Big žirafe rasta otežava odaziv

Svatko zna da žirafe - najviše kopnene sisavce. Također, nije tajna da je visoki žirafe daje velike prednosti u odnosu na druge sisavce biljojede: žirafa može doseći lišće na vrhovima stabala, gdje nitko od ostalih konkurenata ne može doći. No, neki od nas u isto vrijeme odražava ono što donosi neugodnosti s tim životinjama njihovog visokog rasta.

Konkretno, postavlja se pitanje: ne ometa žirafe dugim udovima obavljati senzomotoričku (neuromuskularne) kontrolu? Premještanje životinja mora se nadzirati nepravilnosti na površini i brzo odgovoriti na njih. Brzina reakcije ovisi, kao prvo, na brzini živčanih impulsa koji je u velikoj mjeri određena veličinom nervnih vlakana, i, drugo, na točnost reakcije, što ovisi o gustoći i broj živaca i mišića vlakana. (Točnost reakcije razumjeti točnost i preciznost lokalizaciju poticaja odgovor na ovaj poticaj.)

Tim fiziologa i zoologa sa Sveučilišta Simon Fraser (Simon Fraser University, Kanada) i Sveučilišta u Aarhusu (Aarhus University, Danska) studirao u detalje parametre gibanja stražnjih udova od žirafe. Budući da žirafe ud gotovo dvostruko više od ostalih životinja iste mase, autori predložili da vrijeme potrebno za pretvaranje signala u živčanim i mišićnim vlaknima također mora biti dva puta kao čeznuti kao na veličinu i broj vlakana u životinja slični.

Vrijeme potrebno za odgovor na podražaj ovisi o broju elemenata tzv refleks luk. Refleks luk - je putanja sa živčanim impulsima u provedbi refleksa- refleksa - stereotipni reakcije živog organizma na stimulaciju koja prolazi uključuje živčani sustav. Jedan od najjednostavnijih refleksnih lukova prikazano na slici. 1. Signal iz kože receptore na kraju tijelo prenosi na osjetilnih živaca u kičmenoj moždini. U leđnoj moždini motoneurona signal prenosi se, ide na skeletne mišiće, pri čemu se ugovori. Fiziologija neuromuskularnog prijenosa obično se opisuje pojedine događaje kao odgođeni refleksni luk. Na primjer, kad je percepcija podražaja receptora, ovaj put se naziva senzorni živčanih impulsa zaderzhka- senzornih ili motoričkih neurona živca definirani kao odgode, prijenos živčanih impulsa kroz sinapse osjetilnog neurona u motoneurona - oba sinaptičke kašnjenja.

redukcija mišićne počinje pobudu membrane mišićnih vlakana akcijskog potencijala razmnožavanja u vlakno i aktiviranje poprečne mostove - miozinski vezanja na niti aktina. To razdoblje se zove elektromehanički kašnjenje. Nakon toga, u mišić razvija napetost klizanjem aktin i miozinski vlakana u odnosu jedan na drugi. Tipično, razvoj napon je u pratnji skraćivanje duljine mišića. To razdoblje se zove kašnjenje proizvodnje električne energije.

Neki od tih kašnjenja, kao što su osjetilnim ili sinaptičkih vrlo kratko (nekoliko milisekundi), a može se praktički zanemarena, dok su ostali kašnjenja poput odgode za vlakna duže i više desetaka milisekundi. Stopa živčanih impulsa jako ovisi o veličini životinje. Veća životinja, više živčani vlakanaca više nervno vlakno, potrebno je više vremena za signal.

Preciznost reakcije ovisi o gustoći živčanih i mišićnih vlakana u tijelu. Ako životinja ima više živaca receptora po jedinici površine, može točnije odrediti izvor razdrazheniya- i slično, ako postoji više mišićnih vlakana, životinja može razviti malu pokretljivost. Dakle, točnost reakcije ovisi djelomično o veličini tijela, odnosno, njegovog volumena. Ako usporedimo dvije životinje, dužina tijela varira dva puta volumen veće životinje je osam puta veći, a time i osam puta više živčanih vlakana potrebno za inervacije tkiva.

Životinje moraju uvijek pronaći kompromis između brzine i točnosti odgovora, a to je problem izraženiji s povećanjem veličine životinje. Brzina živčanih vlakana ovisi o njihovoj veličini: što je veći promjer, signal se provodi brže. No, ako je promjer vlakana da se poveća, to će neizbježno dovesti do smanjenja njihovog broja, a time i smanjuje točnost reakcije. Znanstvenici su izračunali da ako slon imao isti točnost i brzinu reakcije, kao goropadnica, njegov bedreni živac trebao imati promjer od oko 30 metara!

Istražuje protežu refleks žirafa, autori mjerena brzina signala živaca na bedreni živac, koji innervates u gastrocnemius mišića (Sl. 2). Stimuliranjem živca su snimili Elektromiogram (električnu aktivnost mišića, EMG). Nadalje, električno stimuliranje sama tele mišića, istražuje razvija snagu mišića. Elektrode ugrađuju u životinje pod anestezijom, tijekom eksperimenta, životinja je obezdvizheno- tijekom eksperimenta također kontrolira broj otkucaja srca, krvni tlak, rektalna temperatura i neke druge pokazatelje normalan život. Nakon elektrofiziološke eksperimenata, životinje, nažalost, ubijen jer je bilo potrebno provesti histološka istraživanja - autori smatraju broj i veličinu vlakana u bedreni živac. Autori naglašavaju da je svih osam životinje koriste za istraživanje, studirao dalje po broju stručnjaka koji rade na potpuno drugačiji projekt. Ostaje da se utješi činjenica da su žirafe služio znanost za punu program.

Ono što je prikazano eksperimentima? Vođenje brzina bedrenog živca signala jednaka prosječno od 50 metara po sekundi. Za usporedbu, prosječan štakora brzina pulsa je 59 metara u sekundi, tj od brzine signala i žirafe štakora uglavnom jednake. Koliko dugo je potrebno signal se prenosi od kože receptore na osjetnih živaca u kičmenoj moždini? Izračuni pokazuju da je udaljenost (žirafa prosječna veličina iznosi 2,3 m) puls nadilazi 46 ms. Ova vrijednost je veća od ostalih kopnenih sisavaca.

Rezultati studije također pokazuju da je elektromehanički kašnjenje (nosi zamah mišićnih vlakana) i odgoditi proizvodnju električne energije također je više žirafe nego u manjim životinjama. Elektromehanički kašnjenje je tri puta veća od štakora i kašnjenje energije - oko dvostruko više nego u štakora. S obzirom na eksperimentalnih podataka, autori su izračunati koliko brzo žirafa može reagirati na neravnom tlu. Nakon stimulacije receptora na Sural operacije tetive refleksne traje oko 100 ms. Oko 4% od tog vremena su senzorički i sinaptičke odgode, 16% - držeći mišića signal živaca, 22% - za provođenje senzorne živčane signal, 13% - držeći se signal mišićnih vlakana, a gotovo 45% - za stvaranje mišićne snage (Sl. 3).

pronađen je broj aksona u bedreni živac od žirafe na oko 100 000. Za usporedbu, miš, taj broj je 4000, pas - 23 500. Ako uzmemo u obzir omjer broja vlakana na veličinu tijela, žirafa je dobro u rasponu od testiranih životinja. No, ako uzmemo u obzir omjer vlakana na tjelesnu težinu, ispada drugačiju sliku. Ako je žirafa imali isti broj vlakana po jedinici mase kao rat, on bi uzeo više od 5,6 milijuna vlakana u bedreni živac, odnosno 50 puta više nego što je mjereno po rezultatima histologiju.

Dakle, kao autor sugerira, žirafe je potrebno više vremena za signalom od manjih životinja. Osim toga, žirafe manje precizni reakciju nego da manje životinje. To znači da žirafe još uvijek mogu brzo i točno vidim podražaje iz kože receptore i odgovoriti na njih. No, to ne sprečava ih sasvim uspješno preživjeti u afričke savane i natjecati se s drugim životinjama.