Untersuchungen über die Funktion der Lorenzinischen Ampullen an Haifischen

Zusammenfassung

• 1. Die Ergebnisse der bisher zur Funktion der Lorenzinischen Ampullen angestellten Versuche werden besprochen. Sie haben zu der Vermutung geführt, daß diese „ampulläre“ Abart der Seitenorgane der Perzeption schwacher, lokal einwirkender Potentialschwankungen dient.

• 2. Die reflektorischen Reaktionen von Scyliorhinus canicula bei lokaler Reizung des Kopfes mit Serien schwacher elektrischer Rechteckpulse in der Frequenz von 5 Perioden pro sec werden beschrieben. Die Reizschwelle liegt bei intakten Tieren bei etwa 3 μV/cm, sowohl bei Reizung der hinteren Kopfregion (Gegend zwischen Spritzloch und Kiemenspalten) als weiter vorne (Rostrum).

• 3. Nach Durchschneidung des N. max. V + bucc. VII sind alle Lorenzinischen Ampullen, deren Öffnungen sich im Gebiet zwischen Spritzloch und Kiemenspalten befinden, außer Funktion gesetzt. Die Sinnesorgane der Seitenkanäle und die allgemeine Hautsensibilität im betreffenden Gebiet bleiben dagegen unbehelligt.

• 4. Nach einseitiger Durchtrennung des erwähnten Nerven ergibt sich bei elektrischer Reizung dieses Gebietes an der operierten Seite eine etwa zehnfach erhöhte Reizschwelle; an der intakten Seite ist die Reizschwelle hingegen ebenso unverändert wie bei Reizung der Rostralgegend an beiden Seiten. Es ergibt sich daraus, daß die außer Funktion gesetzten Lorenzinischen Ampullen zuvor auf die Potentialschwankungen an ihrer Öffnung ansprachen und somit als Elektrorezeptoren füngierten.

• 5. Nach zusätzlicher Durchtrennung des erwähnten Nerven an der Gegenseite steigt die Schwelle bei Reizung des betreffenden Gebietes an beiden Seiten auf etwa das Hundertfache des beim intakten Tier bestimmten Wertes an; bei Reizung der Rostralgegend ergibt sich dagegen bloß eine geringe Schwellenerhöhung.

• 6. Nach zusätzlicher Ausschaltung der rostralen Ampullen mittels Durchschneidung der Nn. ophth. sup. V+VII — womit sämtliche Lorenzinische Ampullen (mit Ausnahme der mandibulären Gruppen am Unterkiefer) außer Funktion gesetzt sind — tritt bei Reizung der Kopfseiten, gleich an welcher Stelle, bis zur verfügbaren maximalen Reizstärke von 2000 μV/cm ein vollständiger Reaktionsausfall ein. Die wenigen mandibulären Ampullen spielen bei der Auslösung der beschriebenen Reaktionen offenbar nur eine geringe Rolle.

• 7. Hieraus läßt sich folgern, daß die Lorenzinischen Ampullen im verfügbaren Reizbereich die einzigen Elektrorezeptoren darstellen. Weder die Seitenorgane der üblichen Bauart noch die anderen Hautrezeptoren sprechen auf diese Reize an.

• 8. Die elektrorezeptorische Funktion der Lorenzinischen Ampullen wurde in der vorliegenden Arbeit zum erstenmal in Verhaltensversuchen nachgewiesen, wenn auch mit Hilfe künstlicher Reize. Ob und wie diese Sinnesfähigkeit unter natürlichen Umständen gebraucht wird ist noch unbekannt und soll Gegenstand künftiger Untersuchungen sein.

Summary

• 1. The results of earlier experiments on the function of the ampullae of Lorenzini are discussed. They led to the supposition that this “ampullary” type of lateral-line organ would serve in the detection of weak local potential changes.

• 2. The behavioural responses of Scyliorhinus canicula to local stimulation of the head with trains of electric impulses (frequency: 5 cycles per second) are described. In intact animals, threshold strength amounts to about 3 μV/cm, both when the posterior part of the head (area between spiracle and gill-slits) and the anterior part (rostrum) are stimulated.

• 3. Cutting the n. max. V+bucc. VII puts all Lorenzinian ampullae having their openings between spiracle and gill-slits out of action, whereas the lateral canal organs and all other skin receptors in the same area remain untouched.

• 4. After unilateral transection of this nerve, electrical stimulation of the area involved at the operated side yields a tenfold increased threshold value; at the intact side, however, the threshold is just as unchanged as it is on stimulation of the rostrum at either side. It follows from these facts that the ampullae of Lorenzini involved had been acting before as electroreceptors, responding to the potential changes at their openings.

• 5. After bilateral transection of the nerve, stimulation of the area involved at either side yields a hundredfold increased threshold value as compared with the threshold of the intact animal. On stimulation of the rostrum, however, the threshold is only slightly increased.

• 6. Additional elimination of the rostral ampullae by transection of both nn. ophth. sup. V + VII puts all ampullae of Lorenzini out of action (except the mandibular groups at the lower jaw) and abolishes all responses to electrical stimulation at both sides of the head up to the maximal stimulus intensity available of 2000 μV/cm. With regard to these responses, the few mandibular ampullae are apparently of minor importance.

• 7. Since neither the ordinary lateral-line organs nor other skin receptors respond to weak electrical stimuli within the range involved, it is concluded that the ampullae of Lorenzini represent the sole electro-receptors.

• 8. The electroreceptive function of the ampullae of Lorenzini has been demonstrated for the first time by behaviour experiments, though using artificial stimuli. Whether — and in which way — this ability is used under natural circumstances is still unknown and will be the subject of future investigation.