Muskelaktivierung durch aperiodische horizontale Drehbeschleunigungsreize bei der Haustaube (Columba livia)

Summary

• 1. General view (Fig. 3A and B: During horizontal acceleration stimuli above threshold, the excitation of the ipsilateral M. abductor indicis, M. abductor pollicis, M. flexor pollicis, and M. triceps brachialis increases, however the corresponding contralateral muscles-often except for the M. abd. ind. and the M. tric, brach.-do not respond, or their excitation decreases if they have been active before the onset of stimulus. The M. abd. ind. and the M. tric. brach. frequently respond to contralaterad angular acceleration stimuli also with increase of excitation.

• 2. Step response of ipsilateral muscles (Fig. 4): The excitationE(t)(mean rate of impulses/0.1 sec) increases at first approximately linearly (Fig. 4A). The mean slope Ė of the phase of increasing excitation grows proportional to the stimulus amplitude$\ddot \varphi _0$ (Fig. 4C).E(t) often approaches a constant mean levelE _p , which grows proportional to log$\ddot \varphi _0$ (Fig. 4B). The latency periodT _L decreases with increasing$\ddot \varphi _0$ (Fig. 4D).T _L is drastically shortened, if the acceleration step is preceded by a constant “preacceleration”$\ddot \varphi _V$ (Fig. 10B_2,3).

• 3. Impulse response of ipsilateral muscles (Fig. 6A):E(t) decreases exponentially (Fig. 6B). The time constantT alters proportional to the stimulus amplitude$\dot \varphi _k$ (Fig. 6A, inset).

• 4. Step response of the spontaneously active contralateral M. flex. poll. (Fig. 8):E(t) decreases to zero or to a constant mean level if the stimulus amplitude is small. After the period of acceleration,E(t) increases again and reaches a value exceeding the level of excitation before onset of stimulus.

• 5. Impulse response of the spontaneously active contralateral M. flex. poll. (Fig. 9 A): With great stimulus amplitude the excitation increases transiently before it is suppressed completely. After a certain timeT _R depending on the stimulus amplitude$\ddot \varphi _k$ (Fig. 9 B) the excitation starts again and reaches a constant mean levelĒ ₂, exceeding the mean levelĒ ₁ before the onset of stimulus (Fig. 9C).

• 6. Step and impulse response result in: During transient angular acceleration stimuli above threshold, the muscle excitationE(t) follows the angular velocity$\dot \varphi (t)$. The possible neural structures and mechanisms forming the basis of measured input-output relationships are discussed.

Zusammenfassung

• 1. Überblick (Abb. 3A und B): Auf überschwellige horizontale Drehbeschleunigungsreize antworten der ipsilaterale M. abductor indicis, M. abductor pollicis, M. flexor pollicis und M. triceps brachialis mit Erregungszunahme. Die entsprechenden kontralateralen Muskeln — häufig mit Ausnahme des M. abd. ind. und des M. tric. brach. — antworten nicht oder mit Erregungsabnahme, sofern sie vor Reizbeginn aktiv waren. Der M. abd. ind. und der M. tric. brach. antworten des öfteren auch bei kontralateraden Drehbeschleunigungsreizen mit Erregungszunahme.

• 2. Sprungantwort der ipsilateralen Muskeln (Abb. 4): Die ErregungE(t) (mittlere Impulsrate/0,1 sec) steigt zunächst annähernd linear an (Abb. 4A). Die mittlere Steigung Ė der Anstiegsphase der Erregung (Abb. 4A) wächst proportional zur Reizamplitude$\ddot \varphi _0$ (Abb. 4C).E (t) erreicht häufig einen im Mittel konstanten WertE _P , der proportional zulog $\ddot \varphi _0$ steigt (Abb. 4B). Die LatenzzeitT _L der Sprungantwort nimmt mit steigendem$\ddot \varphi _0$ ab (Abb. 4D).T _L wird durch eine dem Beschleunigungssprung vorangehende konstante „Vorbeschleunigung“$\ddot \varphi _V$ erheblich verkürzt (Abb. 10B_2,3).

• 3. Impulsantwort der ipsilateralen Muskeln (Abb. 6A): Der Erregungsabfall verläuft exponentiell (Abb. 6B). Die ZeitkonstanteT ändert sich proportional zur Reizamplitude$\dot \varphi _k$ (Abb. 6A, Einschaltbild).

• 4. Sprungantwort des spontanaktiven kontralateralen M. flex. poll. (Abb. 8)E(t) fällt auf Null oder — bei kleinerer Reizamplitude — auf einen im Mittel konstanten Wert ab. Nach der Beschleunigungsphase steigt die Erregung wieder an und erreicht einen Wert, der meistens über dem Erregungsniveau vor Reizbeginn liegt.

• 5. Impulsantwort des spontanaktiven kontralateralen M. flex. poll. (Abb. 9A): Bei großer Reizamplitude wird die Erregung kurzzeitig erhöht und danach völlig unterdrückt. Nach einer gewissen, von der Reizamplitude$\dot \varphi _k$ abhängigen ZeitT _R (Abb. 9 B) setzt die Erregung wieder ein und erreicht ein im Mittel konstantes Niveau Ē₂, das über dem mittleren Erregungspegel Ē₁ vor Reizbeginn liegt (Abb. 9C).

• 6. Aus den Sprung- und Impulsantworten ergibt sich, daß bei kurzzeitigen überschwelligen Drehbeschleunigungsreizen die MuskelerregungE (t) der Drehgeschwindigkeit$\dot \varphi (t)$ folgt. Es werden die neuralen Strukturen und Mechanismen diskutiert, die den gemessenen Eingangs-Ausgangsbeziehungen zugrundeliegen könnten.