Особливості мозку китів

професором доктором Клаус Вехтлер | WuM | Ганновер | 19 січня 2005 р

Лекція з демонстраціями

Професор доктор Клаус Вехтлер
Інститут зоології Університету ветеринарної медицини в Ганновері
Лекція в середу, 19 січня 2005 року
в Університеті ветеринарної медицини в Ганновері,
Лекційний зал Анатомічного інституту

Вид збоку мозку афаліни (за Ленґворті)

Резюме

- 1. Вступ
  - 1.1. Первинні та вторинні морські тварини
- 2. кити
  - 2.1. Походження та система
  - 2.2. Примітки з анатомії
    - 2.2.1 Форма тіла
    - 2.2.2. шкіри
    - 2.2.3. розмір
    - 2.2.4. скелет
    - 2.2.5. череп
    - 2.2.6. мозку
- 3. Мозок китів
  - 3.1. Ваги мозку в порівнянні
  - 3.2. Анатомія мозку кита
    - 3.2.1. Огляд підсистем
    - 3.2.2. Зменшення нюхової системи
    - 3.2.3. Відчуття смаку
    - 3.2.4. Оптична система
    - 3.2.5. Акустична система
    - 3.2.6. Інші особливі особливості
- 4. Висновок
  - 4.1. Зворотний приклад: низький ступінь цефалізації у ламантин

1. Первинні та вторинні морські тварини

Рис. 1: Наземні ссавці - повернення з суші в море, модифіковані Хайнцем і Штермером

Більшість тварин - це первинні морські тварини. Найбільш успішними мешканцями землі є комахи, павукоподібні, деякі мокриці, легеневі равлики, плазуни, птахи та ссавці. Лише декілька груп повернулися більш-менш повністю до моря (рис. 1).

У цій таблиці, до якої слід додати кілька комах та кліщів, а також із групи тетрапод, морську жабу, Rana cancrivora (Remmert 1992), чистими морськими тваринами стали лише кити та ламантини (рис. 2). Усі інші харчуються в морі чи поблизу нього, можуть швидко плавати і глибоко пірнати, але залежать від перебування на суші, принаймні під час розмноження.
На даний момент мова повинна йти про китів та їх мозок. Перед цим, однак, кілька зауважень щодо особливостей плану будівництва кита.

2. кити
2.1. Походження та система

Рис. 2: Вторинні морські тварини з різних видів чотириногих

Кити з’явилися у предків близько 60 мільйонів років тому в Старому Третинному періоді, які пов’язують їх із сучасними парнокопитними тваринами, особливо з бегемотом. Через коротконогі стадії, які мали певну схожість з крокодилами і мешкали в районі неглибоких узбережжя, вони стали морськими тваринами, які більше не можуть жити на суші, хоча і залишаються дихальними легенями.
В даний час вони представлені близько 86 видами з 40 родів та 14 родин і зазвичай пов’язані з первісними китами (Archaeoceti) у вигляді двох довгих окремих підрядів - зубчастих китів (Odontoceti) та вусатих китів (Mysticeti) (рис. Важливою спільною рисою цих трьох груп є структура вушної капсули (tympanoperioticum), яка складається з порцеляноподібного кісткового матеріалу; останнім часом кити оточені подушками жиру та сполучної тканини і не зрощені з черепом.
Оскільки зуби всіх китів можуть бути принаймні ембріональними, поділ між зубчастими та вусатими китами сьогодні розглядається деякими систематиками як менш фундаментальний. Оцінивши відомі анатомічні, генетичні та біохімічні подібності, Кліма (2004) пропонує поділити на 5 груп (ймовірно, суперсімей) (рис. 3).

Класифікація китів згідно з КЛІМАТ (2004)

2.2. Примітки з анатомії
2.2.1. форма тіла

Не випадково китоподібних в народі називають китами, а деякі підводні човни нагадують кашалотів у ділянці носа: форма кита ідеально підходить для пересування у воді. Поперечний хвостовий плавник (метелик) як потужний рушійний орган, спинний плавник (плавник) і величезна масляна кастрюля на лобі, орган спермацетів або диня (див. Нижче) є корисними новоутвореннями в цьому контексті, не відповідаючи в плані ссавців.

Напружена, еластична шкіра кита з поверхнево зчепленими сосочками та масивним ізолюючим шаром жиру під нею мінімізує втрати на тертя через утворення вихрів і цілком справедливо захоплюються біоністами. Хутро, що є важливою характеристикою ссавців, зменшується до кількох волосків. Як наслідок, ектопаразити вже не ті, що були раніше ». У той час як воші в тюленевій шкірі за допомогою деяких пристосувань стали морськими комахами, зовні подібні китові воші через їх основні ноги - це «морські краби».

Довжина тіла китів становить від 1,50 до 33 м, від людських розмірів до плавучого острова. Пропорції показані на малюнку 8. Вага синього кита довжиною понад 30 м дається як 130 тонн. Це відповідає напр. Б. вагою чотирьох динозаврів, 1600 чоловік або 30 слонів.

2.2.4. скелет

У скелеті багато іншого, ніж у наземних ссавців. Спочатку рухомий зв’язок між головою і тулубом стає жорстким. Передні кінцівки з часто витягнутими пальцями стають плавниками. Задні кінцівки і таз зводяться до невеликих залишків, відокремлених від хребта. Поодинокий хребець плавника з середини хребта важить 16 кг. З таким скелетом скручування стає фатальним.

2.2.5. череп

Хоча спеціальні утворення китів, які коротко розглядались дотепер, можна пояснити як пристосування до водного життя, збільшення мозку з моменту виходу з материка важче виправдати. Принаймні одним важливим імпульсом для прогресивного розвитку мозку в цілому є розробка потужної системи зв'язку та розташування з диференційованою генерацією звуку та сприйняттям звуку. Визначальним органом чуття є слух з великим центральним представництвом (див. Нижче).

3. Мозок китів
3.1. Ваги мозку в порівнянні

3.2. Анатомія мозку китів та органів чуття

Відчуття запаху

Поки периферійні відділи нюхової системи повністю зникають у зубчастих китів, нюховий тракт залишається видимим. Однак цікаво, що більш центрально розташовані частини нюхового мозку, такі як нюховий горбок і ядра перегородки, зберігаються у всіх мозку китів. Тонкий кінцевий нерв також залишається виявити. Відновлення нюхового нерва також впливає на структуру черепа, наприклад, порівняння афаліни з макрозматичним, наприклад Б. виставляє оленя чи худобу. Існують різні оцінки розвитку почуття смаку. Смакові рецептори на язику дельфіна в п’яти-восьми V-подібних западинах можна виявити, але без чіткого надходження нервів. Мозкові нерви VII і IX не редуковані, а також є відповідне ядро таламуса. Деякі тести на виїздку дозволяють припустити, що дельфіни здатні розрізняти речовини, розчинені у воді.

Оптична система

За винятком великого скорочення річкових дельфінів (дельфін Гангу практично сліпий), очі китоподібних добре розвинені. Особливо у видів, що глибоко занурюються, вони оточені міцними сполучнотканинними капсулами, щоб захистити їх від великого тиску. Дуже великі гангліозні клітини з міцними придатками широко поширені в сітківці. Оптична проекція з сітківки очевидно є виключно контралатеральною. Окупаційно-руховий нерв досить слабо розвинений. Бічний колінний горб у проміжному мозку не має шарової структури. У середньому мозку верхнє ядро (площа оптичної проекції) менше, ніж нижнє ядро (зона акустичної проекції). Зорова кора в кінцевому мозку знаходиться не на потиличному полюсі, як це зазвичай буває у ссавців, а далі вперед.

Акустична система

4. Контраприклад прогресивного розвитку мозку у воді: ламантини

Нарешті, короткий огляд другої чисто морської групи ссавців, яка представлена лише чотирма видами на американських (ламантин) та азіатських узбережжях (дюгонг). Вони віддалено пов’язані зі слонами і живуть як рослиноїдні тварини на мілководних прибережних водах. Розвиток мозку у них суттєво відрізнявся: нюхова система не знижена, маса мозку абсолютно і відносно помітно низька, телеенцефалон ледве борозен і пронизаний надзвичайно широкими шлуночками (рисунок).

Рекомендована література

АРОЯН, Дж. Л. (2001): Тривимірне моделювання слуху у Delphinus delphis. J. Acoust. Соц. Біля. 110, 3305-3318

BUTLER, A. B. and W. HODOS (2005): Порівняльна нейроанатомія хребетних. Еволюція та адаптація. John Wiley & Sons, Weinheim.

FRIEDL, W. A., P. E. NACHTIGALL, P. W. B. MOORE, N. K. W. CHUN, J. E. HAUN, R. W. HALL і J. L. RICHARDS (1990): Прийом смаку в тихоокеанському дельфіні (Tursiops truncatus Gilli) і каліфорнійському морському леві (Zalophus Californianus). у: J. A. THOMAS і R. A. KASTELEIN (ред.): Сенсорні здібності китоподібних; Лабораторні та польові докази. Пленум Прес, при Відділі наукових питань НАТО, Нью-Йорк, Л., с

ГНОН, Г., Т. МОРІКОНІ та Г. ГАМБІНІ (2006): Поведінка сну: активність та сон у дельфінів. Природа, Лонд. 441, E10-E11

ХАГНЕР, М. (2004): Геніальні мізки. З історії елітних досліджень мозку. Wallstein Verlag, Геттінген.

HOF, P. R., R. CHANIS і L. MARINO (2005): Складність кори в мозку китоподібних. Рез. Анат. А. Діскав. Мол. Клітина. Евол. Biol. 287A, 1142-1152

МАНГЕР, П. Р. (2006): Дослідження структури мозку китоподібних з новою гіпотезою, що корелює термогенез з еволюцією великого мозку. Biol. Rev. 81, 293-338

МАРІНО, Л. (2004): Еволюція мозку китоподібних: множення породжує складність. IJCP 17, 1-16

MARINO, L., K. D. SUDHEIMER, W. A. MCLELLAN і J. I. JOHNSON (2004): Нейроанатомічна структура головного мозку дельфіна-спінінга (Stenella longirostris orientalis) з магнітно-резонансних зображень. Рез. Анат. А. Діскав. Мол. Клітина. Евол. Biol. 279, 601-610

MARINO, L., K. D. SUDHEIMER, D. A. PABST, W. A. MCLELLAN, S. ARSHAD, G. NAINI і J. I. JOHNSON (2004): Анатомічний опис головного мозку немовляти (плямистого дельфіна) (Tursiops truncatus) від магнітно-резонансних зображень. Водні ссавці 30, 315-326

МАРІНО, Л., Д. СОЛ, К. ТОРЕН та Л. ЛЕФЕБВРЕ (2006): Чи занурення обмежує розмір мозку у китоподібних? Березня Мам. Наук. 22, 413-425

RIDGWAY, SH, D. HOUSER, JJ FINNERAN, D. CARDER, M. KEOGH, W. VAN BONN, C. SMITH, M. SCADENG, D. DUBOWITZ, R. MATTREY and C. HOH (2006): Функціональна візуалізація метаболізму мозку дельфінів та кровотоку. J. Exp. Biol. 209, 2902-2910

OELSCHLÄGER, H. A. та J. S. OELSCHLÄGER (2001): Мозок. у: W. F. PERRIN, B. WÜRSIG та J. G. M. THEWISSEN (ред.): Енциклопедія морських ссавців. Academic Press, Сан-Дієго; 133-159, с.

WESTHEIDE, W. та R. M. RIEGER (2003): Спеціальна зоологія. Частина 2: Хребетні або черепні тварини. Академічне видавництво "Спектр", Гейдельберг.