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Wie der Maulwurf mit seiner hochempfindlichen Schnauze „sieht“

Das ist ein tatsächliches, irdisches Tier, das Sie auf dem Foto oben sehen - nicht, wie Sie vielleicht angenommen haben, eine Kreatur aus Star Wars . Der Maulwurf mit der Sternnase, der in den Sümpfen und Feuchtgebieten der östlichen USA und Kanadas lebt, ist im ausgewachsenen Zustand ungefähr so ​​groß wie eine Ratte. Es ist funktional blind und frisst Insekten, Würmer und kleine Fische.

Der auffälligste Aspekt des Tieres ist jedoch sein äußerst seltsames Aussehen, das von seiner 22-tentakeligen, hochempfindlichen Schnauze dominiert wird, die als Stern bezeichnet wird (dies sind nicht seine Augen und sein Gesicht in der Mitte des rosa fleischigen Bereichs, sondern seine Nasenlöcher) ). Diese Schnauze, die zum Jagen und Greifen von Beute verwendet wird, verfügt über mehr als 100.000 Nervenenden, die in einem Bereich von kaum mehr als 1 cm Durchmesser verpackt sind. Dies macht sie zu einem der empfindlichsten Tastorgane im gesamten Tierreich.

Ein Maulwurf sucht mit seinem Stern nach Beute. Ein Maulwurf sucht mit seinem Stern nach Beute. (Foto von Kristin Gerhold und Diana Bautista)

In einem heute in der Fachzeitschrift PLOS ONE veröffentlichten Artikel untersuchten ein Team von Biologen und Neurowissenschaftlern der UC Berkeley und der Vanderbilt University die Aktivität des Maulwurfsterns auf molekularer Ebene, um herauszufinden, wie dieser Informationen an das Gehirn des Tieres weitergibt. Eine der interessantesten Erkenntnisse des Teams ist, dass der Stern relativ arm an schmerzempfindlichen Nervenzellen ist, aber extrem reich an Nervenzellen, die speziell für berührungsempfindliche Nervenzellen ausgelegt sind.

Jeder der 22 Tentakel des Sterns („Strahlen“ genannt) ist von kleinen Kuppelstrukturen bedeckt, die als Eimer-Organe bekannt sind - die durchschnittliche Schnauze hat insgesamt etwa 30.000. Im Gegensatz dazu enthält eine ganze menschliche Hand ungefähr 17.000 Tastfasern (analog zu Eimers Organen), aber der Maulwurfstern ist kleiner als eine einzelne menschliche Fingerspitze.

Einer der Autoren der Studie, der Vanderbilt-Neurowissenschaftler Kenneth Catania, hat das seltsame Tier mehr als zwei Jahrzehnte lang untersucht und zuvor vorgeschlagen, dass die sensorischen Informationen, die es von seinem Stern erhält, für den Maulwurf den visuellen Informationen, die wir aus unseren Augen erhalten, am ehesten ähneln . Das heißt, genau wie unsere Welt größtenteils durch visuelle Reize definiert wird, wird der sternförmige Maulwurf am unmittelbarsten durch Berührung definiert.

Als Beweis weist er darauf hin, dass das Gehirn der Maulwürfe räumlich um taktile Signale herum organisiert ist, die von ihren Sternen ausgehen, ähnlich wie unser Gehirn die visuellen Informationen ordnet, die von ihren Augen erzeugt werden. Ihr Neokortex - die äußeren Schichten jeder Gehirnhälfte - enthält eine Karte der Nerven, die räumlich den Daten der einzelnen Strahlen des Sterns entspricht. Das heißt, die Gehirnregion, die mit einem bestimmten Strahl übereinstimmt, grenzt an die Region an, die mit dem nächsten darüber liegenden Strahl übereinstimmt. Unser visueller Kortex ist ähnlich aufgebaut.

Die Verwendung der Sterne durch die Maulwürfe ähnelt auch der Art und Weise, wie wir (und viele andere Säugetiere) unsere Augen verwenden, um unsere Umwelt zu verstehen. Als Catania und andere Forscher das Verhalten der Maulwürfe filmten, stellten sie fest, dass die Maulwürfe beim Kontakt mit einem Objekt von Interesse sofort begannen, es mit ihren kleinsten Strahlen (die beiden, die in der Mitte des Sterns unten hängen) schnell zu untersuchen.

Dies ist vergleichbar mit der Art und Weise, wie Primaten das Sehen nutzen und sich dabei auf kurze, schnelle Augenbewegungen verlassen, damit die Fovea centralis - der zentrale Teil des Auges mit der höchsten Auflösung - visuelle Details erkennen kann. Am faszinierendsten ist, dass sowohl die kleinsten Strahlen der Muttermale als auch unsere Fovea centralis flächenmäßig im Neokortex überrepräsentiert sind. Anstatt die Welt mit den Augen zu sehen, "sieht" der funktionsblinde Maulwurf scheinbar seine unterirdische Umgebung mit seiner Schnauze.

Wie der Maulwurf mit seiner hochempfindlichen Schnauze „sieht“