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Funktionelle Anatomie des Schabengehirns

Funktionelle Anatomie des Schabengehirns


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Bei Insekten wie der Kakerlake ist das Gehirn verteilt, d.h. einige Teile liegen im Kopf und andere in der Bauchhöhle. Welcher Teil ist für die Steuerung der Fortbewegung verantwortlich?


Technisch gesehen wird die Fortbewegung bei Kakerlaken nicht vom Gehirn produziert; es gibt neurologische Controller in den Beinen selbst die eine Fortbewegung erzeugen, selbst wenn der Kontakt mit dem zentralen Nervensystem unterbrochen wird.

Ich füge dies als Referenz hinzu, weil es nicht so war explizit angegeben in deiner Frage. Ich glaube jedoch, dass dies mit dem Ausdruck "verantwortlich für die Kontrolle" impliziert werden sollte. Mit anderen Worten, nach meinem Verständnis interessiert Sie mehr, welcher Abschnitt des Gehirns diese Aktionen bei einer normalen Kakerlake tatsächlich steuert.

Aus der Central Nervous Control of Cockroach Walking von Charles R. Froutner kann man schon abstrakt erkennen, dass die Bewegungen spontan wurden, wenn die Verbindung mit dem Segmentganglion unterbrochen wurde, was zeigt, dass dies sehr wahrscheinlich dort ist, wo die Kontrolle ausgeübt wird. (Das segmentale Ganglion ist als Referenz ein Teil des dorsalen "Gehirns", auf das Sie sich bezogen haben.)


Nur um es klarzustellen, das Gehirn ist nicht verteilt, es sind die im Brustkorb vorhandenen Brustganglien, die einem Gliederfüßer bei verschiedenen Aufgaben helfen.

Arthropoden haben die meisten ihrer sensorischen Reize und motorischen Aktionen, die von Midline Brain Neurophils gesteuert werden, die als Central Complex (CC) bezeichnet werden.

Zitat Zeitschrift für experimentelle Biologie >>

Frühere Studien haben das CC auch mit motorischen Aktionen in Verbindung gebracht. Huber zeigte, dass die Stimulation innerhalb des CC die lokomotorische Aktivität steigert (Huber, 1960). In jüngerer Zeit zeigten elektrophysiologische Studien, dass die neurale Aktivität einiger CC-Einheiten mit Veränderungen der Schrittfrequenz korreliert und ihnen oft vorausgeht.


KAKERLAKE

Blutgefäßsystem: Das Blutgefäßsystem ist ein offener Typ. Blutgefäße sind schlecht entwickelt. Sie öffnen sich in den Weltraum (Hämocoel). Im Hämocoel befindliche viszerale Organe werden in Blut (Hämolymphe) gebadet. Die Hämolymphe besteht aus farblosem Plasma und Hämozyten. Das Herz besteht aus langgestreckten Muskelschläuchen, die entlang der mittleren Rückenlinie von Brustkorb und Abdomen liegen. Das Herz ist in trichterförmige Kammern mit Ostien auf beiden Seiten unterteilt. Das Blut aus den Nebenhöhlen gelangt durch Ostien in das Herz und wird wieder nach vorn in die Nebenhöhlen gepumpt.

Atmungssystem: Das Atmungssystem besteht aus einem Netz von Luftröhren. Die Luftröhren öffnen sich durch 10 Paare kleiner Löcher, die als Stigmen bezeichnet werden. Die Stigmen befinden sich an der lateralen Seite des Körpers. Trachealtuben werden in Tracheolen unterteilt. Sie transportieren Sauerstoff zu allen Teilen. Die Öffnung der Stigmen wird durch Schließmuskeln reguliert. Der Gasaustausch erfolgt durch Diffusion.

Ausscheidungssystem: Malpighische Tubuli sind die Ausscheidungsorgane. Jeder Tubulus ist von Drüsen- und Flimmerzellen ausgekleidet. Sie absorbieren stickstoffhaltige Abfälle und wandeln sie in Harnsäure um. Harnsäure wird über den Enddarm ausgeschieden. Darüber hinaus helfen auch Fettkörper, Nephrozyten und Urekosedrüsen bei der Ausscheidung.

Nervöses System: Das Nervensystem der Kakerlake besteht aus einer Reihe verwachsener, segmental angeordneter Ganglien. Die Ganglien sind ventral durch paarige Längsverbinder verbunden. Drei Ganglien liegen im Thorax und sechs im Abdomen. Das Nervensystem der Kakerlake ist im ganzen Körper verteilt. Im Kopfbereich wird das Gehirn durch das supraösophageale Ganglion repräsentiert. Es versorgt Antennen und Facettenaugen mit Nerven.

Sinnesorgane: Antennen, Augen, Oberkieferpalpen, Labialpalpen, Analcerci usw. sind die Sinnesorgane bei Schaben. Die Facettenaugen befinden sich an der Rückenfläche des Kopfes. Jedes Auge besteht aus etwa 2000 sechseckigen Ommatidien. Das Vorhandensein mehrerer Ommatidien verleiht der Kakerlake eine mosaikartige Sicht. Dies gibt mehr Empfindlichkeit, aber weniger Auflösung. Diese Art des Sehens ist während der Nacht üblich.

Fortpflanzungsapparat:

Kakerlaken sind zweihäusig.

Männliche Fortpflanzungssystem: Das männliche Fortpflanzungssystem der Kakerlake besteht aus einem Paar Hoden. Die Hoden liegen auf jeder lateralen Seite im 4. – 6. Abdominalsegment. Aus jedem Hoden entspringt ein dünner Samenleiter. Es mündet durch Samenbläschen in den Ejakulationsgang. Der Ejakulationsgang mündet in den männlichen Gonopore, der sich ventral des Anus befindet. Eine typische pilzförmige Drüse befindet sich im 6.-7. Abdominalsegment. Es ist eine akzessorische Fortpflanzungsdrüse. Männliche Gonapophysen oder Phallomere repräsentieren die äußeren Genitalien. Diese bestehen aus Chitin. Sie sind asymmetrische Strukturen und umgeben die männliche Gonopore. Die Spermien werden in den Samenbläschen gespeichert. Die Spermien sind in Form von Bündeln, die Spermatophoren genannt werden, zusammengeklebt. Spermatophoren werden während der Kopulation ausgeschieden.

Weiblicher Fortpflanzungsapparat: Das weibliche Fortpflanzungssystem der Kakerlake besteht aus zwei großen Eierstöcken. Die Eierstöcke liegen seitlich im 2. – 6. Abdominalsegment. Jeder Eierstock besteht aus einer Gruppe von acht Eierstockkanälchen oder Ovariolen. Sie enthalten eine Kette von sich entwickelnden Eizellen. Eileiter von jedem Eierstock vereinigen sich zu einem einzigen medianen Eileiter. Diese wird auch Vagina genannt und mündet in die Genitalkammer. Im 6. Segment befindet sich ein Spermathekenpaar, das in die Genitalkammer mündet.

Düngung: Spermien werden durch Spermatophoren übertragen. Die befruchteten Eier sind in Kapseln namens Ootheken eingeschlossen. Eine Oothek ist eine dunkelrote bis schwarzbraune Kapsel. Es ist etwa 8 mm lang. Die Ootheken werden normalerweise an einem Ort mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit oder in der Nähe einer Nahrungsquelle auf eine geeignete Oberfläche fallen gelassen oder aufgeklebt. Durchschnittlich werden 9 – 10 Ootehcae von einem Weibchen produziert. Jede Oothek enthält 14 – 16 Eier. Die Entwicklung ist indirekt und paurometabolous. Die Entwicklung bis zum Nymphenstadium wird als paurometabol bezeichnet. Die Nymphe ähnelt den Erwachsenen. Die Nymphe wächst durch etwa 13-malige Häutung, um die erwachsene Form zu erreichen. Flügelpolster werden im vorletzten Stadium der Entwicklung gesehen, Flügel sind jedoch nur bei Erwachsenen vorhanden.

Bedeutung für den Menschen: Die meisten Arten sind wild und haben keine wirtschaftliche Bedeutung. Einige Arten leben in und um den menschlichen Lebensraum. Sie zerstören Nahrung und verunreinigen Nahrung mit ihren Ausscheidungen. Viele bakterielle Erkrankungen können durch Lebensmittelverunreinigungen durch Kakerlaken übertragen werden.


Inhalt

Neuronen sind die Zellen, die im Nervensystem eines Tieres Informationen übermitteln, damit es Reize aus seiner Umgebung wahrnehmen und sich entsprechend verhalten kann. Nicht alle Tiere haben Neuronen Trichoplax und Schwämmen fehlen ganz Nervenzellen.

Neuronen können gepackt werden, um Strukturen wie das Gehirn von Wirbeltieren oder die Nervenganglien von Insekten zu bilden.

Die Anzahl der Neuronen und ihre relative Häufigkeit in verschiedenen Teilen des Gehirns ist eine Determinante für die neuronale Funktion und folglich für das Verhalten.

Alle Zahlen für Neuronen (außer Caenorhabditis und Ciona) und alle Zahlen für Synapsen (außer Ciona) sind Schätzungen.

Die Großhirnrinde ist eine Struktur von besonderem Interesse an der Schnittstelle zwischen vergleichender Neuroanatomie und vergleichender kognitiver Psychologie. Historisch wurde angenommen, dass, da nur Säugetiere eine Großhirnrinde besitzen, nur sie von den damit verbundenen Informationsverarbeitungsfunktionen, insbesondere Bewusstsein und Denken, profitieren. [57] Es ist nun bekannt, dass nicht-Vogel-Reptilien auch eine Großhirnrinde haben und dass Vögel ein funktionelles Äquivalent namens dorsal ventricular ridge (DVR) haben, das tatsächlich eine Modifikation nach der Reptilienrinde zu sein scheint. Ein modernes Verständnis der vergleichenden Neuroanatomie legt nun nahe, dass das Pallium bei allen Wirbeltieren ungefähr dieser allgemeinen sensorisch-assoziativen Struktur entspricht. [58] Es ist auch eine weithin akzeptierte Ansicht, dass Arthropoden und eng verwandte Würmer eine äquivalente Struktur haben, die Corpora pedunculata, besser bekannt als Pilzkörperchen. Tatsächlich können diese Struktur bei Wirbellosen und das Pallium bei Wirbeltieren einen gemeinsamen evolutionären Ursprung von einem gemeinsamen Vorfahren haben. [59]

Angesichts der offensichtlichen Funktion der sensorisch-assoziativen Struktur wurde vorgeschlagen, dass die Gesamtzahl der Neuronen im Pallium oder deren Äquivalente der beste Prädiktor für Intelligenz beim Vergleich von Arten sein kann, da sie repräsentativer ist als die gesamte Gehirnmasse oder das Gehirnvolumen. zum Körpermasseverhältnis oder Enzephalisationsquotient (EQ). [1] Es kann daher vernünftigerweise angenommen werden, dass die Gesamtzahl der Neuronen in der entsprechenden sensorisch-assoziativen Struktur eines Tieres stark mit seinem Bewusstseinsgrad, der Breite und Vielfalt der subjektiven Erfahrungen und der Intelligenz zusammenhängt. [1]

Die Methoden, die verwendet werden, um die Zahlen in dieser Liste zu erhalten, umfassen die Neuronenzählung durch isotropen Fraktionierer, optischen Fraktionierer oder Schätzung basierend auf Korrelationen, die zwischen der Anzahl kortikaler Neuronen und der Hirnmasse innerhalb eng verwandter Taxa beobachtet werden. Die isotrope Fraktionierung wird oft als einfacher und zuverlässiger angesehen als die optische Fraktionierung, die sowohl zu Über- als auch zu Unterschätzungen führen kann. [60] Die Schätzung basierend auf Hirnmasse und Taxon ist als die am wenigsten zuverlässige Methode anzusehen.


Vorbereitung auf die RoboRoach-Chirurgie

Bist du bereit, dich als Kakerlaken-Gehirnchirurg zu versuchen und deinen eigenen temporären Cyborg herzustellen?

Die Operation selbst dauert etwa 30-45 Minuten. Ein wichtiger Aspekt für eine gute wissenschaftliche Operation ist die richtige Vorbereitung, eine gründliche Dokumentation und die Berücksichtigung des Wohlbefindens des Tieres. Planen Sie also unter Berücksichtigung sowohl der Aufbau- als auch der Reinigungszeit für die gesamte Operation mindestens eine Stunde ein. Jeder kann die RoboRoach-Operation durchführen, aber wie alles im Leben braucht es Übung und Geduld, um sie zu meistern! Aus diesem Grund enthält Ihr Kit 3 Sätze Elektrodenanordnungen, genug, um 3 RoboRoaches vorzubereiten, um durch die Wiederholung des Experiments zu lernen und sich zu verbessern. Zusätzliche RoboRoach-Elektroden sind in unserem Online-Shop erhältlich oder Sie können den DIY-Weg gehen und Ihre eigenen Elektroden bauen. Wir empfehlen Ihnen, dieses angeleitete Experiment vollständig durchzulesen, bevor Sie mit der Operation beginnen, um auch Ihr menschliches Gehirn vorzubereiten!

Außerdem möchten wir Sie daran erinnern, dass der RoboRoach ein pädagogisches Werkzeug ist, das mit Kakerlaken verwendet werden kann, um mehr über neuronale Schnittstellen zu erfahren. Bitte respektieren und befolgen Sie die Gesetze und Vorschriften Ihrer vorsitzenden Regierung, wenn es um Tierversuche geht. Wenn Sie ethische Bedenken oder Fragen haben, lesen Sie bitte unsere Ethikrichtlinie und Diskussion .

Was du brauchen wirst:

  • Das "RoboRoach-Chirurgieverfahren" (unten). Dies ist auch als a(n) verfügbar:
    1. Herunterladbare PDF-Datei.
    2. Anleitungsvideo.
  • Ein gedrucktes "RoboRoach Surgery Worksheet"
  • Dein Gehirn, etwas Geduld und eine geschickte Hand
  • Ungefähr 1 Stunde deiner Zeit
  • 1 „RoboRoach-Chirurgie-Set“
    1. Schleifpapier mit 150er Körnung
    2. Loctite Super Glue Gel Control (Hinweis: Wir haben festgestellt, dass dieses Zeug am besten funktioniert, andere Sekundenkleber können es nicht ersetzen)
    3. Wattestäbchen
    4. Alberner Kitt
    5. Nadel mit kleinem Durchmesser
    6. Zahnstocher
    7. Präparierschere
    8. Pinzette oder Pinzette
    9. Lupe (oder aktualisieren und beeindrucken Sie Ihre Freunde mit einem RoachScope)
    10. Niedertemperatur-Heißklebepistole & Leimzylinder
    11. Eisstiel
    12. Kleine Menge Mehl
  • Tasse Eiswasser (Sie benötigen genug Eis, um das Wasser sehr kalt zu halten, aber genug Wasser, um die Plötze untertauchen zu können). Eiswasser ist immer 32 Grad Fahrenheit, solange sich noch Eis im Wasser befindet.
  • Papiertücher
  • Uhr mit Minutenzeiger
  • Arbeitslampe, versuchen Sie es nicht im Dunkeln!
  • 1 RoboRoach-Elektroden-Array
  • . und natürlich: 1 große, gesunde erwachsene Diskoid-Kakerlake. WICHTIG: Erwachsene sind an einem schwarzen Punkt auf dem Halsschild (der "Haube" des Exoskeletts über ihrem Kopf) und dem Vorhandensein von Flügeln zu erkennen. Sie werden nicht mehr häuten. Daher ist es in Ordnung, einen Stecker dauerhaft an seinem Kopf zu befestigen. HINWEIS: Wenn Sie einen Elektrodenstecker an eine jugendliche Kakerlake kleben (keine Flügel), kann sie ihr Exoskelett beim Häuten nicht spalten und stirbt. Führen Sie diese Operation nicht bei jungen Kakerlaken durch.

Zugehörige Bedingungen

Die Amygdala-Dysfunktion beeinflusst die emotionale Verarbeitung, die Gedächtnisbildung und -speicherung sowie das bedingte Lernen und ist als solche mit mehreren neurologischen und neurologischen Störungen sowie psychiatrischen Erkrankungen verbunden.

Posttraumatische Belastungsstörung (PTSD)

Es gibt klare Hinweise auf ein reduziertes Amygdala-Volumen und eine stärkere Amygdala-Aktivierung bei Patienten mit PTSD. Diese geringere Größe wurde zuvor mit Nebenwirkungen wie einer stärkeren Angstkonditionierung und der Stressreaktion in Verbindung gebracht, die üblicherweise mit PTSD in Verbindung gebracht wird.

Die Korrelation ist jedoch noch unklar, was darauf hindeutet, dass entweder eine Amygdala mit kleinerem Volumen ein potenzieller Risikofaktor für die Entwicklung einer PTSD oder eine mögliche Folge einer PTSD ist.

Obwohl es sich nicht um eine offizielle Behandlung handelt, wurde Amygdala-Neurofeedback als potenziell therapeutisch für PTSD-Patienten vorgeschlagen, da es Einzelpersonen helfen kann, ihre Fähigkeit zur Selbstmodulation der Gehirnaktivität zu verbessern.

Panikstörung (PD)

Ähnlich wie seine Rolle bei PTSD deuten einige Untersuchungen darauf hin, dass eine erhöhte Amygdala-Reaktivität und ein Volumendefizit bei anderen angstbasierten und angstbezogenen Pathologien, einschließlich Panikattacken und Panikstörungen, eine entscheidende Rolle spielen. Ursachen für eine abnormale Funktion und Struktur der Amygdala bei PD-Patienten wurden mit einer Fehlregulation des Gehirnstoffwechsels sowie genetischen Variationen und frühen Lebenstraumata in Verbindung gebracht und sind mit PD-Symptomen, einschließlich phobischer Vermeidung und irrationaler Angst vor Panikattacken, verbunden.

Sucht

Ein Suchtrückfall nach Abstinenz geschieht teilweise aufgrund von Drogenexposition oder der Exposition gegenüber Menschen, Orten und Dingen, die eine Person an die angenehmen und lohnenden Wirkungen von Drogen der Sucht erinnern. Die Forschung zeigt, dass diese kognitive Aktion der Paarung eines Reizes (Medikament) mit einem Verhalten (Konsum) und einem gewünschten emotionalen Zustand an die Funktion der Amygdala erinnert.

Während dies bedeutet, dass die Amygdalae (und insbesondere der basolaterale Nukleus oder BLn) die Medikamenteneinnahme mit einer positiven Belohnung verbinden, bedeutet dies auch, dass sie den Entzug oder das Fehlen von Medikamenten mit negativen Emotionen verbinden. Das therapeutische Potenzial der BLn-fokussierten tiefen Hirnstimulation (DBS) zur Milderung dieser Assoziationen (und damit zur Verringerung der Rückfallwahrscheinlichkeit) wird untersucht.

Stimmungsschwankungen

Studien haben eine anhaltend erhöhte Amygdala-Aktivität bei depressiven Patienten gezeigt, daher haben einige Forscher vorgeschlagen, dass Depressionen wahrscheinlich das Ergebnis eines Ungleichgewichts der äußeren Gehirnaktivität sind, das auch interne Strukturen wie die Amygdala in einem Top-Down-Mechanismus beeinflusst. Für einige Patienten gilt jedoch auch das Gegenteil, d. h. eine abnormale Aktivität in der Amygdala kann zu Ungleichgewichten im äußeren Gehirn führen.

Trotzdem sind die Amygdalae dafür verantwortlich, Objekten und Aktivitäten einen Wert zuzuordnen, und ihre Dysfunktion könnte die Unfähigkeit eines depressiven Patienten erklären, Objekten und Aktivitäten, einschließlich sich selbst, einen positiven Wert zuzuordnen. Dies kann zu einem geringeren Selbstwertgefühl und allgemeiner Lebensunzufriedenheit führen.

Die DBS-Behandlung mit Schwerpunkt auf der Amygdala bietet Potenzial, aber auch hier ist mehr Forschung erforderlich.

Alzheimer-Krankheit (AD)

Zu den ersten durch die Alzheimer-Krankheit geschädigten Hirnarealen zählen der Hippocampus und seine verbundenen Strukturen, einschließlich der Amygdalae. Es ist bekannt, dass die Amygdalae bei AD-Patienten betroffen sind, wobei ihr Volumen und ihre Funktionalität mit dem Alter und dem Fortschreiten der Krankheit abnimmt.

Auswirkungen davon können in frühen Stadien der AD beobachtet werden und sind direkt mit einer Kommunikationsstörung zwischen der Amygdala und dem Hippocampus verbunden. Die Folgen resultieren aus abnehmenden kognitiven Fähigkeiten im Zusammenhang mit der Erzeugung neuer Erinnerungen und dem Erlernen neuer Informationen und einer Verschlechterung der emotionalen Verarbeitung bei AD-Patienten.

Studien, die an Mäusen durchgeführt wurden, obwohl sie nicht den klinischen Studien am Menschen entsprechen, haben eine Stammzellregeneration in der Amygdala gezeigt, was einen Weg für weitere Forschungen nahelegt, die den Lebensverlauf von Menschen mit Amygdala-Schäden aufgrund von AD beeinflussen könnten.

Urbach-Wiethe-Krankheit (UWD)

Urbach-Wiethe (lipoide Proteinose) ist ein äußerst seltenes Syndrom, das durch eine seit Geburt heisere Stimme und Kollagenablagerungen in Haut und Weichteilen gekennzeichnet ist. Mehr als die Hälfte der UWD-Patienten haben eine Schädigung der Amygdaloidregion, die durch selektive Verkalkung der Neuronen verursacht wird und zu Läsionen führt.

UWD ist auch mit der Unfähigkeit verbunden, Angst in den Gesichtsausdrücken anderer zu erkennen und Angst zu empfinden, wie der neue Fall eines Patienten zeigt, der beide Amygdalae durch die Krankheit verloren hat.

Derzeit gibt es keine Heilung für diesen Zustand, und die Behandlung basiert auf Anzeichen und Symptomen, da sie von Person zu Person stark variieren.

Klüver-Bucy (KB)-Syndrom

KB wird durch ein Trauma des Gehirns, virale Hirninfektionen wie Herpes-simplex-Enzephalitis oder andere degenerative Erkrankungen wie Alzheimer verursacht. Menschen mit diesem sehr seltenen neurologischen Syndrom erleben Gedächtnisverlust, orale Fixierung, extremes Sexualverhalten und insgesamt eigenartiges Verhalten.

Solche drastischen Veränderungen sind das Ergebnis von Amygdala-Läsionen, die beide Schläfenlappen des Gehirns schädigen. Diese Läsionen sollen die Ursache für die abnormalen emotionalen Reaktionen eines KB-Patienten sein, einschließlich ungerechtfertigter Aggressivität, Furchtlosigkeit und Apathie, die alle mit einer Amygdala-Dysfunktion verbunden sind.


KLEINHIRN

Die Kleinhirn ist von Medulla und Pons durch den vierten Ventrikel getrennt und liegt den Okzipitallappen des Großhirns unterlegen. Wie Sie bereits wissen, haben viele Funktionen des Kleinhirns mit der Bewegung zu tun. Dazu gehören die Koordination, die Regulierung des Muskeltonus, die richtige Trajektorie und der richtige Endpunkt von Bewegungen sowie die Aufrechterhaltung der Körperhaltung und des Gleichgewichts. Beachten Sie, dass dies alles unfreiwillig ist, dh das Kleinhirn funktioniert unterhalb der Ebene des bewussten Denkens. Dies ist wichtig, damit das bewusste Gehirn arbeiten kann, ohne überlastet zu werden. Wenn Sie sich zum Beispiel für einen Bleistift entscheiden,

die Impulse zur Armbewegung kommen vom Großhirn. Das Kleinhirn modifiziert diese Impulse dann so, dass Ihre Arm- und Fingerbewegungen koordiniert werden und Sie nicht über den Bleistift hinausreichen.

Das Kleinhirn scheint auch an bestimmten sensorischen Funktionen beteiligt zu sein. Wenn Sie zum Beispiel Ihre Augen schließen und jemand einen Tennisball in eine Hand und einen Baseball in die andere legt, können Sie dann erkennen, welcher welcher war? Sicherlich könnten Sie das nach dem „Gefühl“ jedes einzelnen: der Textur und dem Gewicht oder Gewicht. Wenn Sie einen Kaffeebehälter aus Kunststoff (mit Deckel) in die Hand nehmen, können Sie feststellen, ob die Tasse voll, halbvoll oder leer ist? Auch hier könnten Sie sicherlich. Muss man darüber nachdenken? Nein. Das Kleinhirn ist mitverantwortlich für diese Fähigkeit.

Um das Gleichgewicht zu regulieren, nutzt das Kleinhirn (und das Mittelhirn) Informationen über Schwerkraft und Bewegung, die von Rezeptoren im Innenohr bereitgestellt werden.


Fakt oder Fiktion?: Eine Kakerlake kann ohne ihren Kopf leben

Ein Atomkrieg mag sie nicht beunruhigen, aber Enthauptung?

Um zu verstehen, warum Schaben und viele andere Insekten die Enthauptung überleben können, hilft es zu verstehen, warum Menschen dies nicht können, erklärt der Physiologe und Biochemiker Joseph Kunkel von der University of Massachusetts Amherst, der die Entwicklung von Schaben erforscht. Erstens führt die Enthauptung beim Menschen zu Blutverlust und einem Blutdruckabfall, der den Transport von Sauerstoff und Nahrung zu lebenswichtigen Geweben behindert. "Sie würden verbluten", stellt Kunkel fest.

Darüber hinaus atmen Menschen durch Mund oder Nase und das Gehirn steuert diese kritische Funktion, sodass die Atmung aufhört. Darüber hinaus kann der menschliche Körper ohne den Kopf nicht essen, was einen schnellen Hungertod gewährleistet, falls er die anderen negativen Auswirkungen des Kopfverlusts überlebt.

Aber Kakerlaken haben keinen Blutdruck wie Menschen. „Sie haben kein riesiges Netzwerk von Blutgefäßen wie beim Menschen oder winzige Kapillaren, durch die man viel Druck braucht, um das Blut durchfließen zu lassen“, sagt Kunkel. "Sie haben ein offenes Kreislaufsystem, in dem viel weniger Druck herrscht."

„Nachdem man ihnen den Kopf abgeschnitten hat, verschließen sich ihre Hälse oft nur durch Gerinnsel“, fügt er hinzu. "Es gibt keine unkontrollierten Blutungen."

Das robuste Ungeziefer atmet durch Stigmen oder kleine Löcher in jedem Körpersegment. Außerdem kontrolliert das Gehirn der Schaben diese Atmung nicht und das Blut transportiert keinen Sauerstoff durch den Körper. Stattdessen leiten die Stigmen Luft direkt durch eine Reihe von Schläuchen, die Tracheen genannt werden, in das Gewebe.

Kakerlaken sind auch poikilotherms oder kaltblütig, was bedeutet, dass sie viel weniger Nahrung benötigen als Menschen. "Ein Insekt kann wochenlang mit einer Mahlzeit überleben, die es eines Tages zu sich genommen hat", sagt Kunkel. "Solange ein Raubtier sie nicht frisst, bleiben sie einfach still und sitzen herum, es sei denn, sie werden mit Schimmel oder Bakterien oder einem Virus infiziert. Dann sind sie tot."

Entomologe Christopher Tipping am Delaware Valley College in Doylestown, Pennsylvania, hat tatsächlich amerikanische Kakerlaken enthauptet (Periplaneta americana) "sehr sorgfältig unter Mikroskopen", bemerkt er. "Wir haben die Wunde mit Zahnwachs versiegelt, damit sie nicht austrocknet. Ein Paar hielt sich mehrere Wochen im Glas."

Insekten haben Klumpen von Ganglien- und Nervengewebe-Agglomerationen, die in jedem Körpersegment verteilt sind und die grundlegenden Nervenfunktionen ausführen können, die für Reflexe verantwortlich sind. "Sie konnten stehen, auf Berührung reagieren und sich bewegen."

Und nicht nur der Körper überlebt die Enthauptung, auch der einsame Kopf kann gedeihen, indem er stundenlang seine Fühler hin und her schwenkt, bis ihm die Puste ausgeht, sagt Kunkel. Wenn er mit Nährstoffen versorgt und gekühlt wird, kann ein Rotaugenkopf sogar noch länger halten.

Dennoch "liefert der Körper bei Kakerlaken eine große Menge sensorischer Informationen an den Kopf und das Gehirn kann nicht normal funktionieren, wenn diese Eingaben verweigert werden", erklärt der Neurowissenschaftler Nick Strausfeld von der University of Arizona, der sich auf das Lernen von Arthropoden, das Gedächtnis und die Gehirnentwicklung spezialisiert hat . Obwohl Kakerlaken zum Beispiel ein fantastisches Gedächtnis haben, "wenn wir versucht haben, ihnen beizubringen, dass Teile von ihnen fehlen, ist es hoffnungslos. Wir müssen ihre Körper vollständig intakt halten."

Die Enthauptung von Kakerlaken mag makaber erscheinen, aber Wissenschaftler haben viele Experimente mit kopflosen Schabenkörpern und körperlosen Schabenköpfen durchgeführt. Die Enthauptung von Kakerlaken entzieht ihrem Körper Hormone aus Drüsen in ihrem Kopf, die die Reifung kontrollieren, und hilft Forschern, Metamorphose und Fortpflanzung zu untersuchen. Und Studien an körperlosen Schabenköpfen geben Aufschluss darüber, wie ihre Neuronen funktionieren. Außerdem ist es nur ein weiterer Beweis für die beneidenswerte Ausdauer der Kakerlake.


Wurm verwandelt Heuschrecken in Zombies

Der Haarwurm (Spinochordodes tellinii) ist ein Parasit, der im Süßwasser lebt. Es infiziert verschiedene Wassertiere und Insekten, darunter Heuschrecken und Grillen. Wenn eine Heuschrecke infiziert wird, wächst der Haarwurm und ernährt sich von seinen inneren Körperteilen. Wenn der Wurm reif wird, produziert er zwei spezifische Proteine, die er in das Gehirn des Wirts injiziert. Diese Proteine ​​steuern das Nervensystem des Insekts und zwingen die infizierte Heuschrecke, Wasser zu suchen. Unter der Kontrolle des Haarwurms taucht die zombifizierte Heuschrecke ins Wasser. Der Haarwurm verlässt seinen Wirt und die Heuschrecke ertrinkt dabei. Im Wasser sucht der Haarwurm nach einem Partner, um seinen Fortpflanzungszyklus fortzusetzen.


Wie man eine Kakerlake seziert

Haben Sie sich jemals gefragt, woraus diese kleinen Schädlinge namens Kakerlaken wirklich bestehen? Haben Sie daran gedacht, selbst eine zu sezieren, wussten aber nicht, wie es geht? Nun, die Antwort ist hier. Im folgenden Artikel werde ich zwei Methoden zur Sezierung von Kakerlaken und zwei Methoden zu ihrer Tötung diskutieren, eine humaner als die andere.

Wenn man einen wissenschaftlicheren und humaneren Ansatz verfolgt, besteht eine Methode darin, die Kakerlake mit Kohlendioxid (Trockeneis) oder Stickstoff auszuschalten. Von hier aus können Sie mit der Sektion fortfahren, da Sie wissen, dass die Person keine Schmerzen verspüren wird.

Der erste Schritt zur Präparation einer Kakerlake besteht darin, eine Schale zu sammeln und sie zur Hälfte mit einem festen Präparationsgel zu füllen. Dann legen Sie die Kakerlake mit der Rückseite nach unten gegen das Gel und stecken Sie alle beiden Flügel mit Stecknadeln fest und entfernen Sie dann alle 6 Beine. Zusätzliche Stifte können durch die Flügel gesteckt werden, um die Kakerlake weiter zu stabilisieren. Als nächstes nehmen Sie das Skalpell und machen ventrale Schnitte entlang des Bauches, um das Exoskelett zu entfernen (mit einer medizinischen Schere). Sobald das Exoskelett entfernt wurde, muss man den Fettkörper mit einer Pinzette entfernen, um die inneren Organe der Kakerlake freizulegen. Einige der wichtigsten Strukturen im Inneren einer Kakerlake sind die Kropf, der Magendarm, der Mitteldarm, die Malpighischen Tubuli und der Hinterdarm.

Eine andere Methode der Sezierung besteht darin, die Kakerlake zuerst in einem Glas zu töten, was weit weniger human ist, als sie zuerst zu betäuben. Danach würden Sie vorher den Kopf von der Kakerlake entfernen, um sie von ihren inneren Organen zu trennen. Von diesem Punkt an würde man die oben genannten Schritte befolgen, um mit der Entfernung des Exoskeletts zu beginnen.

Haben Sie sich jemals gefragt, was ihre inneren Organe eigentlich tun? Nun, die Ernte, die eine Erweiterung des Vorderdarms ist, dient als Zwischenlager für Nahrung. Hier beginnt die Verdauung der komplexen Zucker, die durch die Bakterien im Blinddarm (länglicher Beutel am Anfang des Mitteldarms) unterstützt wird. Die Malpighischen Tubuli sind eigentlich die primären Organe des Ausscheidungssystems. Ihre Funktion besteht darin, stickstoffhaltige Abfälle zu entfernen und Wasser und Salze im Blut eines Insekts, der Hämolymphe, zu regulieren. Der Inhalt aus dem Mitteldarm und den Malpighischen Tubuli mündet in den Hinterdarm, wo die endgültige Resorption von Wasser, Salzen und Nährstoffen aus dem Kot und dem Urin vor der Ausscheidung stattfindet.

Wenn Sie nun mit der Frage “Wie seziert man eine Kakerlake?” konfrontiert werden, können Sie nicht nur mit 100%iger Genauigkeit antworten, sondern auch ein paar lustige Fakten über die Funktion der wichtigsten gefundenen Strukturen hinzufügen in einer Kakerlake.


Fortpflanzungsapparat

Kakerlaken sind zweihäusig oder eingeschlechtig. Sie haben gut entwickelte Fortpflanzungsorgane. Das männliche Fortpflanzungssystem besteht aus einem Paar Hoden, Vasa deferentia, einem Ejakulationsgang, Utrikulardrüse, Phallusdrüse und den äußeren Genitalien. An der lateralen Seite des 4. und 6. Abdominalsegments liegt ein Paar dreilappiger Hoden. Aus jedem Hoden entspringt ein dünner Samenleiter, der durch die Samenbläschen in den Samenleiter mündet. Der Ductus ejaculatorius ist ein verlängerter Gang, der durch den ventral des Afters liegenden männlichen Gonopore mündet.

Eine utrikuläre oder pilzförmige Drüse ist eine große akzessorische Fortpflanzungsdrüse, die in den vorderen Teil des Ejakulationsgangs mündet. Die Samenbläschen befinden sich an der ventralen Oberfläche des Samenleiters. Diese Säcke speichern die Spermien in Form von Bündeln, die Spermatophoren genannt werden. Auch der Gang der Phallus- oder Konglobaldrüse mündet in der Nähe der Gonopore, deren Funktion ungewiss ist. Um die männliche Genitalöffnung herum befinden sich einige chitinöse und asymmetrische Strukturen, die Phallomere oder Gonapophysen genannt werden, die bei der Kopulation helfen.

Das weibliche Fortpflanzungssystem der Kakerlake besteht aus einem Paar Eierstöcke, Vagina, Genitaltasche, Kollateraldrüsen, Spermatheken und den äußeren Genitalien. Im 2. und 6. Abdominalsegment liegt seitlich ein Eierstockpaar. Jeder Eierstock besteht aus einer Gruppe von acht Eierstockkanälchen oder Ovariolen, die eine Kette von sich entwickelnden Eizellen enthalten. Die seitlichen Eileiter jedes Eierstocks vereinigen sich zu einem breiten mittleren gemeinsamen Eileiter, der als Vagina bekannt ist und in die Genitalkammer mündet. Die vertikale Öffnung der Vagina ist die weibliche Genitalpore. Im 6. Segment befindet sich ein Spermathekenpaar, das durch eine mediane Öffnung in die dorsale Wand der Genitaltasche mündet. Während der Kopulation steigen die Eizellen in die Genitalkammer ab, wo sie von den Spermien befruchtet werden. Ein Paar weißer und verzweigter Kollateraldrüsen, die sich hinter den Eierstöcken befinden, bildet eine harte Eihülle namens Ootheca um die Eier. Genitalbeutel wird vom 7., 8. und 9. Brustbein gebildet. Der Genitalbeutel hat zwei Kammern, eine Genitalkammer, in die sich die Vagina öffnet, und eine Oothekenkammer, in der Ootheken gebildet werden. Um die weibliche Genitalöffnung herum befinden sich drei Paare von plattenförmigen Chitinstrukturen, die als Gonapophysen bezeichnet werden. Diese Gonapophysen leiten die Eizellen als Legelager in die Oothek. (Abbildung 4. 14).


Ootheca ist eine dunkelrote bis schwarzbraune Kapsel mit einer Länge von etwa 12 mm, die fast 16 befruchtete Eier enthält und auf eine geeignete Oberfläche fallen gelassen oder aufgeklebt wird, normalerweise in Rissen oder Spalten mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit in der Nähe einer Nahrungsquelle. Im Durchschnitt produziert jede weibliche Schabe in ihrer Lebensspanne von etwa ein bis zwei Jahren fast 15 – 40 Ootheken. Die Embryonalentwicklung findet in der Oothek statt, die fast 5 – 13 Wochen dauert. Die Entwicklung der Kakerlake erfolgt schrittweise über Nymphenstadien (Paurometabolus). Die Nymphe ähnelt dem erwachsenen Tier und häutet sich. Die Nymphe wächst etwa 13 Mal durch Häutung oder Ekdyse, um die erwachsene Form zu erreichen.

Viele Arten von Kakerlaken sind wild. Ungefähr 30 Schabenarten von 4.600 sind mit menschlichen Lebensräumen verbunden. Etwa vier Arten sind als Schädlinge bekannt. Sie zerstören Nahrung und verunreinigen mit ihrem üblen Geruch. Die bloße Anwesenheit von

Kakerlaken sind ein Zeichen für einen unhygienischen Zustand und sie sind auch als Überträger einer Reihe von bakteriellen Krankheiten bekannt. Das Schabenallergen kann bei empfindlichen Menschen Asthma verursachen.


Schau das Video: Achtung: Waldschaben Spezial!! (Januar 2023).