Aktive Elektroortung

 

 

Zyklusvorlesung "Sinnesphysiologie - vom Ionenkanal zum Verhalten"

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Elektroortung - Orientierung mit elektrischen Feldern


Themen:

Aktive Elektroortung
 
nilhecht.jpg Im Gegensatz zu den passiv elektrosensitiven Fischen, produzieren die aktiv elektrosensitiven ein kontinuierliches Wechselfeld. Mit diesem Feld "tasten" sie ihre Umgebung ab und erlangen Information über Größe, Beweglichkeit und Beschaffenheit von Objekten in ihrer Nähe.
feld.jpg Die Tiere erzeugen die Wechselfelder mit Hilfe eines elektrischen Organs - einem spezialisierten, aus umgebildeten Muskelzellen aufgebauten Gewebe im Schwanzansatz. Bei neuronaler Stimulation produziert dieses Organ kurze Spannungspulse mit einer Frequenz von einigen Hundert Herz. Dadurch entsteht ein Wechselfeld, dessen Form durch Isopotentiallinien (rechts: durchgezogene Linien mit Angaben in Volt) und Feldlinien (rechts: gestrichelte Linien) dargestellt wird.
 
Das elektrische Organ besteht aus seriell angeordneten Elektrozyten, veränderten Muskelzellen, die eine stark unsymmetrische Form haben (auch Elektroplatten). Die eine Seite ist glatt und trägt eine hohe Dichte von cholinergen Synapsen. Die gegenüberliegende Seite trägt keine Synapsen, ist aber durch extensive Membranfaltungen stark vergrößert.
ecytes.jpg Im Ruhezustand haben diese Zellen ein negatives Ruhepotential von ca -80 mV. Bei Aktivierungen der zuführenden Nerven wird die eine Zellseite durch massiven Na-Einstrom depolarisiert, während sich das Membranpotential auf der gegenüberliegenden, großflächigen Seite nur wenig verändert. Durch diese unterschiedliche Polarisierungen der beiden Zellseiten entsteht ein Potential über der ganzen Zelle, das bis etwa 150 mV ausmachen kann. Hintereinanderreihung (serielle Verschaltung) von nur 100 Elektrozyten kann daher ein Potential von über 10 V erbringen. Bei stark-elektrischen Fischen werden durch Aneinanderreihung von bis zu 6000 Elektrozyten Spannungsschläge bis 1000 V erzeugt!