Grundkurs Tierphysiologie - Institut für Biologie und Neurobiologie ...

4. Versuchstag:
Funktionsweise eines Mechanorezeptors:
Der Flügelstreckrezeptor der Wanderheuschrecke
Sinnesorgane haben die Funktion, Ereignisse der inneren oder äußeren Umwelt eines
Tieres durch geeignete Hilfsstrukturen zu registrieren und in bioelektrische Erregungen ihrer
Sinneszellen umzuwandeln (Transduktion). Dabei besteht ein Zusammenhang zwischen der
Stärke des Reizes und der "Stärke" der Erregung (erst als Rezeptorpotential und dann als
Aktionspotentialfrequenz), der in einer Kennlinie dargestellt werden kann (Ordinate:
Rezeptorpotential in mV oder Frequenz der Aktionspotentiale in Hz, Abszisse: Reizintensität,
oft logarithmisch aufgetragen). Die Erregungen der Sinneszellen werden meist in Form von
Aktionspotentialen in das ZNS geleitet und dort weiter verarbeitet (Integration). In diesem
Versuch soll ein Mechanorezeptor, der Flügel-Streckrezeptor einer Heuschrecke, untersucht
werden. Hierzu werden Aktionspotentiale extrazellulär von einem peripheren Nerv abgeleitet,
in dem das Streckrezeptoraxon verläuft, und die Erregung des Streckrezeptors in Abhängigkeit
von stufenförmigen Auf- und Abwärtsbewegungen eines Flügels registriert. Auf diese
Weise können die Kennlinien und das Adaptationsverhalten der Rezeptoranwort untersucht
werden.
Theoretische Grundlagen
Der Flügelstreckrezeptor besteht aus einer einzigen Rezeptorzelle in enger Verbindung mit
einem straffen Bindegewebsstrang, der zwischen zwei Kutikulaplatten im membranösen
Gelenk jedes der vier Flügel aufgespannt ist. Durch Anheben eines Flügels oder Kippen
seiner Vorderkante nach unten (Pronation) wird der Strang gestreckt. Dies führt zur Öffnung
von mechanosensitiven Ionenkanälen in den Dendriten, damit zur Depolarisation der
Rezeptorzellmembran und zur Auslösung von Aktionspotentialen im Axon der Zelle. Zwar
enthält der Nerv, in dem das Streckrezeptoraxon verläuft (N1D 2 ), viele andere Axone, diese
haben aber einen wesentlich geringeren Durchmesser, sodaß Aktionspotentiale des Streckrezeptors
in extrazellullären Summenableitungen deutlich hervortreten. Somit kann ohne
Schwierigkeiten die Aktivität einer einzelnen sensorischen Rezeptorzelle mit einfachen
Mitteln (extrazelluläre, bipolare differentielle Ableitung) studiert werden!
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