotropes Hormon nicht zur Wirkung kommen. Im Sommer und Winter bewirkt mehrmalige Verabfolgung von Thyroxin nach einer verschieden langen Latenzzeit einen Anstieg des O2-Verbrauchs. Auch mehrmalige Verabfolgung von thyreotropem Hormon läßt den Sauerstoffverbrauch der Fische ansteigen. Die unterschiedliche Wirkung zwischen Jung und Alttieren läßt sich auch hier statistisch sichern. Wird bei durch thyreotropes Hormon erhöhtem O2-Verbrauch MTU verabfolgt, so sinkt der O2-Wert rapide und steigt auch nicht mehr auf die vorherige Höhe an. Bei Thyroxinbehandlung über längere Zeit zeigt sich zunächst eine Expansion der Melanophoren und eine Zunahme des Pigments, welche dann von einem destruktiven Prozeß an den Farbzellen abgelöst wird, der nach etwa 90 Tagen zum völligen Zerfall aller Melanophoren führt. Bei Behandlung mit thyreotropem Hormon und bei Thyroxinbehandlung an jungen Tieren konnte nur eine Expansion der Melanophoren beobachtet werden.

Miniaturisation of somatic cells in animals is limited, for reasons ranging from the accommodation of organelles to surface-to-volume ratio. Consequently, muscle and nerve cells vary in diameters by about two orders of magnitude, in animals covering 12 orders of magnitude in body mass. Small animals thus have to control their behaviour with few muscle fibres and neurons. Hexapod leg muscles, for instance, may consist of a single to a few 100 fibres, and they are controlled by one to, rarely, 19 motoneurons. A typical mammal has thousands of fibres per muscle supplied by hundreds of motoneurons for comparable behavioural performances. Arthopods—crustaceans, hexapods, spiders, and their kin—are on average much smaller than vertebrates, and they possess inhibitory motoneurons for a motor control strategy that allows a broad performance spectrum despite necessarily small cell numbers. This arthropod motor control strategy is reviewed from functional and evolutionary perspectives and its components are described with a focus on inhibitory motoneurons. Inhibitory motoneurons are particularly interesting for a number of reasons: evolutionary and phylogenetic comparison of functional specialisations, evolutionary and developmental origin and diversification, and muscle fibre recruitment strategies.

In this review, I give a first-person account of surprising insights that have come from the behavioral dimension of neuroethological studies in my laboratory. These studies include the early attempts to understand the function of the nose in star-nosed moles and to explore its representation in the neocortex. This led to the discovery of a somatosensory fovea that parallels the visual fovea of primates in several ways. Subsequent experiments to investigate the assumed superiority of star-nosed moles to their relatives when locating food led to the unexpected discovery of stereo olfaction in common moles. The exceptional olfactory abilities of common moles, in turn, helped to explain an unusual bait-collecting technique called “worm-grunting” in the American southeast. Finally, the predatory behavior of tentacled snakes was best understood not by exploring their nervous system, but rather by considering fish nervous systems. These experiences highlight the difficulty of predicting the abilities of animals that have senses foreign to the investigator, and also the rewards of discovering the unexpected.