Big žirafy růst brzdí odezvu

Každý ví, že žirafy - nejvyšší suchozemských savců. Také, není žádným tajemstvím, že vysoké žirafy poskytuje obrovské výhody oproti jiným býložravých savců: žirafa může dosáhnout listí na vrcholcích stromů, kde žádná z ostatních konkurentů nemůže dosáhnout. Ale jen málo z nás zároveň odráží to, co přináší nepříjemnosti těmto zvířatům jejich vysokého růstu.

Zejména vyvstává otázka: Má být narušeno žirafy dlouhými končetinami provést sensorimotor ovládání (neuromuskulární)? Pohybující se zvíře musí být monitorováno povrchových nepravidelností a rychle reagovat na ně. Rychlost reakce závisí v prvé řadě na rychlosti nervových vzruchů, který je do značné míry na velikosti nervových vláken, a jednak na přesnosti reakce, která závisí na hustotě a počtu nervových a svalových vláken. (Přesnost reakce pochopit správnost a přesnost lokalizace reakce stimul na tento stimul.)

Tým fyziology a zoologů z Univerzity Simona Frasera (Simon Fraser University, Kanada) a University of Aarhus (Aarhus University, Dánsko), detailně studoval parametry pohybu zadních končetin žirafa. Vzhledem k tomu, žirafy končetiny téměř dvakrát delší než ostatní zvířata stejné hmotnosti, autoři navrhli, že čas potřebný pro přenos signálu v nervových a svalových vláken musí být také dvakrát tak dlouho, jako je velikost a počet vláken u zvířat podobné.

Čas potřebný pro reakci na stimul, závisí na počtu prvků tzv reflexní oblouk. Reflexní oblouk - je cesta, kterou urazí nervových impulsů v provedení refleksa- reflexu - stereotypní reakce živého organismu na podnět, který prochází zahrnující nervový systém. Jedním z jednoduchých reflexních oblouků, znázorněných na obr. 1. Signál z kůže receptory na čelní končetiny jsou vysílány na senzorických nervů v míše. V míše jsou motorické neurony signál přenášen na, jít do kosterního svalstva, přičemž to se zkrátí. Fyziologie nervosvalového přenosu je obvykle popisován jednotlivé události jako opožděné reflexního oblouku. Například, v případě, že je vnímání stimulačních receptorů, tentokrát se označuje jako smyslové nervového impulsu zaderzhka- smyslového nebo motorického neuronu nervu definována jako zpoždění, přenos nervového impulsu přes synapse smyslového neuronu na motoneuronů - jak synaptické zpoždění.

redukce svalové začíná vybuzení svalových vláken membrána akčního potenciálu šíření uvnitř vláken a aktivace příčných můstků - myosinu vazby na aktinová vlákna. Toto období se nazývá elektromechanické zpoždění. Poté, ve svalu se vyvíjí napětí posunutím aktin a myosin vláken ve vztahu k sobě navzájem. Typicky je vývoj napětí je doprovázeno zkrácením délky svalů. Toto období se nazývá elektrické energie zpoždění.

Některé z těchto zpoždění, jako jsou smyslové nebo synaptických velmi krátké (několik milisekund), a mohou být prakticky zanedbat, zatímco jiné zpoždění, jako je zpoždění pro vlákna delší a desítek milisekund. Rychlost nervových impulsů silně závisí na velikosti zvířete. Čím větší je zvíře, tím déle nervový vlákny již nervových vláken, tím déle trvá, než signál.

Přesnost reakce závisí na hustotě nervových a svalových vláken v těle. V případě, že zvíře má více nervů receptor na jednotku plochy, může přesněji určit zdroj razdrazheniya- a podobně, v případě, že je více svalových vláken, zvíře se může vyvinout malou pohyblivost. To znamená, že přesnost reakce závisí částečně na velikosti těla, nebo spíše jeho objemu. Srovnáme-li dvě zvířata, délka těla dvakrát se mění objem větší zvířete je osmkrát větší, a tedy osmkrát nervová vlákna, je nezbytné pro inervace tkání.

Zvířata vždy musí najít kompromis mezi rychlostí a přesností odezvy, a tento problém se zhoršuje s rostoucí velikosti zvířete. Rychlost nervových vláken závisí na jejich velikosti: čím větší průměr, signál se provádí rychleji. Avšak v případě, že průměr vláken pro zvýšení, to nevyhnutelně povede ke snížení jejich počtu, a tím snižuje přesnost reakce. Vědci spočítali, že v případě, že slon měl stejnou přesnost a rychlost reakce, jako dračice, jeho sedací nerv měl mít průměr asi 30 metrů!

Zkoumání úsek reflex žirafa, autoři měří rychlost nervového signálu na sedacího nervu, který inervuje lýtkového svalu (obr. 2). Stimulací nervy, které natočila elektromyogramu (elektrickou aktivitu svalů, EMG). Kromě toho, elektricky stimuluje lýtkový sval sám, zkoumali rozvíjející svalové síly. Elektrody implantované ve zvířeti při anestezii, v průběhu experimentu, bylo zvíře obezdvizheno- průběhu experimentu také ovládat srdeční frekvence, krevní tlak, rektální teplota a některé další ukazatele normálního života. Po elektrofyziologické experimenty, zvířecí, bohužel, zabit, protože bylo nutné provést histologické studie - autoři považovali počet a velikost vláken v sedacího nervu. Autoři zdůrazňují, že všech osm zvířata používaná pro výzkum, studoval dále celá řada odborníků, kteří pracují na zcela jiném projektu. Zbývá jen utěšoval tím, že žirafy sloužili vědu pro celý program.

Co je uvedeno experimenty? Vedení rychlost sedacího nervu signálu se rovná průměru 50 metrů za sekundu. Pro srovnání, rychlost krysa průměr pulsu je 59 metrů za sekundu, tj. O rychlosti signálu a žirafa krysy v podstatě stejné. Jak dlouho trvá, než se signál je přenášen z kožních receptorů na senzorických nervů v míše? Výpočty ukazují, že vzdálenost (a žirafa průměrná velikost je rovna 2,3 m), pulzní přesahuje 46 ms. Tato hodnota je vyšší než u ostatních suchozemských savců.

Výsledky studie také ukázaly, že elektromechanický zpoždění (nesoucí hybnost svalových vláken) a zpoždění výroby elektrické energie je také žirafy než v menších zvířat. Elektromechanické zpoždění bylo třikrát vyšší než u potkanů ​​a zpoždění elektrické energie - asi dvakrát více než u potkanů. S ohledem na experimentálních dat, autoři vypočítá, jak rychle žirafa může reagovat na nerovném terénu. Po stimulaci receptorů na Sural operace šlachy reflex trvá asi 100 ms. Asi 4% z této doby mají smyslové a synaptické zpoždění, 16% - tím, že drží na nervovou signálu svalů, 22% - pro vedení senzorických nervových signál, 13% - tím, že drží na signál svalových vláken, a téměř 45% - pro vytvoření svalové síly (obr. 3).

Bylo zjištěno, že počet axonů v sedacím nervu žirafa je přibližně 100 000. Pro srovnání, myši, toto číslo je 4000, pes - 23 500. Pokud vezmeme v úvahu poměr počtu vláken k velikosti těla, žirafa je zcela v rozsahu testovaných zvířat. Ale pokud vezmeme v úvahu poměr vlákniny k tělesné hmotnosti, to dopadá jiný obrázek. V případě, že žirafa měl stejný počet vláken na jednotku hmotnosti jako krysa, že by si vzali větší než 5,6 milionu vláken v sedacího nervu, tedy 50krát více, než bylo měřeno výsledky histologie.

Tak, jak autor navrhuje, žirafy potřebují více času pro signál než menší zvířata. Kromě toho, žirafy méně přesné reakce, než je tomu u malých zvířat. To znamená, že žirafy může ještě rychle a přesně vnímat podněty z kožní receptory a na ně reagovat. Ale to nebrání tomu, aby byly poměrně úspěšně přežít v africké savaně a soutěžit s jinými zvířaty.