Vergleichende Untersuchungen über den nervös gesteuerten Farbwechsel der Fische

Summary

• 1. Physiological colour change has been studied in flat-fishes (Solea solea L., Rhomboidichthys podas Delar, Pleuronectes platessa L.) and in the freshwater groundfish Cottus gobio L.

• 2. At least in Cottus the epidermis contains three layers of Melanophores, of which the central one is innervated from fibres of the sympathetic nervous system. Transmission has been found cholinergio at the level of the sympathetic ganglia, adrenergic at the level of the chromatophores.

• 3. Dispersion and contraction of the pigment in melanophores in response to light and to the reflection from the ground, during electrical stimulation of coloratic nerves and by application of pharmaca and various temperatures has been studied fotometrically by measuring the response of a certain area of skin.

• 4. The animals studied adapt well to underground and light, the latter of which is only effective by stimulating the eyes.

• 5. The response to light has been found as a typical sigmoid paling-course and paling depends logarithmically on the intensity of the stimulating light. After termination of illumination dispersion of the pigment in melanophores goes exponential with the time.

• 6. Single light stimuli at lower rates lead to a summation in the chromatophore-response and facilitation as well as adaptation of the system have been found.

• 7. Temperatures below 5° C and above 30° C suppress paling and darkening of the skin during illumination and the fish becomes dark at both ends of the temperature scale. The response to low temperatures seems to be dependent on local changes within the chromatophores, whereas high temperatures might influence even the transmission at the level of sympathetic ganglia. Temperature also interacts with the course of paling and darkening released by light or electric stimulation of the coloratic nerves.

• 8. Adrenalin injected into the whole fish or applied to isolated pieces of skin causes contraction of the pigment in melanophores; narcotics, as well as curare and acetylcholin are only effective in the innervated chromatophore and cause darkening.

• 9. By means of cutting nerves and by local electrical stimulation the pathways of the nervous control system responsible for colour change could be determined.

• 10. Colour change in the melanophores of these fishes can be explained on the basis of a nervous control system without feed back; at present double innervation of the melanophores cannot be excluded with certainty.

Zusammenfassung

• 1. Bei den Plattfischen (Solea solea L., Rhomboidichthys podas Delar, Pleuronectes platessa L.) und beim Süßwassergrundfisch Cottus gobio L. wurde der physiologische Farbwechsel studiert.

• 2. Die Haut der Koppe (Cottus) enthält drei Schichten von Melanophoren, von denen nur die mittlere innerviert ist. Die Erregungsübertragung erfolgt auf der Ebene der Grenzstrangganglien cholinergisch, am Effektor aber adrenergisch.

• 3. Die nervös gesteuerte Ausbreitung und Ballung des Melanophorenpigmentes, welche bei Belichtung der Augen oder bei Änderung des Untergrundes, bei elektrischer Reizung von koloratorischen Nerven, bei Applikation von Pharmaka und bei verschiedenen Temperaturen auftritt, wurde photometrisch gemessen.

• 4. Die Tiere passen sich dem Untergrund an und reagieren mit einer Aufhellung nur dann, wenn Licht die Augen trifft.

• 5. Die Melanophorenantwort auf Lichtreize besteht in einer sigmoid verlaufenden Aufhellung, die logarithmisch von der Lichtintensität abhängt, und nach Ende des Reizes in einer annähernd exponentiell verlaufenden Verdunkelung.

• 6. Einzelne Lichtreize in größeren Abständen führen zu einer Summation der Chromatophorenreaktion; in einer Reizserie sind Bahnung und Adaptation zu beobachten.

• 7. Temperaturen unter 5° C und über 30° C unterdrücken die Lichtantworten des Systems; der Fisch wird dunkel. In der Kälte scheint die Verminderung der Aufhellung auf Vorgänge zurückzugehen, die am Effektor selbst ablaufen, während in der Wärme Einflüsse auf die Erregungsübertragung in den Grenzstrangganglien nicht auszuschließen sind. Die Temperatur hat ebenfalls Einfluß auf die Kinetik der Aufhellungs- und Verdunkelungsreaktion bei Reizung des Systems mit Licht oder bei elektrischer Reizung der verantwortlichen Bahnen.

• 8. Adrenalin, entweder in den Fisch injiziert oder zu isolierten Hautstücken gegeben, verursacht Aufhellung; alle Narkotika, Curare und Acetylcholin bleiben an Hautstücken unwirksam, führen aber beim intakten Tier zur Pigmentdispersion.

• 9. Durch lokale elektrische Reizung in Kombination mit Durchtrennung der Bahnen konnte das für die Plattfische und für Cottus notwendige nervöse Kontrollsystem lokalisiert und identifiziert werden.

• 10. Die Ergebnisse führen zu dem Schluß, für den Farbwechsel der Melanophoren ein rückwirkungsfreies Steuerungssystem zu postulieren. Zur Zeit kann weder eine morphologische noch eine physiologische Doppelinnervation dieser Zellen mit Sicherheit ausgeschlossen werden.