Big žirafy rast brzdí odozvu

Každý vie, že žirafy - najvyššie suchozemských cicavcov. Tiež, nie je žiadnym tajomstvom, že vysoké žirafy poskytuje obrovské výhody oproti iným bylinožravých cicavcov: žirafa môže dosiahnuť lístie na vrcholkoch stromov, kde žiadna z ostatných konkurentov nemôže dosiahnuť. Ale len málo z nás zároveň odráža to, čo prináša nepríjemnosti týmto zvieratám ich vysokého rastu.

Najmä vyvstáva otázka: Má byť narušené žirafy dlhými končatinami vykonať sensorimotor ovládanie (neuromuskulárne)? Pohybujúce sa zviera musí byť monitorované povrchových nepravidelností a rýchlo reagovať na ne. Rýchlosť reakcie závisí v prvom rade na rýchlosti nervových vzruchov, ktorý je do značnej miery na veľkosti nervových vlákien, a jednak na presnosti reakcie, ktorá závisí na hustote a počtu nervových a svalových vlákien. (Presnosť reakcia pochopiť správnosť a presnosť lokalizácie reakcie stimul na tento stimul.)

Tím fyziológ a zoológov z Univerzity Simona Frasera (Simon Fraser University, Kanada) a University of Aarhus (Aarhus University, Dánsko), detailne študoval parametre pohybu zadných končatín žirafa. Vzhľadom k tomu, žirafy končatiny takmer dvakrát dlhší ako ostatné zvieratá rovnakej hmotnosti, autori navrhli, že čas potrebný na prenos signálu v nervových a svalových vlákien musia byť tiež dvakrát tak dlho, ako je veľkosť a počet vlákien u zvierat podobné.

Čas potrebný pre reakciu na stimul, závisí od počtu prvkov tzv reflexné oblúk. Reflexné oblúk - je cesta, ktorú prejde nervových impulzov v prevedení refleksa- reflexu - stereotypné reakcie živého organizmu na podnet, ktorý prechádza zahŕňajúce nervový systém. Jedným z jednoduchých reflexných oblúkov, znázornených na obr. 1. Signál z kože receptory na čelné končatiny sú vysielané na senzorických nervov v mieche. V mieche sú motorické neuróny signál prenášaný na, ísť do kostrového svalstva, pričom to sa skráti. Fyziológia neuromuskulárneho prenosu je obvykle popisovaný jednotlivé udalosti ako oneskorené reflexného oblúka. Napríklad, v prípade, že je vnímanie stimulačných receptorov, tentoraz sa označuje ako zmyslové nervového impulzu zaderzhka- zmyslového alebo motorického neurónu nervu definovaná ako meškanie, prenos nervového impulzu cez synapsie zmyslového neurónu na hybných neurónov - ako synaptickej meškanie.

redukcia svalovej začína vybudenie svalových vlákien membrána akčného potenciálu šírenia vnútri vlákien a aktivácia priečnych mostíkov - myozínových väzby na Aktinová vlákna. Toto obdobie sa nazýva elektromechanické meškanie. Potom, vo svale sa vyvíja napätie posunutím aktínu a myosin vlákien vo vzťahu k sebe navzájom. Typicky je vývoj napätia je sprevádzané skrátením dĺžky svalov. Toto obdobie sa nazýva elektrickej energie meškanie.

Niektoré z týchto meškanie, ako sú zmyslové alebo synaptických veľmi krátke (niekoľko milisekúnd), a môžu byť prakticky zanedbať, zatiaľ čo iné oneskorenie, ako je oneskorenie pre vlákna dlhšie a desiatok milisekúnd. Rýchlosť nervových impulzov silne závisí na veľkosti zvieraťa. Čím väčšia je zviera, tým dlhšie nervový vláknami už nervových vlákien, tým dlhšie trvá, než signál.

Presnosť reakcie závisí na hustote nervových a svalových vlákien v tele. V prípade, že zviera má viac nervov receptor na jednotku plochy, môže presnejšie určiť zdroj razdrazheniya- a podobne, v prípade, že je viac svalových vlákien, zviera sa môže vyvinúť malú pohyblivosť. To znamená, že presnosť reakcia závisí čiastočne od veľkosti tela, alebo skôr jeho objemu. Ak porovnáme dve zvieratá, dĺžka tela dvakrát sa mení objem väčší zvieraťa je osemkrát väčší, a teda osemkrát nervové vlákna, je nevyhnutné pre inervácie tkanív.

Zvieratá vždy musí nájsť kompromis medzi rýchlosťou a presnosťou odozvy, a tento problém sa zhoršuje s rastúcou veľkosťou zvieraťa. Rýchlosť nervových vlákien závisí od ich veľkosti: čím väčší priemer, signál sa vykonáva rýchlejšie. Avšak v prípade, že priemer vlákien pre zvýšenie, to nevyhnutne povedie k zníženiu ich počtu, a tým znižuje presnosť reakcie. Vedci spočítali, že v prípade, že slon mal rovnakú presnosť a rýchlosť reakcie, ako dračica, jeho sedacie nerv mal mať priemer asi 30 metrov!

Skúmanie úsek reflex žirafa, autori meria rýchlosť nervového signálu na sedacieho nervu, ktorý inervuje lýtkového svalu (obr. 2). Stimuláciou nervy, ktoré natočila elektromyogramu (elektrickú aktivitu svalov, EMG). Okrem toho, elektricky stimuluje lýtkový sval sám, skúmali rozvíjajúce svalovej sily. Elektródy implantované vo zvierati pri anestézii, v priebehu experimentu, bolo zviera obezdvizheno- priebehu experimentu tiež ovládať srdcovej frekvencie, krvný tlak, rektálna teplota a niektoré ďalšie ukazovatele normálneho života. Po elektrofyziologické experimenty, zvieracie, bohužiaľ, zabitý, pretože bolo potrebné vykonať histologické štúdie - autori považovali počet a veľkosť vlákien v sedacieho nervu. Autori zdôrazňujú, že všetkých osem zvieratá používané pre výskum, študoval ďalej celý rad odborníkov, ktorí pracujú na úplne inom projekte. Zostáva len utešoval tým, že žirafy slúžili vedu pre celý program.

Čo je uvedené experimenty? Vedenie rýchlosť sedacieho nervu signálu sa rovná priemeru 50 metrov za sekundu. Pre porovnanie, rýchlosť krysa priemer pulzu je 59 metrov za sekundu, tj. O rýchlosti signálu a žirafa potkany v podstate rovnaké. Ako dlho trvá, než sa signál je prenášaný z kožných receptorov na senzorických nervov v mieche? Výpočty ukazujú, že vzdialenosť (a žirafa priemerná veľkosť je rovná 2,3 m), pulzný presahuje 46 ms. Táto hodnota je vyššia ako u ostatných suchozemských cicavcov.

Výsledky štúdie tiež ukázali, že elektromechanický oneskorenie (nesúce hybnosť svalových vlákien) a oneskorenie výroby elektrickej energie je tiež žirafy než v menších zvierat. Elektromechanické oneskorenie bolo trikrát vyššie ako u potkanov a oneskorenie elektrickej energie - asi dvakrát viac než u potkanov. S ohľadom na experimentálnych dát, autori vypočíta, ako rýchlo žirafa môže reagovať na nerovnom teréne. Po stimulácii receptorov na Sural operácie šľachy reflex trvá asi 100 ms. Asi 4% z tejto doby majú zmyslové a synaptickej meškanie, 16% - tým, že drží na nervovú signálu svalov, 22% - pre vedenie senzorických nervových signál, 13% - tým, že drží na signál svalových vlákien, a takmer 45% - pre vytvorenie svalovej sily (obr. 3).

Bolo zistené, že počet axónov v sedacom nerve žirafa je približne 100 000. Pre porovnanie, myši, toto číslo je 4000, pes - 23 500. Ak vezmeme do úvahy pomer počtu vlákien k veľkosti tela, žirafa je úplne v rozsahu testovaných zvierat. Ale ak vezmeme do úvahy pomer vlákniny k telesnej hmotnosti, to dopadá iný obrázok. V prípade, že žirafa mal rovnaký počet vlákien na jednotku hmotnosti ako krysa, že by si vzali väčšie ako 5,6 milióna vlákien v sedacieho nervu, teda 50-krát viac, než bolo merané výsledky histológie.

Tak, ako autor navrhuje, žirafy potrebujú viac času pre signál než menšie zvieratá. Okrem toho, žirafy menej presné reakcie, než je tomu u malých zvierat. To znamená, že žirafy môže ešte rýchlo a presne vnímať podnety z kožnej receptory a na ne reagovať. Ale to nebráni tomu, aby boli pomerne úspešne prežiť v africkej savane a súťažiť s inými zvieratami.